존스홉킨스 대학(JHU) 연구팀이 인간의 뉴런이나 뇌 세포를 배양해 작은 바이오컴퓨터를 만드는 방법에 대한 로드맵을 발표했다고 CNN이 2일(현지시간) 보도했다.
보도에 따르면 JHU는 최근 프론티어 인 사이언스에 바이오 컴퓨팅의 최신 분야인 ‘오가노이드 지능(Organoid Intelligence, OI)’을 소개하고, 이를 실현하기 위한 로드맵을 제시했다.
오가노이드 지능은 인간 뇌 세포의 3D 배양과 뇌-기계 인터페이스(BCI) 기술을 이용해 바이오 컴퓨팅을 개발하는 신생 분야다.
이 오가노이드는 학습 및 기억과 같은 인지 기능을 담당하는 뇌 구조 및 기능을 공유한다. 오가노이드는 사실상 생물학적 하드웨어로 작동할 수 있으며, 현재의 인고지능(AI) 프로그램을 실행하는 컴퓨터보다 더욱 효율적일 수 있다.
레나 스미르노바 JHU 연구원은 "OI의 비전은 생명 과학, 생물 공학 및 컴퓨터 과학 분야를 발전시키기 위해 생물학적 시스템의 힘을 활용하는 것이다"라며 "인간의 두뇌가 정보 처리, 학습 등에서 얼마나 효율적으로 작동하는지 살펴보면 현재 컴퓨터보다 더 빠르고 효율적으로 작동하는 시스템을 갖기 위해 번역하고 모델링하고 싶어진다"고 말했다.
예를 들어, 논문에 따르면 인간 뇌는 놀랄 만큼 많은 정보를 저장할 수 있다. 평균적으로 인간 뇌는 약 2500테라바이트의 정보를 저장할 수 있다고 한다. 연구원들은 인AI 및 기계학습(ML) 시스템에 연결될 복잡한 3D 세포 구조를 상상하고 있다.
토마스 하팅 JHU의 연구원은 "우리는 작은 칩에 더 많은 트랜지스터를 넣을 수 없기 때문에 실리콘 컴퓨터의 물리적 한계에 도달하고 있다"라며 “하지만 뇌는 완전히 다르게 연결되어 있다. 1015개 이상의 연결 지점을 통해 연결된 약 1000억 개의 뉴런이 있다. 현재 기술과 비교할 때 엄청난 전력 차이다”라고 설명했다.
지난해 호주의 한 스타트업이 실리콘에서 살아있는 뉴런을 배양한 생물학적 컴퓨터 칩 '디쉬브레인(DishBrain)'을 컴퓨터에 연결해 퐁 게임 실행에 성공하기도 했었다. 그러나 JHU는 세포가 비디오 게임을 하는 것보다 훨씬 더 큰 응용 프로그램을 보고 있다. 개인 간의 신경 발달 및 신경 퇴행성 장애를 탐구하고 약물 테스트 연구와 같은 뇌 오가노이드는 의학에 응용될 수 있다.
그러나 AI와 마찬가지로 윤리적인 문제가 있으며, 연구자들은그러한 문제를 인식하고 있다. OI가 윤리적으로 민감하고 사회적으로 적절하게 발전하기 위해 그들은 ‘임베디드 윤리’ 접근법을 제안한다. 이는 윤리학자, 연구자 및 대중의 대표적인 멤버들이 윤리적 문제를 식별, 논의 및 분석하고 이를 피드백해 미래 연구와 작업에 반영되도록 하는 접근법이다.
OI 기술은 아직 배포할 준비가 되지 않았다. 그러나 연구진은 이 논문을 더 많은 연구를 위한 출발점으로 삼았다.
스미르노바 박사는 "우리는 이미 기능적인 뇌 조직 모형을 보유하고 있다. 우리는 전기 활동이 동기화되며 화학 및 전기 자극에 반응하는 전기생리적 활성 시스템을 보유하고 있다"라며 "우리는 다음 단계에서 장기간 학습의 중요한 분자 및 세포 측면을 입증함으로써 시스템을 더욱 특성화하고 최적화하기 위해 노력하고 있다"고 덧붙였다.
박찬 위원 cpark@aitimes.com
