22일 국제 학술지 네이처 보도

AI 기술 발전하며 관련 기술 많이 주목

인공지능(AI)이 급속히 발전하며 새해에도 이와 관련된 기술들이 주목될 것으로 예측됐다. 루게릭 병으로 말을 잘 못 하게 된 여성, 팩 베넷은 AI와 BCI 기술의 발전으로 건강한 사람처럼 음성으로 말을 할 수 있게 됐다.

인공지능(AI)이 급속히 발전하며 새해에도 이와 관련된 기술들이 주목될 것으로 예측됐다. 국제학술지 네이처는 2024년 새해에 주목해야 할 7가지 기술을 22일(현지 시각) 공개했다.

‘단백질 설계하는 AI’와 ‘딥페이크 결과물을 인식하는 기술’, ‘뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)’, ‘DNA 삽입 기술’, ‘분자 단위의 고해상도 이미징’, ‘인간세포지도 프로젝트’, ‘나노 3D 프린팅’이다.

◇단백질 설계하는 AI, 루게릭병 환자에게 말 되찾아준 BCI

지금으로부터 20년 전 데이비드 베이커 미국 시애틀 워싱턴대 단백질설계연구소 소장팀은 컴퓨터를 이용해 ‘세상에 존재하지 않는’ 새로운 단백질을 설계하는 데 성공했다. 이 단백질은 예상했던 대로 3차원으로 접히기는 했지만 비활성 상태였다. 즉, 생물학적으로 어떠한 기능도 수행할 수 없어 분자를 합성했다는 것 외에는 의미가 없었다.

최근 연구자들은 3차원 구조를 띨 뿐 아니라 효소처럼 특별한 기능을 하는 단백질을 설계한다. 같은 대학 닐 킹 교수팀은 베이커 교수팀과 함께 단백질 기반 백신과 약물 전달 단백질을 설계하고 있다.

단백질은 아미노산이 순서대로 줄줄이 엮인 ‘시퀀스’가, 서로 얽히고 접히면서 만들어진 분자다. 연구진은 챗GPT 같은 대형언어모델(LLM)을 이용해 시퀀스를 설계한다. 마치 단어-단어를 연결해 문장을 만드는 것과 비슷한 원리다. 노엘리아 페루즈 스페인 바르셀로나 분자생물학연구소 교수는 “AI를 이용해 단백질을 설계하는 것은 단백질 안에 숨겨진 문법을 배우는 것”이라고 표현했다. 2022년 페루즈 교수팀은 실험실에서 단백질을 만들 때 안정적으로 접히게 하는 AI(ProtGPT2)와 효소 단백질의 서열을 만드는 AI(ZymCTRL)를 개발했다.

이러한 ‘서열 기반 단백질 설계’에는 한계가 있다. 기존 단백질 분자처럼 기능을 하고, 또 어떤 기능을 얼마나 효율적으로 하는지 예측하려면 3차원으로 설계하는 것이 훨씬 유리하다. 네이처는 2023년 연구자들이 달리(DALL-E) 같은 이미지 생성 도구의 기본이 되는 ‘확산’ 모델을 이용해 단백질을 설계하는 AI도 개발했다고 소개했다. 베이커 교수팀에서 개발한 AI(REdiffusion)다. 이 AI는 ‘구조 기반’으로 단백질을 설계한다. DNA 같은 생체 분자 주변의 단백질 분자부터 금속 주변의 단백질 분자까지 설계해 인공효소와 전자 조절물질, 생체재료 등을 만들 수 있다.

근위축성측색경화증(루게릭병)으로 혀까지 마비된 환자가 AI와 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 덕분에 말을 되찾기도 했다. 프랜시스 윌렛 미국 스탠퍼드대 하워드휴즈의학연구소 교수팀과 미국 브레인게이트 컨소시엄은 루게릭병을 앓는 팩 베넷의 뇌에 전극을 이식한 다음, 딥러닝 알고리즘에게 그가 떠올리는 어휘를 음성으로 바꾸도록 훈련시켰다. 몇 주 뒤 베넷은 이 BCI를 통해 12만5000개 단어를 말할 수 있게 됐다. 분당 최대 62단어까지 말할 수 있었다. 일반인과 말하는 속도가 비슷하고 어휘는 2배나 더 다양한 셈이다.

연구자들은 이제 마비 환자가 전달하려는 내용을 ‘자동완성’으로 분석해 언어로 바꿔주는 AI도 개발하고 있다. 윌렛 교수팀은 에드워드 창 미국 UC샌프란시스코대 의대 교수팀과 함께 해당 AI를 만들어 뇌졸중으로 말을 잃은 여성 환자가 분당 78개 단어로 말할 수 있게 했다. 이전 언어 AI보다 5배 이상 빠른 속도다.

2021년에는 미국 피츠버그대 연구진이 BCI가 언어뿐 아니라 마비 환자의 운동능력과 감각까지도 살릴 수 있는 로봇팔 기술도 개발했다. 네이처는 BCI와 AI 기술이 발전함에 따라 기분 장애와 정신질환, 중등도 인지장애도 치료할 수 있을 것으로 내다봤다...

출처 : 조선비즈(전체기사보기)​

https://biz.chosun.com/science-chosun/science/2024/01/23/AS24KNLTP5CFHOKPURGVP2MRKA/?utm_source=naver&utm_medium=original&utm​​