몰입형 가상현실 기술의 발전사항과 우려되는 점

다들 알다시피 현재 VR 기술의 수준은 HMD(Head Mounted Display)...

위에 사진처럼 대갈빡에 화면을 장착하는 방식이다 이기… ㅠㅠ


아직은 화질도 안 좋고… 케이블도 거슬리고… 게임도 재밌는 거 없고…


직접 써보면 알겠지만 솔직히 HMD VR은 가상현실의 미래라고 하기엔

너무 불편하고 거추장스러운 게 현실이다 이기… 레디 플레이어 원은 무슨 ㅋㅋ…


그래서 오늘은 30년 안에 완몰가(=완전 몰입형 가상현실)가 가능한 이유를 알아보자~

자.. 본격적으로 글에 들어가기에 앞서서 너희들에게 소개해주고 싶은 기기다

“소드 아트 온라인” 이라는 애니메이션에 나오는 “너브기어”란 기기인데


이걸 대가리에 쓰고 “링크 스타또~” 하면 완몰가 세카이로 접속 가능 ㅇㅋ?


뜬금없이 왜 이런 오타쿠 애니메이션을 소개하냐고?


정말 웃기게도 현재 이 너브기어에 필요한 기술들이 현실에서 실제로 개발되고 있기 때문이다

우선 너브 기어의 기본적인 원리부터 알아보자 이기~

이 헬멧 안에는 수많은 신호 단자들이 존재하는데


그 신호 단자에서 나오는 전자기파를 이용해서 뉴런을 조작해서 완몰가를 구현한다


또한 너브 기어는 유저의 몸을 향해 출력되는 명령 신호를 뇌로부터 척추로 전해지는

몸을 움직이는 명령신호를 완전히 캔슬 시킬 수도 있다


이로써 완몰가 세카이의 아바타를 움직여도 실제 몸은 그냥 누워있을 수 있게 됨


(명령신호 캔슬하는 기술은 생각해보면…꿈을 꿀 때도 꿈속 세상에서

아무리 움직여도 현실의 몸은 “수면 마비”라는 게 와서

안 움직이는 것처럼 이 현상을 응용하면 그다지 어려운 기술은 아닐 듯…)

Noninvasive Deep Brain Stimulation via Temporally Interfering Electric Fields.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28575667


이러한 오타쿠들의 망상이라고 존나 까이던 너브 기어를

현실에 구현할 수 있는 기술이 2017년 6월에 뜬금없이 튀어나왔다


“temporal interference (TI) stimulation” 라는 기술인데


비침습적으로 심층 뇌를 자극할 수 있는 기술이다!!!


이 기술은 뉴런이 약 1,000 Hertz 이상의 주파수 전기장에는 반응하지 않는다는 걸 이용해서


두피에 두 개의 전극을 붙여 각 전극에서 약간 다른 주파수를 뇌로 보낸다

(ex: 2 kHz & 2.01 kHz)


이 두 개의 약간 다른 고주파 전기장은 심층 뇌의 한 부분에서 서로 만나서 간섭하여


그 초점에 존재하는 세포를 자극하는 “envelope” 전기장을 생성한다


이 기술이 정말 혁명적인 이유는 비침습적으로 심층 뇌를 자극할 수 있다는 점도 있지만


제일 중요한 건 기존 경두개자기자극(TMS)와 경두개직류자극(tDCS)와 같은

기존의 비침습적 뇌 자극 방법에 비해 엄청난 장점을 가지고 있기 때문이다


기존의 TMS와 tDCS 같은 기술들은 심층 뇌를 자극할 수는 있었지만

자극하는 과정에서 심층 위에 존재하는 모든 피질 부분에 영향을 끼쳐

원치 않는 심각한 부작용을 초래했다


하지만 이 기술은 오직 두 개의 고주파 자기장이 초점이 맺치는


“심층 뇌 부분”에만 자극을 주는 게 가능하다!!!


