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강화학습을 이용한 뇌-기계 인터페이스 제어시스템과 방법

전문가 제언: ○ 인간의 생각에 의한 뇌의 변화(뇌파 또는 뇌신경의 활성화)를 감지하여 기계, 로봇, 컴퓨터 등을 제어하는 뇌-기계 인터페이스(Brain-Machine Interface, BMI)기술은 의학, 미래 자동차산업 및 기계전자산업 전반에 걸쳐 큰 영향을 줄 것으로 예상된다. 뇌파감응 신호 장치로 뇌의 활동을 감지, 생각을 컴퓨터 모니터에 나타내는 기술, 생각에 따라 움직이는 전동휠체어 및 로봇 등 응용분야는 다양하다.

○ BMI 기술은 1) 뇌파를 뇌파계(EEG)로 검출하여 생각한대로 기계, 로봇, 컴퓨터 등을 작동시키는 방법, 2) 특정생각을 할 때 뇌에서 일어나는 혈류의 변화를 fMRI BOLD 신호로 검출하여 기계와 연동시키는 방법, 3) 뇌에 직접 전극어레이(두뇌 칩)을 이식시키는 방법 등이 있다.

○ 이 보고서는 최근의 공개특허 “강화학습을 이용한 뇌-기계 인터페이스 (RLBMI)제어시스템과 방법”에 관한 것이다. 개발한 BMI 제어시스템은 BMI 본체와 신경조직으로부터 신경신호(뇌파)를 검출하기위한 마이크로 전극어레이 및 신경활동과 일치하게 피험자를 위해 대신 행동해주는 보철디바이스로 구성되어 있다.

○ 쥐의 신경데이터를 사용한 강화학습 BMI(RLBMI)시스템의 예비실험결과 RLBMI는 보철 손발의 목표도달 성공률은 80% 이상이나 발명한 RLBMI 시스템을 인간에 대한 임상실험에서 성능을 확인하는 것이 필요하다.

○ 발명한 RLBMI제어시스템은 컴퓨터에 의해 또는 운동장애인의 재활을 위한 보철 팔다리 내에 설치할 수 있으므로 신경마비된 환자의 보철 및 신경과학시스템 실험에 응용할 수 있을 것이다. 또한 중풍(신경마비) 환자가 생각만으로 전동휠체어를 움직이거나 로봇 팔을 움직이는데 또는 컴퓨터를 이용하여 모니터 상에 문자를 나타내는데 응용할 수 있을 것으로 생각된다.

저자: UNIVERSITY OF FLORIDA RESEARCH FOUNDATION, INC.
자료유형: 특허정보