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- AI 생성 논문을 전례 없는 정확도로 포착하는 '챗GPT 감지기'
- 인공지능(AI)이 인간의 능력을 넘어서면서 다양한 산업 분야에서 중요한 역할을 하고 있다. 하지만 이러한 AI의 능력이 다 유용한 것은 아닌 것 같다. 최근 한국은행의 보고에 따르면 의사, 회계사, 변호사와 같은 전문직의 업무 영역이 AI에 의해 위협받을 가능성이 제기됐다. 특히 교육계에서는 이 문제를 더욱 심각하게 받아들이고 있다. 자연과학, 응용과학, 의학 등의 분야에서 AI가 인간 대신 논문을 작성할 수 있게 되었다는 사실이 큰 우려를 낳고 있다. 그런데 이 같은 걱정을 앞으론 덜 수 있을 것 같다. 최근 국제 학술지 '네이처'는 캔자스 대학의 헤서 디자이어 교수와 그의 연구팀이 개발한 새로운 툴(도구)을 소개했다. 이 도구는 AI가 작성한 글을 분류할 수 있어, AI의 글쓰기 능력과 관련된 문제를 해결하는 데 도움이 될 것으로 기대된다. 최근에 개발된 새로운 AI 탐지 툴은 기존의 두 가지 AI 탐지기보다 우수한 성능을 자랑한다. 이 특화된 도구는 학술 출판사들이 AI 텍스트 생성기를 통해 만들어진 논문을 식별하는 데 큰 도움이 될 것으로 예상된다. 헤서 디자이어 교수는 이번 연구 결과가 AI 감지기 개발에 있어서의 중요한 진전을 보여준다고 언급했다. 이는 소프트웨어를 특정한 유형의 글쓰기에 맞게 조정함으로써 감지 능력을 강화할 수 있음을 시사한다. 문장 길이, 특정 단어 및 문장 부호 등으로 특징 디자이어 교수와 그의 연구팀은 챗GPT 탐지기를 '사이언스2(Science2)' 저널의 '퍼스펙티브(Perspective)' 기사에 적용한 사례를 소개했다. 이 탐지기는 기계 학습을 활용하여 글쓰기 스타일의 20가지 특성, 예를 들어 문장 길이의 변화, 특정 단어 및 문장 부호의 사용 빈도 등을 분석한다. 이를 통해 텍스트가 학술 과학자에 의해 작성되었는지, 아니면 챗GPT와 같은 AI에 의해 작성되었는지를 판별할 수 있으며, 이 연구는 높은 정확도를 달성했다고 보고됐다. 최근 진행된 연구에 따르면, 개발된 검출기는 미국 화학 학회(ACS)에서 발행한 10개의 화학 저널에서 나온 논문들의 서문 섹션을 분석하기 위해 특별히 교육을 받았다. 연구 팀은 논문의 서문 작성이 챗GPT를 사용할 경우 특히 쉽다는 점을 인지하고, 배경 문헌에 접근할 수 있는 상황에서 이 섹션을 선택했다. 연구원들은 이 도구를 효과적으로 교육하기 위해 100편의 인간이 작성한 서문을 사용했다. 이후, 그들은 챗GPT-3.5에게 ACS 저널의 스타일에 맞춰 200개의 서문을 작성하도록 요청했다. 이 중 100개는 논문의 제목을 도구에 제공하여 작성되었고, 나머지 100개는 논문의 초록을 기반으로 작성됐다. 실험 결과, 이 도구는 제목을 기반으로 한 챗GPT-3.5로 작성된 서문을 100% 정확도로 식별할 수 있었다. 반면, 논문 초록을 기반으로 작성된 서문의 경우, 정확도는 약간 낮은 98%로 나타났다. 이러한 결과는 동일한 저널에서 인간과 AI가 작성한 서문을 비교할 때 얻어졌다. 이 새로운 도구는 최신 버전인 챗GPT-4가 작성한 텍스트에서도 효과적으로 작동했다. 반면, AI 탐지기 ZeroGPT는 사용된 챗GPT 버전과 논문의 제목 또는 초록에서 생성된 소개에 따라 35~65%의 정확도로 AI가 작성한 소개를 식별하는 데 그쳤다. 또한, 챗GPT 제조사인 오픈AI가 제작한 텍스트 분류 도구의 성능 역시 높지 않았다. 이 도구는 AI로 작성된 소개를 찾아내는 데 약 10~55%의 정확도를 보였다. 이에 비해 새로운 챗GPT 탐지 도구는 훈련받지 않은 저널의 서문에서도 높은 성능을 발휘했다. 이 도구는 AI 탐지기를 혼동시키기 위해 다양한 프롬프트에서 생성된 AI 텍스트를 포착하는 데 성공했다. 하지만, 이 시스템은 과학 저널 기사에 특화되어 있어, 대학 신문의 실제 기사를 제시했을 때에는 인간이 작성한 것으로 인식하지 못하는 한계를 보였다. 학술 표절, 짧은 논문작성 기간 압박으로 탄생 베를린 응용과학대학교에서 학술 표절을 연구하는 컴퓨터 과학자인 데보라 웨버 울프는 학계에서 챗GPT의 사용이 증가하는 배경에 다른 문제들이 있다고 언급했다. 그녀는 많은 연구자들이 논문을 신속하게 작성해야 하는 압박을 받고 있으며, 이로 인해 논문 작성 과정이 과학의 중요한 부분으로 인식되지 않을 위험이 있다고 지적했다. 웨버 울프 교수는 AI 탐지 도구가 이와 같은 문제를 해결할 수 없다고 강조했다. 그녀는 이러한 도구들을 사회적 문제에 대한 '마법의 소프트웨어 솔루션'으로 여겨서는 안된다고 주장하며, 이는 더 넓은 사회적 맥락에서의 해결이 필요한 문제임을 시사했다.