비침습적이며 원하는 뇌 부위에만 자극을 가할 수 있는 혁명적인 기술인 것이다


AGI가 인공지능 학계의 성배라면 이 기술은 신경 과학계의 성배라고 할 수 있다!!



현재 이 기술은 “쥐”를 대상으로 실험을 하였고 매우 성공적인 성과를 거두었다


이 기술의 개발자인 “Nir Grossman”은 인간의 두뇌 연구뿐만 아니라

인간 임상 시험에도 신속하게 적용할 수 있을 것으로 기대한다고 한다



현재 이 기술의 문제점은 크게 2가지가 존재하는데


첫 번째는 두 개의 고주파 전기장이 맺치는 초점이 깨끗하지가 않다

초점 주위의 뉴런들이 조금씩 영향을 받는다는 말…

개발자에 의하면 그렇게 치명적인 문제는 아니고

전극 배치를 최적화하면 해결 가능하다고 한다


두 번째는 실험했던 쥐는 두개골과 뇌의 거리가 3mm에 불과했지만

사람은 그것의 약 10배라고 한다


즉… 쥐에게 사용했던 전기장보다 강한 출력으로

인간의 뇌를 자극해야 비슷한 결과를 얻을 수 있다는 소리다


강한 출력으로 인해 안전 문제가 발생할 수 있다고 한다


아무튼 약간의 단점은 존재하는 기술이지만


망상이라고 까이던 너브 기어의 제반 기술이 현실에 진짜로 출현해버렸다


이 기술이 더욱 발전하여 이 기술만으로 너브 기어를 구현할 수 있으면 그게 베스트다


다만 나는 첫 번째와 두 번째 문제를 해결할 방법에 대해서 개인적인 예측을 써보려 한다

Acoustic stimulation can induce a selective neural network response mediated by piezoelectric nanoparticles

http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-2552/aaa140



나는 첫 번째와 두 번째 문제를 해결할 방법이 바로 이 연구 결과에 존재한다고 생각한다

우선 C 사진을 보자… 배양된 신경계에 단순하게 초음파만으로 자극한 결과다


그 결과… 어느 정도 자극은 되었으나 효과는 미미한 수준이다…


그다음 B 사진을 보자… B 사진에선 배양된 신경계에 압전 나노 입자를 주입하고

초음파로 자극을 하니 그 영향력이 C에 비해 배로 뛴 걸 볼 수 있다


즉… 두 번째 문제를 해결하기 위해선 인간의 뇌에


“증폭기”에 해당하는 걸 주입해야 한다는 결론에 도달한다


쉽게 말하자면 “와이파이 익스텐더(확장기)”를 뇌에 설치한다고 생각하면 편하다

Neural Dust: An Ultrasonic, Low Power Solution for Chronic Brain-Machine Interfaces

https://arxiv.org/abs/1307.2196



여기서 써먹을 수 있는 방법이 바로 “뉴럴 더스트”다

2013년에 개발됐고 크기는 3mm… 초음파로 전원을 공급받고

신경계를 자극&모니터링 데이터를 전송받을 수도 있다


학자들은 이걸 50미크론까지 줄이고 싶어 했지만

기술적인 문제 때문에 지난 5년간 큰 성과가 없었다


다른 부품들은 인류가 다루는 기술의 규모가 점점 미세해지면서 축소될 수 있었지만


가장 중요한 양방향 통신에 필요한 “안테나”가 기술적인 문제로

일정 크기 미만으로 축소할 수가 없었다


안테나는 EM파와 공진함으로써 정보를 수신하며, EM파는 전자파로 변환된다

이러한 공명이 발생하려면 기존 안테나의 길이가 수신하는

EM 파의 파장과 대략 일치해야 한다


즉.. 안테나가 상대적으로 커야 했다


Mini-antennas could power brain-computer interfaces, medical devices

http://www.sciencemag.org/news/2017/08/mini-antennas-could-power-brain-computer-interfaces-medical-devices


하지만 2017년에 학자들은 새로운 방법을 발견하여

안테나를 현재 크기보다 100배나 작게 만드는 방법을 알아냈다…


뉴럴더스트의 안테나 크기가 대략 1mm라면

현재 이론적으로 10미크론 크기의 안테나가 가능한 것이다

2018년 6월 드디어 가장 큰 문제였던 안테나는 “100×200 μm2” 크기까지 줄어들었다


신경의 모든 세부를 남김없이 스캔하는 가장 강력한 방법은 역시 안쪽에서 스캔하는 것이다.

