제2의 코로나바이러스 어림도 없어...이젠 AI가 감시한다 < AI기술 < 기사본문

코로나 사태가 완전히 진정되고 있지 않은 가운데 또 다른 팬데믹이 될지도 모를 다음 바이러스에 세계보건 당국은 긴장하고 있다.

올해 2월에 유럽의 비영리 단체 의학재단 ‘액세스 메디슨 투 파운데이션(Access Medicine to Foundation)’은 새 보고서를 통해 “현재 전 세계 연구소들이 코로나바이러스의 치료제 개발에 매달리고 있지만 비슷한 위험성을 가진 다른 바이러스는 간과하고 있다”고 경고한 바 있다.

이 재단은 인디아 헤지스 블로그를 통해 사망률이 75%인 중국의 니파 바이러스(Nipah virus)가 다음 대유행 병이 될 수 있다고 주장했다.

이 보고서에 따르면, 중국에서 치사율이 75%에 이르는 니파 바이러스의 발생은 잠재적으로 COVID-19 다음으로 큰 대유행이 될 수 있다고 한다.

이 희귀한 바이러스는 과일 박쥐에 의해 퍼진다. 이 바이러스는 독감 같은 증상과 뇌 손상을 일으킬 수 있다. 세계보건기구는 뇌염이나 뇌에 염증을 일으킬 수 있다고 밝혔다. 일반적인 치료는 보조 치료이다.

하지만, 동물로부터 전염 위험을 가진 다음 바이러스의 인간으로의 접근은 앞으로 그렇게 호락호락할 것 같지 않다는 전망도 나온다. 불의의 기습처럼 전 세계를 오염시킨 코로나바이러스에는 속수무책으로 당했으나, 호된 홍역을 치른 전 세계 보건당국이 초유의 긴장감을 느끼고, 다음 바이러스의 출현을 지켜보고 있기 때문이다.

그리고 무엇보다도 눈부시게 발전한 AI 기술이 동물로부터 인간으로 전이되는 다음 바이러스 출현의 예측에 칼을 빼 들었기 때문이다.

바이러스 게놈 분석 AI 모델 개발

올해 9월 30일 과학 리포터 존 앤더러(John Anderer)는 스터디 파인즈에 “인공지능은 다음 동물 대 인간 바이러스 위협을 밝히는 데 도움을 줄지도 모른다”고 전했다.

앤더러에 따르면, 글래스고 대학 연구팀은 바이러스 게놈을 분석하는 AI의 한 형태가 코로나19와 같은 다른 종에서 인간으로 점프할 준비가 된 다음 병원체를 예측하고 막을 수 있을 것이다.

코로나 19의 정확한 기원은 아직 불분명하지만, 대부분 과학자는 사스-CoV-2가 어느 순간 동물에서 인간으로 뛰어내렸다는 것에 동의한다.

코비드의 발생이 동물 대 인간 질병 전염의 위협을 전면에 제기하고 있지만, 현실은 최근 몇 년간의 많은 전염성 질병이 건너가기 전에 한 동물에서 비롯됐다는 것이다.

연구자들은 새로운 고위험 동물성 바이러스가 확산되기 전에 식별하는 것이 대단히 중요하다고 말한다. 추정치에 따르면, 세상에는 167만 개의 동물 바이러스가 있지만, 인간을 감염시킬 수 있는 것은 극히 일부에 불과하다.

바이러스 게놈 염기서열을 사용할 수 있는 인공지능 모델을 만들기 위해 연구원들은 36개 과의 861개 바이러스 종의 데이터 세트를 만들었다.

이후, 연구팀은 각 바이러스의 게놈 패턴을 바탕으로 인간 감염 확률 점수를 매기는 머신러닝 모델을 만들었다. 이 AI 모델은 다양한 종의 바이러스 게놈의 예측된 잠재성의 패턴을 분석할 수 있는 것으로 알려졌다.

이 과정에서 연구원들은 “바이러스 게놈이 인간을 감염시키기 위해 바이러스를 사전 적응시키는 특징을 가지고 있을 수 있다는 결론을 내리도록 이끌었다”고 말했다.

연구팀에 따르면, 이 작업은 매우 유망하지만, 이 모델에 한계가 있다는 것을 인정한다. 그들은 AI를 사용하는 것이 인간에게 전염될 수 있는 동물성 바이러스를 식별하는 것의 첫 단계일 뿐이라고 덧붙였다.

또 ‘빨간 깃발’이라고 불리는 이 AI 모델이 있는 모든 바이러스는 추가적인 실험실 테스트를 받아야 한다고 말했다.

여기에다 동물 바이러스가 인간을 감염시킬 수 있다고 해서 그것이 반드시 해롭거나 전염성이 있다는 것을 의미하지도 않는다고 주장했다.

“동물 감염원이 될 가능성이 가장 큰 바이러스를 강조함으로써 게놈 기반 순위는 추가적인 생태학적, 바이러스학적 특성을 더 효과적인 목표로 삼을 수 있다”라고 연구원들은 미디어에 발표했다.

"이러한 발견들은 AI 기술을 사용해 바이러스의 유전자 서열에서 추출할 수 있는 이미 놀라운 양의 정보에 중요한 부분을 더했다“라고 연구의 공동 저자인 사이먼 바바얀(Simon Babayan)은 덧붙였다.

인공지능은 우한 페렴으로 알려진 초기 코로나 사태가 터졌을 때도 바이러스를 감시했다. AI는 이제 새로운 코로나바이러스가 다음에 어디서 창궐할지 예측하는 데 사용되고 있다.