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- IT/바이오
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- 나사, 최신 우주 망원경으로 4억5천만 개 은하 조사...우주지도 작성 목표
- 미국 항공우주국(NASA)의 새로운 우주 탐사 프로젝트인 SPHEREx 망원경이 우주 지도 작성을 위한 중요 단계에 진입했다고 과학 전문 매체 사이테크데일리가 15일(현지시간) 보도했다. 사이테크데일리에 따르면, SPHEREx는 지금까지 볼 수 없었던 방식으로 우주의 지도를 작성할 계획이며, 현재 지구 궤도에 도착해 전체 하늘의 지도를 그릴 준비를 하고 있다. '우주의 역사, 재이온화 시대 및 빙결체 탐사를 위한 분광-광도계(Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer)'로 알려진 SPHEREx는 약 2.6미터(8.5피트) 높이와 3.2미터(10.5피트) 너비의 독특한 형태를 가진 망원경이다. 이 우주 망원경의 특이한 외형은 원뿔 모양의 광자 차폐막으로 만들어졌으며, 남부 캘리포니아에 위치한 NASA 제트 추진 연구소(Jet Propulsion Laboratory, JPL)의 클린룸에서 조립 중이다. 차폐막의 구조와 기능 나사의 SPHEREx 망원경은 태양과 지구로부터 오는 빛과 열을 차단하기 위해 세 개의 중첩된 원뿔 모양의 차폐막으로 둘러싸여 있다. 이 차폐막들은 각각 다른 크기의 원뿔 안에 위치새 망원경을 효과적으로 보호한다. SPHEREx는 하늘의 모든 영역을 스캔하여 매년 두 장의 상세한 천체 지도를 완성할 예정이다. JPL의 사라 수스카 뷔페이로드 관리자 겸 시스템 엔지니어는 "SPHEREx는 매우 빠른 속도로 하늘을 스캔해야 하기 때문에 높은 기동성이 요구된다"고 밝혔다. 그는 "차폐막은 보기에는 무겁게 보일 수 있지만 실제로는 매우 가볍고 여러 층의 재료로 구성되어 있다. 외부는 알루미늄 시트로, 내부는 알루미늄 벌집 구조로 되어 있어 가볍지만 견고하다"고 설명했다. 세부적인 미션 목표 2025년 4월까지 발사 예정인 SPHEREx는 과학자들이 생명에 필요한 주요 성분, 특히 물의 기원에 대한 더 깊은 이해를 제공할 것으로 기대된다. 이를 위해 SPHEREx 미션은 새로운 별이 탄생하고 행성이 형성되는 곳인 성간 가스와 먼지 구름 속의 물 얼음의 분포를 측정할 예정이다. 또한 우주 은하들이 내뿜는 빛의 양을 분석하여 은하의 역사를 연구할 계획이다. 이러한 관측을 통해 은하들이 언제 형성되기 시작했으며, 시간이 지남에 따라 그 형성 과정이 어떻게 변화했는지를 밝혀낼 수 있을 것이다. 또한, 수백만 은하의 위치를 서로에 대해 매핑함으로써, SPHEREx는 빅뱅 직후의 우주의 급격한 팽창, 또는 인플레이션이 어떻게 일어났는지에 대한 새로운 단서를 찾아 낼수 잇을 것으로 보인다. 냉각과 안정성 확보 SPHEREx는 적외선 광을 감지하여 다양한 임무를 수행할 예정이다. 적외선은 가시광선보다 긴 파장을 가지며 열 복사의 한 형태로도 알려져 있다. 모든 따뜻한 물체는 적외선을 방출하므로, 망원경 자체도 적외선을 생성할 수 있다. 이 적외선이 탐지기와 상호작용하면 문제가 될 수 있기 때문에, 망원경은 극도로 추운 상태인 섭씨 약 -210도(화씨 -350도) 이하로 유지되어야 한다. 망원경을 보호하는 외부 광자 차폐막은 태양과 지구로부터의 빛과 열을 차단하며, 각 뿔 사이의 공간은 열이 망원경 내부로 침투하는 것을 방지한다. 그러나 SPHEREx가 적절한 온도에 도달하도록 보장하기 위해서는 V-그루브 라디에이터라는 특별한 장치가 필요하다. 이 장치는 우산을 거꾸로 뒤집은 것처럼 생긴 세 개의 원뿔형 거울로 구성되어 있으며, 광자 차폐막 아래에 위치한다. 각 거울은 적외선 광을 우주로 튕겨내는 일련의 쐐기 모양으로 되어 있어, 실온의 우주선 버스에 위치한 컴퓨터와 전자 장치에서 발생하는 열을 제거하는 데 도움이 된다. JPL의 콘스탄틴 페나넨 페이로드 매니저 "우리는 SPHEREx가 얼마나 차가운지뿐만 아니라 온도가 일정하게 유지되는지도 중요하게 생각한다"라고 말했다. 그는 "온도가 변하면 감지기의 감도가 달라져 잘못된 신호로 해석될 수 있다"고 설명했다. 