2020년대면 나노봇 기술이 현실화될 테고 가장 두드러진 적용 사례가 바로 뇌 스캔 분야일

것이다 나노봇은 인간 혈구만 하거나(7~8미크론) 그보다 작은 로봇이다. 나노봇 수십억 개가

뇌 모세혈관을 돌아다니며 신경에 직접 접촉하여 세부사항들을 스캔할 것이다.

= 레이 커즈와일 =


뉴럴 더스트와 같은 장치가 뇌의 혈관에 들어가기 위해선 10미크론 이하로 작아져야 한다


가장 큰 문제였던 안테나 문제를 해결함으로써 뉴럴 더스트와 같은 장치는


인류가 다루는 기술의 규모가 미세해지는 것과 함께

원하는 크기인 10미크론까지 줄어들 수 있게 될 것이다


한마디로 10미크론까지 작아지는 건 시간문제라는 소리다

10 미크론까지 축소된 뉴럴 더스트를 주사기에 담아 턱 밑 경동맥에

주사 후 뇌까지 혈류를 통해 흘려보내고


Ultrasound-Induced Blood-Brain Barrier Opening

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4038976/


초음파를 이용해 뇌에 뉴럴 더스트를 유입시킬 때 가장 큰 문제인

BBB(뇌혈관 장벽)를 오픈시켜서 유입 시킴

그 후 MRI를 통해 뇌에 잘 정착됐는지 확인


자… 여기까지 하면 위에서 말했던...


첫 번째 문제였던 깨끗하지 않은 초점과

두 번째인 두개골과 뇌의 거리&출력 문제를 해결할 수 있게 된다


10미크론까지 축소된 뉴럴 더스트가 뇌에 주입되어

마치 “와이파이 익스텐더(증폭기)”의 역할을 하여 두 번째 문제를 해결하게 되고


또한 안테나가 달려있기 때문에 “좌표&유도”와 같은 역할을 할 수 있을 것이다

이로써 첫 번째 문제를 완벽하게 해결할 수 있게 된다

10미크론까지 축소된 차세대 뉴럴 더스트와

“temporal interference (TI) stimulation” 기술을 활용한

차세대 신경 자극 기기인 가칭 - 너브 기어의 조합으로



완몰가는 우리 앞에 출현하게 될 것이다



뉴런과 시냅스 활동을 해킹하고 컨트롤하는 게 너무 어려운 기술같이 느껴지는가…?



그렇다면 인공 와우의 원리를 검색해보자…



또한 이미 망막 세포에 데미지를 입어 실명된 사람의 시력을 되찾아주는

망막 임플란트 기술도 상당한 성과를 내고 있다



즉… 생물학적 신호를 해석하고 디지털 신호로 코딩하는 과정이

이미 우리 생각보다는 많이 진척된 시대라는 것이다



단순하게 생각해보면 완몰가는 이러한 시스템의 규모를 키워논 것에 불과하다




그럼… 완몰가의 기술적 가능성은 확인했으니 도대체 이게 언제쯤이면 가능할지 알아보자




Elon Musk plans to link computers with human brains in just FOUR years to create a new language of ‘consensual telepathy’

https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-4431314/Elon-Musk-mission-link-human-brains-computers-4-yrs-report.html





It will work on what Musk calls the 'neural lace' technology,

implanting tiny brain electrodes that may one day upload and download thoughts.



He said 'neural laces' will help people with severe brain injuries in just four years.



