메타 (Meta)의 AI 연구팀 ‘페어(FAIR)’가 혁신적인 도구를 내놓았다. 인간의 뇌가 이미지, 소리, 언어 자극에 어떻게 반응할지 미리 예측하는 AI 모델 ‘트라이브 v2(TRIBE v2)’다. 그동안 뇌과학계는 고질적인 병목 현상에 시달려 왔다. 실험을 할 때마다 매번 새로운 fMRI(기능적 자기공명영상) 촬영을 거쳐야 했기 때문이다. 트라이브 v2는 바로 이 전통적인 방식의 한계를 극복하는 데 초점을 맞췄다.

fMRI는 혈류의 변화를 통해 뇌 활동을 간접적으로 측정하는 기술이다. 뇌과학 연구에서 중추적인 역할을 해왔다. 문제는 막대한 비용과 시간이다. 한 번의 연구를 진행할 때마다 많은 예산과 오랜 시간이 소요된다. 메타의 페어 연구팀은 이 장벽을 허물기 위해 AI와 뇌과학의 교차점에 주목했다. 연구팀은 앞서 수술 같은 물리적 개입 없이 비침습적 뇌 스캔만으로 사람이 문장을 생성하는 과정을 80%의 정확도로 해독하는 연구를 발표하기도 했다.

이번에 공개한 트라이브 v2는 거대한 AI 모델들의 집합체다. 메타가 사전 학습시킨 거대언어모델 ‘라마 3.2(Llama 3.2)’를 비롯해, 음성 처리 모델 ‘Wav2Vec-Bert-2.0’, 영상 처리 모델 ‘Video-JEPA-2’를 활용한다. 이 모델들이 영상과 오디오, 텍스트 입력을 각각 처리한다. 처리된 데이터는 AI의 핵심 뇌 구조 역할을 하는 ‘트랜스포머(Transformer )’ 아키텍처를 거쳐 하나로 통합된다. 이후 뇌의 미세한 3차원 구역 단위인 ‘보셀(Voxel )’ 약 7만 개에서 일어날 반응을 예측한다. 이 거대한 작업은 720명의 사람들에게서 얻은 1,000시간 이상의 fMRI 데이터를 AI에 집중적으로 학습시킨 덕분에 가능했다.

트라이브 v2의 예측력은 놀랍다. 개인의 단일 fMRI 스캔 기록을 대조할 때보다, 여러 사람의 그룹 평균 데이터를 대조할 때 예측 정확도가 더 높았다. 특히 자기장 세기가 강해 훨씬 정밀한 이미지를 얻을 수 있는 ‘7테슬라(Tesla )’급 고해상도 데이터셋을 적용하자, 개인 스캔보다 두 배 이상 높은 상관관계를 기록했다. AI가 사람의 얼굴, 특정 장소나 신체, 문자 등 고유한 자극에 반응하는 뇌의 특정 영역을 콕 집어 예측해 낸 것이다. 이는 과거 고전적인 뇌과학 연구들이 수작업으로 밝혀낸 결과를 AI가 스스로 재현했다는 점에서 의미가 크다.

물론 아직 한계는 존재한다. fMRI의 태생적 특성상 뇌 활동을 간접적으로 측정하다 보니 실제 뇌 반응과 수 초의 시간 지연이 발생한다. 또한 시각이나 청각 외에 후각, 촉각, 균형 감각 등 다른 감각 채널은 아직 분석에 포함하지 못했다. 인간의 능동적인 의사결정이나 행동, 뇌의 발달 과정, 질병으로 인한 임상 상태의 변화 역시 반영하지 못한다. 그러나 메타의 시선은 더 먼 곳을 향하고 있다. 메타는 트라이브 v2가 향후 뇌과학 실험을 설계하는 방식을 혁신하고, 인간의 뇌를 닮은 새로운 AI를 개발하며, 나아가 뇌 질환을 진단하는 의료 분야에 폭넓게 쓰일 것으로 기대한다.

트라이브 v2는 뇌과학과 AI 연구 양쪽 모두에 거대한 파도를 일으킬 전망이다. 연구자들은 막대한 실험 설계 비용을 대폭 줄일 수 있고, 개발자들은 더 뛰어난 AI 모델을 만들 수 있으며, 의료계는 새로운 응용 가능성을 얻는다. 앞으로 더 방대한 fMRI 데이터를 확보해 AI에 제공한다면 예측 정확도는 지금보다 훨씬 향상될 것이다. AI가 뇌의 반응을 읽고 예측하는 시대, 뇌과학과 인공지능의 융합 연구가 완전히 새로운 방향으로 나아가고 있다.

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