하늘을 관측하는 창 SPHEREx의 주요 구성요소인 망원경은 3개의 거울과 6개의 감지기를 통해 멀리 떨어진 광원으로부터 적외선을 수집한다. 이 망원경은 광자 차폐막이 제공하는 보호 범위 내에서 가능한 한 넓은 하늘 영역을 관측할 수 있도록 설계된 기울기 조절 받침대에 장착되어 있다. 콜로라도주 볼더의 볼 에어로스페이스에서 제작된 이 망원경은 지난 5월 캘리포니아주 패서디나의 칼텍(Caltech, 캘리포니아 공과대학교)에 도착해, 검출기 및 V-그루브 라디에이터와 통합됐다. JPL의 엔지니어들은 로켓 발사 시 견뎌야 할 진동 모사 테스트를 위해 진동 테이블에 망원경을 부착했다. 진동 테스트 후, 망원경은 다시 칼텍으로 이송되어 과학자들이 거울의 초점이 여전히 정확하게 맞춰져 있는지 확인할 수 있었다. SPHEREx의 적외선 '탐색 능력' SPHEREx 망원경 내부의 거울은 멀리 떨어진 물체로부터 빛을 모으는 역할을 하지만, 실제로 적외선 파장을 감지하는 것은 '검출기'다. 태양과 같은 별들은 전체 가시광선 범위의 빛을 방출한다. 이 빛은 프리즘을 통해 구성 파장, 즉 무지개 색상으로 분리될 수 있는데, 이를 분광학이라고 한다. SPHEREx는 검출기에 장착된 필터를 이용해 분광학적 분석을 수행한다. 각 필터는 무지개 색상처럼 보이는 여러 개의 세그먼트로 구성되어 있어 특정 적외선 파장을 제외한 모든 파장을 차단한다. SPHEREx가 관측하는 모든 물체는 이 세그먼트별로 이미지화되며, 과학자들은 별이든 은하든 해당 물체가 방출하는 특정 적외선 파장을 확인할 수 있다. 이 망원경은 100개 이상의 다양한 고유 파장을 관측할 수 있다. 이러한 기능을 통해 SPHEREx는 이전에 없던 우주 지도를 작성할 계획이다.
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- IT/바이오
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- 암 조기 진단 위한 새로운 혈액 검사 개발
- 암을 조기 발견할 수 있는 저렴하고도 새로운 혈액 검사 방법 개발됐다. 대부분의 암은 증상이 나타나기 전까지 진단되지 않고, 증상이 나타난 시점에는 이미 질병이 널리 퍼져 치료가 어려운 경우가 많다. 바이오마커(biomarker)는 암을 감지하는 데 사용되지만, 일부는 증상이 나타난 후 혹은 특정 암 유형에만 감지가 가능하다. 그러나 이제 빠르고 저렴한 새로운 혈액 검사가 개발되어 증상이 나타나기 전에 암을 발견하는 것이 가능해졌다. 이로 인해 암 진단 방법에 혁신이 일어날 것으로 기대된다. 미국 매체 뉴아틀라스에 따르면, 뉴욕시 록펠러대학교의 연구팀은 다양한 암의 조기 발견 가능성을 보여주는 암세포에서 생산되는 주요 단백질을 검출하는 매우 정밀한 혈액 검사를 개발했다. 검사 비용은 약 3달러로 저렴한 비용으로 눈길을 끌었다. 'LINE-1 ORF1p'는 과학계에서 주목받고 있는 비교적 새로운 바이오마커 단백질이다. 바이오마커는 단백질이나 DNA, RNA, 대사 물질 등을 활용해 몸 안의 변화를 알아낼 수 있는 지표로 사용된다. 'LINE-1(Long interspersed element-1)'은 모든 인간 세포에서 발견되는 레트로트랜스포존(retrotransposon)으로 바이러스와 유사한 특성을 가지며, 게놈의 새로운 위치에 자신을 복사해 붙여넣는 메커니즘을 통해 복제된다. 레트로트랜스포존은 DNA의 일부분이 유전체 내의 한 곳에서 다른 곳으로 이동할 수 있는 전이인자(transposable element) 중 하나다. '오픈 리딩 프레임 1 프로틴(ORF1p)'은 식도암, 결장암, 폐암, 유방암, 전립선암, 난소암, 자궁암, 췌장암, 두부암, 머리와 목 등의 가장 흔하고 치명적인 암 중 많은 암에서 높은 수준으로 생산되는 단백질이다. 이번 연구의 공동 저자인 존 라카바(John LaCava) 박사는 "트랜스포존은 주로 정자와 난자, 배아 형성 과정에서 활성화되므로 트랜스포존이 비병리학적으로 활성화될 수도 있다. 하지만 그렇지 않은 경우, 이러한 '점핑 유전자'는 게놈 내에서 침묵 상태를 유지하며, 그 활동이 세포에 스트레스와 손상을 유발하기 때문이다"라고 말했다. 대부분의 경우 신체는 LINE-1을 통제한다. 