And in eight to ten years,

the Matrix-style technology will be available to everyone, he added.





일론 머스크는 뇌에 작은 전극을 이식하는 뉴럴 레이스라는 기술을



4년 안(2021년)에 심각한 뇌 손상을 가진 환자들에게 시술하고

8년(2025년)~10년(2027년) 안에 매트릭스 스타일의 기술을 모든 사람에게 제공한다고 한다



우선 여기서 주목해야 할 건 “뇌에 작은 전극을 이식” 이 부분이다







Is Elon Musk's Brain Cap Viable?

https://www.starmind.com/blog/2017/5/24/is-elon-musks-brain-cap-viable



Paul Merolla, lead chip designer on IBM's SyNAPSE program, where he led the development of its TrueNorth brain emulating chip.



Vanessa Tolosa, Neuralink’s microfabrication expert and previous biocompatible microelectrodes designer.



Max Hodak, who founded Transcriptic's robotic cloud laboratory for the life sciences.



Dongjin Seo, who invented neural dust ‐ tiny ultrasound sensors that provide a noninvasive manner of recording brain activity.



Ben Rapoport, a neurosurgeon that also has a PhD in Electrical Engineering.

Tim Hanson, materials science and microfabrication expert developing the core technology used at Neuralink.



Flip Sabes, who specializes in cortical physiology, theoretical modeling, and human psycho-physiology.



Tim Gardner, an expert on the relationships between patterns of neural activity on different time-scales





일론 머스크가 뉴럴링크를 설립할 때같이 시작한 7명의 파트너 중

Dongjin Seo는 내가 위에서 설명한 뉴럴 더스트의 개발자다



많은 사람들이 뉴럴 레이스가 “전자 그물망”을 이용한 기술이라고 알고 있는데

실제론 뉴럴링크는 베일에 싸인 회사이며 어떠한 오피셜 정보도 발표되지 않았다

전자 그물망 관련 내용은 해외 학자들의 개인적인 “추측”에 불과하다





아무튼… 뉴럴링크에 뉴럴 더스트 개발자가 합류한 걸 보고

뉴럴 레이스란 게 어떠한 기술인지 다들 감을 잡았을 거라 생각한다…





쉽게 말하자면 시력을 잃은 사람한테 망막 임플란팅을 해서 시력을 되찾게 하는 것처럼



현재 우리 생물학적인 인간은 비생물인 컴퓨터와 빠르게 소통을 하지 못한다

그렇기 때문에 뉴럴 레이스로 생물학적인 뇌에 “디지털 계층”을 추가하여



생물인 뇌와 비생물인 컴퓨터 간의 비효율적이고 좁은 대역폭을 대폭 향상시켜

인공지능의 위협으로부터 대항하려고 만든 회사라고 말할 수 있다





아무튼 일론 머스크의 말에 따르면 그럴싸한 성과를 2030년 이전에는 볼 수 있는 것이다

물론 이때 완몰가가 나온다는 소리가 아니다 기초에 해당하는 기술이 출현한다는 것이지



완몰가는 수많은 뉴런을 직접적으로 자극하고 컨트롤해야 하는 매우 위험한 기술이다



그럼으로 이러한 기술이 정말 상용화되고 대중화되기 위해서는

“커넥톰 시뮬레이션”이 선행되어야 한다

너브 기어를 실제 사람에게 임상시험하기엔 너무 위험하기 때문에



그전에 커넥톰이란 신경계의 회로도인데 뇌의 완벽한 회로도를 파악해내고

그걸 시뮬레이션 후 너브 기어의 모든 임상시험을 먼저 가상으로 시뮬레이션 해봐야 한다





사람 같은 AI 위해… 뇌 지도 그리는 구글

http://www.hankookilbo.com/News/Read/201808281793072061





구글은 커넥톰 구축 사업을 시작했는데 앞으로 최소 10년 이상은 걸린다고 한다

즉… 이것저것 다 감안해서 추측하면 2030년대 후반쯤에는



1세대 아주 기초적인 완몰가가 출현하지 않을까…?