한 데이터 회사의 AI가 다음 코로나바이러스 급증의 위치를 예측하고 있다고 올해 8월 23일 퓨처리즘이 이 회사의 보고서를 인용해 보도했다.

이 시스템은 미국 14개 주에서 코로나바이러스 발생을 예측할 수 있었다고 더 넥스트 웹(The Next Web) 보고서는 밝혔다.

또 뉴욕에 본부를 둔 위험 탐지 회사인 데이터민르(Dataminr)가 만든 인공지능 모델이 소셜 미디어 게시물을 분석해 영국과 미국에서 다음 코로나바이러스 발병의 급증이 어디에 있을지를 예측할 수 있었다고 전했다.

이 보고서에 따르면, 코로나바이러스에 대한 목격자, 현장, 직접 공공 소셜 미디어 게시물의 증가 등을 통해 알고리즘이 코로나바이러스 공식 사례 수가 기하급수적으로 증가하기 7일에서 15일 전에 ‘핫스팟’을 탐지할 수 있었다.

이러한 소셜 미디어 게시물에는 양성 판정을 받은 사람, 증상을 겪고 있다는 사람, 노출되었지만 테스트 되지 않은 것으로 확인된 사례를 직접 기록한 사람 등이 포함된다.

또한 데이터민르는 미국 14개 주에서 미래의 급등세를 예측했는데 실제로, 7일 후, 14개 주 모두 코로나바이러스로 큰 타격을 입었다고 TNW가 보도했다.

“이러한 종류의 게시물은 향후 사례 수가 급증할 수 있는 주요 지표로 보인다”라고 데이타민르 CEO 테드 베일리(Ted Bailey)는 비즈니스 인사이더에 말했다.

발병을 예측하기 위한 소셜 미디어의 분석은 정부가 다음 큰 위기에 더 잘 대비할 수 있게 해줄 수 있다고 그는 주장했다.

하지만, 이런 종류의 시스템에 의한 어떠한 예측도 엄청난 주의를 요구하며, 어떤 인공지능도 소셜 미디어 사용자들이 양성 반응이나 친척들이 증상을 보이는 그것에 관해 주장하고 있는 타당성을 100% 정확하게 검증할 수 없다는 평가도 있다고 매체는 전했다.

AI가 신종 변종 숙주 예측해

AI가 차기 코로나바이러스 예측에 사용됐다고 빅토리아 길(Victoria Gill) BBC 뉴스 사이언스 특파원이 지난 2월 16일 전했다.

BBC 뉴스에 따르면, 연구팀은 차세대 신종 코로나바이러스가 어디서 출현할 수 있는지를 알아내기 위해 기초 생물학과 머신러닝의 조합을 이용했다. 그 결과 이전에 발견된 것보다 훨씬 더 많은 잠재적 신종 바이러스 변종 숙주를 예측했다.

네이처 커뮤니케이션즈 저널에 실린 이 연구에 참여한 영국 리버풀 대학의 바이러스 학자 마커스 블라그로브(Marcus Blagrove) 박사는 “우리는 다음 코로나바이러스가 어디에서 나올지 알고 싶다”라고 말했다.

“이 바이러스들이 생성되는 한 가지 방법은 두 개의 기존 코로나바이러스 사이에서 재결합하는 것이다. 그래서 두 개의 바이러스가 같은 세포를 감염시키고 완전히 새로운 변종이 될 ‘딸’바이러스로 재결합한다”라고 설명했다.

연구원들에 의하면, 기존의 생물학적 증거를 알고리즘에 끼워 넣을 수 있었는데 이 재조합의 근원이 될 가능성이 가장 큰 바이러스와 숙주 종들을 발견하는 방법을 컴퓨터에 가르치는 방법이 사용됐다.

우선, 연구팀은 코로나바이러스에 취약한 포유류를 예측하기 위해 생물학적 패턴을 사용하기 위한 알고리즘을 질문했는데, 그 결과 411종의 코로나바이러스와 876종의 잠재적 포유류 사이의 연관성이 밝혀졌다.

또 가장 중요하고 예측 가능한 단계는 동시에 여러 바이러스를 보유할 수 있는 종을 찾는 것이다. 리버풀 대학 출신의 수석 연구원인 마야 워드(Maya word) 박사는 기존의 생물학적 지식을 이용해 알고리즘을 가르쳐 이런 일이 일어날 가능성이 더 큰 패턴을 찾을 수 있었다고 언급했다.

“많은 코로나바이러스가 감염시킬 기회를 가진 종이 어떤 것인지 예측할 수 있었는데 그 종들은 코로나바이러스를 옮기는 것으로 알려진 종과 매우 밀접한 관련이 있거나, 같은 지리적 공간을 공유하고 있다”고 그녀는 설명했다.

연구팀은 이 단계에서 훨씬 더 많은 포유류가 새로운 코로나바이러스의 잠재적인 숙주라는 결론을 내렸다.

예를 들면, 아시아 사향고양이와 큰 관박쥐는 각각 32종, 68종의 코로나바이러스의 숙주가 되는 것으로 예측됐다. 또 일반적인 고슴도치, 유럽 토끼, 단봉낙타 등을 포함한 종에서 이 AI 알고리즘은 사스-CoV-2가 현존하는 다른 코로나바이러스와 재결합할 수도 있다고 예측했다.

“이 연구 결과가 어떻게 유용할 수 있을까요?”란 물음에 연구자들은 “자신들의 발견이 새로운 질병에 대한 감시를 목표로 하는 데 도움이 될 수 있을 것이며, 어쩌면 시작 전에 다음 대유행을 예방하는 데 도움이 될 수 있을 것”이라고 주장했다.

AI타임스 조행만 객원기자 chohang5@kakao.com

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