하지만 LINE-1이 ORF1p를 생성하고 표출할 때, 이는 뭔가 잘못되었을 수 있는 신호일 수 있다. 라카바는 "LINE-1이 표출되지 않도록 하고 ORF1p를 생성하는 것을 방지하는 메커니즘이 있으므로 전사체를 제어할 수 없는 건강하지 못한 세포에 대한 대용으로 이 단백질을 사용할 수 있다"며 "건강한 사람의 혈액에서 ORF1p가 검출되어서는 안 된다"고 지적했다. 암세포는 질병 초기부터 ORF1p를 생산하는 것으로 알려져 있으므로 이를 정확하게 탐지하는 방법을 개발하는 것은 암을 초기 단계에서 발견할 수 있음을 의미한다. 연구팀은 혈장 내에서 ORF1p를 검출하기 위한 빠르고 저렴한 검사를 개발했다. ORF1p는 기존 임상 실험실 방법의 검출 한계보다 훨씬 낮은 농도에서 발견되기 때문에 연구팀은 소량의 혈청, 혈장 또는 뇌척수액에서 바이오마커를 측정하기 위한 미세분자 기반 검출 기술인 시모아(Simoa)를 사용했다. 이들은 라마에서 파생되고, 조작된 맞춤형 나노바디 시약을 사용하여 ORF1p 단백질을 검출하고 포획했다. 라카바는 "우리는 대장암에서 ORF1p와 다른 단백질의 분자적 연관성을 포착하고 설명하려는 임무의 일환으로 이러한 시약을 개발했다"고 말했다. 연구팀은 대부분의 대장암에 LINE-1 단백질이 풍부하게 발견된다는 것을 인지하고 있었으며, 이 단백질이 형성하는 상호 작용이 암의 성장에 도움을 주면서 정상 세포 기능의 조절을 방해할 수 있다고 추측했다. LINE-1 입자를 분리함으로써 이러한 상호 작용을 자세히 관찰할 수 있었다는 것이 라카바의 설명이다. 연구팀은 새롭게 개발된 분석 방법을 이용하여 다양한 암 유형을 가진 환자들과 암이 없는 것으로 알려진 400명 이상의 '건강한 대조군' 개인들을 조사했다. 대조군의 약 99%에서는 혈장 ORF1p가 검출되지 않았다. 하지만 ORF1p가 검출된 5명 중 가장 높은 수치를 보인 한 환자는 6개월 후에 진행성 전립선암이 발견됐다. 연구에 포함된 초기 단계의 8명의 난소암 환자 중 4명에서 ORF1p에 대해 양성 반응이 나타났는데, 이는 바이오마커가 초기 질병을 나타내는 지표가 될 수 있음을 시사한다. 전반적으로 연구팀은 이 검사가 난소암, 위식도암, 대장암 환자의 혈액 샘플에서 매우 정확하게 ORF1p를 검출한다는 사실을 발견했다. 검사 비용은 3달러(약 3940원) 미만이며, 결과는 2시간 이내에 나온다. 이 검사는 암 진단뿐만 아니라 암 치료의 효과성을 평가하는 데에도 유용하게 사용될 수 있다. 치료가 성공적일 경우, 환자의 ORF1p 수준이 감소해야 한다. 연구팀은 위식도암 치료를 받는 19명의 환자를 연구한 결과, 치료에 반응한 13명의 환자에서 ORF1p 수준이 검출 한계 아래로 떨어지는 것을 관찰했다. 연구팀은 이 검사가 조기 경보 시스템으로 일상적인 건강 관리에 통합될 것으로 기대하고 있다. 라카바는 "건강한 시기에는 ORF1p 수준을 측정하여 기준점을 설정할 수 있을 것"이라고 말했다. 그는 "이후 의사는 ORF1p 수준의 변화를 관찰할 것이며, 이는 건강 상태에 변화가 있음을 나타낼 수 있다. ORF1p 수준의 약간의 변동은 정상일 수 있지만, 지속적인 상승은 심층적인 조사가 필요한 이유가 될 있다"고 말했다. 더욱 광범위한 연구 대상 집단을 사용한 추가 연구는 이 검사의 효과를 더욱 확실하게 검증하고, 세포암 이외의 다른 암 유형을 감지할 수 있는지 확인하기 위해 필요하다. 또한 순환 중인 ORF1p의 정상 기준 수준이 무엇인지와 이 수준에 영향을 주는 요인들을 이해하기 위한 추가 연구가 요구된다. 한편, 한국의 아이엠비디엑스는 최첨단 유전자 분석 기술을 바탕으로 한 알파리퀴드 플랫폼을 개발해 활용 중이다. 이는 인공지능(AI) 초정밀 유전자 검사법을 활용해 암 조기진단부터 진행성 암의 재발 예측과 치료 프로파일링 서비스를 제공한다. 암세포에서 혈액으로 방출된 DNA 조각인 '순환 종양 DNA(ctDNA, circulating-tumor DNA)'를 검출하고 차세대 염기서열 분석(NGS)을 통해 DNA 정보를 스캔해 유전자변이를 분석한다. 이 간편한 혈액검사는 비침습적 검사법으로 출혈이나 감염 등의 부작용이나 방사선 노출 위험이 없다. 기존 검사로는 발견하기 어려운 1cm 미만의 작은 종양도 검출할 수 있는 것으로 알려졌다.