밑에 내용은 내 희망사항 ㅎ





가상현실 눈앞으로 다가오다 (3)

https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3579716&cid=59088&categoryId=59096





이 교수는 “최근 비공개로 특허 출원된 기술 중 마이크로 로봇을 이용한 가상현실체험 관련

특허가 여럿 있다”고 말한다. “모두 실험실 수준의 연구들입니다. 보통 상용화보다 20년쯤

앞서 특허가 나오지요. 레이 커즈와일도 미국에서 출원된 특허를 보고, 여기에 전문가들의

의견을 참고해 ‘나노봇 가상현실’을 예측했을 것입니다.”



이 교수는 의미심장한 말을 덧붙였다…..

“2030년 무렵보다 오히려 더 빠른 시일에 가능할 수 도 있습니다.”

 [출처] 30년 안에 완전 몰입형 가상현실이 가능한 이유 설명해준다.info
 [링크] http://www.ilbe.com/10738276775


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다만 이러한 기술의 경우에는 동시에 뇌현상을 조정할 수 있기도 하기 때문에 상당한 논란이 될 것으로 보이는데요. 뇌에 전달되는 정보의 활동이나 뉴런제어가 자유롭게 가능하다면, 인간의 사고나 생각을 먼저 읽어내거나 관제하는 용도로 사용할 수 있을지도 모릅니다.

현대 기술강국들은 공개적으로는 민주주의와 인권을 주장하나 숨겨진 영역에서는 감청, 감시 기술을 개발해왔으며, 지금도 정보를 조작하고 사람들의 뇌에 간섭해서 조정하기 위한 기술들을 찾고 있습니다.

아직까지는 이러한 방법들이 제한적이기에 끽해야 인터넷에서 구조적으로 유언비어를 살포하거나 심리공학적 기법을 사용하는 선에서 그치는 중인데요.
가상 현실의 구현을 빌미로 침습형 나노 리시버를 뇌 곳곳에 삽입할 수 있게 되면, 정교한 인공지능 프로그램을 활용하여 뇌의 전기적 신호 등을 조작하여 지배층이 원하는 사고만을 하도록 구성할 수도 있을 것입니다.

몰입형 가상현실 파라다이스가 올 수도 있으나
다른 한편으로는 인간 뇌의 구석구석을 장악하게 할 수 있는 극히 위험한 기술요소로서, 어쩌면 이런 기술에 대한 이해가 없거나 사회지도층이 아닌 경우 사실상 사고나 자유의사를 박탈당한 로봇처럼 만들 수도 있는 기술이죠. 좋건 나쁘건 개인적으로는 앞으로 수십 년 이내에 저런 기술들이 상용화될 가능성이 높다고 생각합니다.

저 기술의 위험성과 부작용에 가장 공공연하게 노출될 국가군은 다름아닌 한국과 중국일 것이라고 생각하는데요. 왜냐하면 나름대로 산업화되어 고도의 기술력을 갖추고 있으면서도, 민주주나 시민 의식은 심히 미개하여 전체주의적인 성향을 띄는 국가들 중 현재 이들 2개 국가가 기술적으로 선두를 달리고 있거든요.

역사 계보상으로 보면 2차대전 이전의 나치가 그랬는데, 전반적인 사회 구조나 의식상이 꽤나 유사한 정도입니다.



이들 국가군은 사회 통제를 위해 최신 과학기술의 사용을 주저하지 않는 경향이 있고.

소위(지배층의 입맛에 맞는)사회질서 유지를 명목으로 첨단기술을 이용한 사생활 침해나 인권억압 등이 매우 손쉽게 기능하는 국가이기에, 뇌과학이 인간의 뇌를 통제할 수 있을 지경이 되면 스트레스 제어와 인적자원 생산성 향상이라는 명목으로 하층계급에게 반 강제적으로 이식하라고 할 가능성이 높을 것 같거든요.