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- 생활경제
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- 인도 슈퍼컴퓨터로 '일란성 쌍둥이' 우주 생성 실험 성공
- 과학자들이 우주의 탄생 비밀을 밝혀내기 위해 머리를 맞대고 있는 가운데, 인도에서 슈퍼컴퓨터를 이용해 우주 생성에 대한 시뮬레이션을 수행해 주목받고 있다. 인도의 위온(WION) 뉴스에 따르면, 최근 천문학자들은 슈퍼컴퓨터를 통해 우주의 탄생인 빅뱅부터 현재까지 이어지는 우주의 역사를 시뮬레이션하는 데 성공하여 기념비적인 성과를 이루었다고 보도했다. 천문학자들은 고성능 망원경으로 수집한 새로운 데이터를 활용하여 이 가상 우주를 실제 우주와 비교하는 것을 목표로 하고 있다. 이러한 비교는 때때로 관측 데이터가 기존의 우주론 표준 모델과 다를 때 중요한 통찰력을 제공한다고 위온은 설명했다. '플라밍고 프로젝트(Flamingo Project)'라는 이름의 이 연구는 물리학의 기본 법칙을 바탕으로 일반 물질, 암흑 물질, 암흑 에너지를 포함한 우주의 모든 구성 요소의 진화를 모델링하는 복잡한 계산을 포함하고 있다. 이 같은 시뮬레이션을 통해 세밀하게 구성된 가상의 은하계와 은하단이 생성됐다. 은하, 퀘이사, 별을 연구하는 유클리드 우주 망원경과 NASA의 제임스 웹 우주 망원경과 같은 첨단 장비로 수집한 데이터는 이 연구에 매우 중요한 역할을 하고 있다. 영국 더럼대학교의 플라밍고 프로젝트 공동 연구자인 카를로스 프렌크 교수는 우주론이 중요한 전환점에 있다고 언급했다. 그는 "강력한 망원경으로부터 얻은 새롭고 놀라운 데이터 중 일부가 우리의 이론적 예측과 일치하지 않는 것을 볼 수 있다"고 말했다. 이어서 "우주론의 표준 모델에 오류가 있거나 관측 데이터에 미묘한 선입견이 존재할 수 있지만, 우리의 초정밀 우주 시뮬레이션을 통해 이에 대한 답을 찾을 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 중성미자와 우주 일반 물질 주목 과거의 우주 시뮬레이션은 주로 우주 구조의 핵심 요소인 차가운 암흑 물질에 초점을 맞추었다. 그러나 최근 천문학자들은 중성미자와 같이 드물게 상호 작용하는 작은 입자와 우주의 모든 물질 중 일반 물질이 차지하는 16%의 중요성을 강조하고 있다. 이 일반 물질은 지구상의 모든 물질을 포함한다. 우주의 진화를 전체적으로 이해하기 위해서는 이러한 요소들을 모두 고려해야 한다. 플라밍고 프로젝트는 우주 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 전담하는 국제 천체물리학 연구팀인 버고 컨소시엄(Virgo Consortium)의 일환이다. 차세대 관측 자료 해석을 위한 전천후 대규모 구조 시뮬레이션의 약자로, 전천후 매핑(all-sky mapping)이 포함된 풀 하이드로 대규모 구조 시뮬레이션(full-hydro large-scale structure simulations)의 줄임말이다. 한국, '예미랩'서 우무 비밀 탐색 한편, 한국 강원도 정선군의 예미산 지하 1000미터에 위치한 세계적 수준의 고심도 지하실험시설 '예미랩'에서 우주의 비밀을 밝혀낼 가능성이 있다. 이곳에서는 '암흑물질'과 '중성미자' 연구 등이 진행되고 있다. 암흑물질은 우주의 주요 구성 요소로 여겨지며, 우주 에너지의 약 26%를 차지한다고 추정된다. 중성미자는 우주를 구성하는 기본입자다. 암흑물질의 존재와 중성미자의 특성을 규명하는 연구는 세계 물리학계에서 우선적으로 풀어야 할 과제로 꼽고 있다. 암흑물질과 중성미자로부터 나오는 신호를 포착하는 것은 극히 어려운 일이므로, 배경 잡음을 최소화할 수 있는 연구 환경이 필수적이다. 이러한 이유로 전 세계 연구그룹들은 지하 깊은 곳에 실험시설을 구축해 경쟁적으로 연구를 진행하고 있다. 예미랩은 이러한 연구를 위한 1000미터 지하의 실험시설을 갖추고 있다. 예미랩을 구축한 기초과학연구원(IBS) 지하실험 연구단은 양양실험실에서 사용한 실험장비를 이전해, 예미랩에서 중성미자 미방출 이중베타붕괴(AMoRE-II) 연구와 암흑물질 탐색(COSINE-200) 프로젝트를 진행할 계획이다. AMoRE-II 실험은 중성미자의 물리적 특성을 규명하기 위해 몰리브덴을 사용하는 연구이다. 이 실험은 양양에서 수행된 AMoRE-I에 이어서 진행되며, 예미랩에서는 몰리브덴 결정의 크기를 기존 6kg에서 200kg까지 확대하여 연구를 계속할 예정이다. COSINE-200은 현재까지 직접적으로 관측되지 않은 암흑물질을 탐색하는 프로젝트이다. 이 연구는 우주의 약 26%를 차지하는 암흑물질을 찾기 위해, 지구에 도달하는 암흑물질 입자와 COSINE 실험의 검출기 내 결정과의 충돌 과정을 통해 암흑물질의 존재 흔적을 찾는다.
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- 중국, 1200km 장거리 양자 순간이동 실험 성공
- 중국 과학원이 약 1200km 떨어진 지역 간의 양자 순간이동 실험에 성공해, 보안 체계에 새로운 패러다임을 가져올 전망이다. 미국의 과학기술 전문 매체 '사이테크데일리(SciTechDaily)'는 중국 과학원이 양자 통신 위성 '묵자(墨子·Micius)'를 활용하여 1200km 이상되는 거리에서 양자 정보를 순간이동 시키는 데 성공했다고 최근 보도했다. 중국은 독자 개발한 세계 첫 양자위성 '묵자'호를 지난해 8월16일 오전 1시 40분 간쑤(甘肅)성 주취안(酒泉) 위성 발사 센터에서 창정(長征) 2-D 로켓에 탑재해 발사했다. 이 연구의 교신 저자인 치앙 슈(Qiang Zhou) 교수는 "고속 양자 순간이동을 실험실 밖에서 실현하기 위해서는 많은 어려움이 있다"며 "이번 실험 결과는 미래 양자 인터넷 발전을 위한 중요한 이정표가 될 것"이라고 말했다. 양자 순간이동 시스템에서의 주요 실험적 과제는 벨 상태 측정(BSM)을 실행하는 것이다. 양자 순간이동이 성공적으로 이루어지고 BSM의 효율성이 향상되려면, 광섬유를 통해 장거리로 전송된 후, 찰리가 앨리스와 밥의 광자를 구별하지 못하게 해야 한다. 과학자들은 해킹이나 도청이 불가능한 양자 암호통신인 정보를 한 곳에서 다른 곳으로 빛보다 빨리 옮기는 '원격전송'을 찰리와 앨리스, 밥으로 설명했다. 앨리스의 정보를 밥에게 주면 밥과 친한 찰리가 앨리스처럼 변한다. 결국 앨리스가 찰리를 거쳐 전송된다는 것. 엄격히 말하면 원격전송은 '양자 정보'만 전송하는 것이다. 연구팀은 광자의 경로 길이 차이와 편광의 신속한 안정화를 위한 효과적인 피드백 시스템을 성공적으로 개발했다. 또한 연구팀은 얽힌 광자 쌍을 생성하기 위해 섬유 피그테일 주기적 극화 리튬 니오베이트 도파관의 단일 조각을 사용했다. 이를 바탕으로, 순간이동 시스템에 사용될 500MHz의 반복률을 가진 고품질의 양자 얽힘 광원이 개발됐다. 양자 순간이동은 광자의 양자 얽힘 상태를 활용하여 양자정보를 한 위치에서 사라지게 하고 동시에 다른 위치에서 나타나게 하는 전송 방법이다. 이러한 양자광학 기반의 고속 양자 순간이동을 위해서는 많은 이벤트를 수집할 수 있는 강력한 광자 센서가 필요하다. 리싱 유(Lixing You) 교수가 이끄는 팀은, 포톤 기술회사(Photon Technology Co., LTD)와 협력하여 고성능 초전도 나노와이어 단일 광자 검출기를 실험에 활용했다. 효율이 뛰어나고 노이즈가 거의 없는 이 검출기의 장점을 활용하여 고효율 BSM과 양자 상태 분석을 구현한 것이다. 연구팀은 양자 상태 단층 촬영과 미끼 상태 방법을 함께 사용하여 순간이동 충실도를 계산했는데, 이는 고전적 한계(66.7%)를 훨씬 초과하여 고속 대도시 양자 순간이동이 달성됐음을 확인했다. 이번 'UESTC 제1위의 대도시 양자인터넷' 프로젝트는 앞으로 통합 양자 광원, 양자 중계기, 양자 정보 노드 등을 결합하여 '고속, 고충실도, 다중 사용자, 장거리'를 지원하는 양자 인터넷 인프라를 개발할 계획이다. 연구팀은 이렇게 개발된 인프라가 양자 인터넷의 실질적인 활용을 더욱 가속화하는 데 기여할 것이라고 예상하고 있다. 양자통신은 정보 보안의 새로운 패러다임을 제시하는 차세대 통신 방법으로 주목받고 있다. 전파를 사용하는 대신, 레이저를 통해 암호화된 광자를 전송한다. 광자, 즉 빛의 최소 단위는 조작되면 속성이 변경되어 중간에서 정보의 도청이나 간섭이 발생하면 암호 키가 손상되어 원본 내용을 복원할 수 없게 된다. 이러한 특성으로 인해 양자통신은 정보 보안이 중요한 금융, 군사 통신 등의 핵심 기술로 주목받고 있다. 지상에서의 양자통신은 광섬유를 통해 이루어진다. 우주에서는 광섬유 설치가 어렵기 때문에 과학자들은 양자 순간이동 기술에 주목하고 있다. 중국의 연구팀은 묵자호 위성을 이용하여 양자 순간이동의 최장 거리 기록을 갱신했다. 묵자호는 중국의 칭하이, 우루무치, 운남 성에 위치한 지상국들과 통신했다. 이번 실험에서는 약 1203km 떨어진 칭하이와 운남성 간의 양자통신에 성공했다.
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- 산업
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- 화웨이, 스마트폰 현미경 카메라 특허출원
- 망원경 없이도 휴대폰으로 달의 표면을 가까이에서 볼 수 있는 시대가 도래했다. 스마트폰 카메라 렌즈의 기술은 매일매일 눈에 띄게 진화하고 있다. 이제는 멀리 있는 달을 관찰하는 것이 아니라, 박테리아의 세계까지 선명하게 볼 수 있는 놀라운 현미경 기능을 갖춘 휴대폰이 시장에 등장해 화제를 모으고 있다. 기술과 산업 전문 매체 테크노드(TechNode)는 최근 중국 화웨이가 미국특허청(USPTO)으로부터 이러한 스마트폰 현미경 카메라 기술에 대한 특허를 획득했다고 보도했다. 보도에 따르면, 이 새로운 렌즈 기술은 최소 약 5mm 거리에서의 물체를 20~400배까지 확대하여 촬영할 수 있으며, 이를 통해 스마트폰에서 직접 박테리아를 분석하는 것이 가능하다고 한다. 화웨이 측은 "스마트폰 시장에서의 경쟁이 가열되면서, 다양한 신기능을 도입해 소비자들의 눈길과 신뢰를 얻고자 한다"며, "이런 현미경 카메라 기능이 시장에서 경쟁력을 갖출 것"이라고 기대감을 드러냈다. 이처럼 기술의 발전은 스마트폰의 새로운 장을 열고 있다. 테크노드에 따르면, 화웨이는 최근 획득한 현미경 카메라 기술 특허를 차세대 주력 휴대폰에 적용할지 여부를 아직 발표하지 않았다. 그러나 특허 문서에는 현미경 렌즈의 세부 정보와 다양한 사용 방법이 상세하게 제공되어 있다. 이 특허에 따르면, 두 개의 카메라가 기능을 분담한다. 하나는 일반적인 이미지 캡처용이고, 다른 하나는 마이크로 카메라로 위생 분석에 사용된다. 예를 들어, 마이크로 카메라는 사과나 손과 같은 대상의 이미지를 캡처한 후, 마이크로 모드로 전환하여 음성이나 문자를 통해 대상의 위생 상태를 분석하고 평가하며, 필요한 경우 위생 유지를 위한 조언을 제공한다. 화웨이의 이같은 혁신적인 특허는 식품 안전, 주방 기구의 청결 관리, 개인 위생 평가, 어린이 장난감과 애완동물 위생 상태 모니터링 등 여러 분야에서 활용될 수 있다. 사용자는 이 기술을 활용하여 집에서 야채나 과일의 표면 박테리아를 감지하고, 커피머신이나 전자레인지와 같은 주방 가전제품의 청결 상태를 점검할 수도 있다. 앞서 화웨이는 2021년에 미국특허청에 현미경 카메라 기술에 대한 특허 신청을 제출했다. 특허 신청서에서는 카메라가 촬영한 이미지에서 박테리아의 양을 식별하고, 관련 위생 조언을 제공하는 기능이 강조됐다. 또한, 이 특허가 코로나19 팬데믹이 심각하게 확산되던 시기에 출원되었다는 점도 눈에 띈다. 화웨이의 현미경 카메라의 혁신적인 특허는 산업 내에서도 주목받고 있다. 이미 350여 개의 기업이 패턴트 풀을 통해 화웨이의 특허 라이선스를 획득했고, 이로 인해 화웨이는 2022년 약 7조 5096억 원(약 5억 6000만 달러)의 수익을 올렸다고 한다. 또 다른 중국 기업인 오포(Oppo)도 2021년 최대 60배 확대 기능을 가진 '파인드 X3 프로(Find X3 Pro)'를 출시했다. 하지만 이 기능은 매크로 사진 촬영에 한정되어 있으며, 화웨이의 현미경 카메라 기술만큼의 세밀함은 보이지 않는다. 지난 9월, 화웨이와 샤오미는 5G를 비롯한 다양한 통신 기술에 대한 글로벌 특허 교차 라이선스 계약을 체결했다고 발표했다. 더불어 화웨이는 지난 8월에는 지상 신호를 필요로 하지 않는 위성 통화 기술이 탑재된 '메이트60(Mate60)' 시리즈를 선보였다. 이를 통해 사용자는 어디에서든 전화를 걸거나 받을 수 있게 되었다. 한편, 한국에서도 카메라 렌즈 기술 혁신 소식이 전해졌다. 포스텍의 노준석 교수 연구팀은 휴대폰 뒷면의 여러 카메라 렌즈를 하나의 메타렌즈로 통합, 초점 위치를 자유롭게 조절하는 기술을 성공적으로 개발했다. 이 메타렌즈는 나노미터(nm) 크기의 인공 구조체로 구성되어 있으며, 빛의 다양한 특성을 제어할 수 있다. 또한 기존 렌즈의 두께를 획기적으로 줄일 수 있어, 생체 분자 이미징이나 광학 컴퓨터 등 다양한 분야에서 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
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- 산업
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- 도시바, AI로 '포트홀' 감지해 중대 사고 예방
- 비가 쏟아지면 도로 표면에 구멍이 생기는 포트홀(pot hole)은 자칫 중대 사고로 이어질 확률이 높다. 이 포트홀은 일반적으로 사람의 눈으로 직접 확인하고 보수해야 했기 때문에, 많은 시간과 노동력이 소모되어왔다. 그런데 일본의 전기기기 회사 도시바와 도시바 디지털 솔루션즈가 포트홀을 해결할 수 있는 '노면 변화 감지 AI(인공지능)'를 개발해 실용화에 나섰다. 일본 IT전문 매체 지디넷(ZD NET)에 따르면, 도시바와 도시바 디지털 솔루션즈는 NEXCO 중일본과의 협력 하에 고속도로 일상 점검의 효율성을 향상시키기 위한 검증실험을 진행했다. 그 결과, 이 AI 기술은 일상 점검의 자동화와 노동력 절감 뿐만 아니라, 긴급 보수가 필요한 포트홀을 조기에 발견하는 데 큰 효과가 있음이 밝혀졌다. 이로써 고속도로의 유지보수와 장기적인 안정적 운영에도 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 지난 2019년 NEXCO 중일본 지역 내의 고속도로에서 약 3200건의 포트홀이 발견됐다. 이 중 30년이 경과한 도로가 전체의 60%를 차지하며, 노면의 변화로 인해 포트홀 발생 빈도가 증가했다. 이로 인해 적시에 이루어지는 점검 및 유지보수가 절실하게 필요한 상황이었다. 기존의 점검 방식은 점검원이 순찰 차량을 이용하여 정기적으로 도로를 순회하며 육안으로 포트홀을 확인하는 방식이었다. 긴급 보수가 필요한 포트홀을 발견할 경우, 점검원은 안전한 정차 지점을 찾은 후, 다시 포트홀이 있는 장소로 돌아와 사진 촬영을 해야 했다. 이후 해당 사진을 도로관제센터에 보고하는 과정을 거쳤다. 도시바 연구개발센터의 미디어 AI 실험실 전문가 노다 레이코 씨는 "노면 변화 감지 AI는 점검원이 탑승한 차량에 설치된 카메라로 이미지를 수집하며, 이 이미지를 AI로 분석한다. 이를 통해 주행 중에도 실시간으로 포트홀을 자동으로 파악하고, 바로 도로관제센터에 보고가 가능하다. 이로써 점검 품질의 일관성과 작업의 안전성이 보장되며, 긴급 보수에 소요되는 시간도 크게 줄일 수 있다"고 말했다. 이번 AI의 눈에 띄는 특징은 '약교사 학습형' 기술이 탑재된 것이다. '약교사 학습형' 기술은 영어로 'Weakly Supervised Learning'이라고도 하며, 머신러닝에서 사용되는 학습 방식 중 하나다. 도시바는 AI가 딥러닝 모델을 통해 입력 이미지에서 비정상 패턴의 스코어 맵을 생성한다고 설명했다. 이 모델은 스코어 맵의 최대값이 입력 이미지의 변화와 일치하도록 학습되어, 정상 이미지와 비정상 이미지 사이의 차이점을 높은 스코어로 표시한다. 이 기술의 도입으로 이미지 분석 시간이 기존 1분 40초에서 단 1초로 줄어들었다. 이로 인해 작업 부담을 줄이고 다양한 도로 환경에서의 적용이 용이해졌다. 향후 두 회사는 NEXCO 중일본과 실증 실험을 진행해 긴급 보수가 필요한 포트홀의 검출 정밀도를 향상시키고 오는 2024년 실용화를 목표로 하고 있다. 2024년 이후로는, 네쿠스코(NEXCO 일본도로공단 후계의 민영기업으로, 동일본, 중일본, 서일본의 3개 회사로 구성)는 각 점검 항목별로 내부에서 AI 모델을 개발할 수 있는 서비스를 제공할 계획이다.
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