국내 연구진 "'의료용 마이크로로봇' 인체 내부 정밀 제어 가능"

컨슈머타임스=김성수 기자 | 복잡한 계산 없이 의료용 마이크로로봇을 인체 내에서 정밀하게 제어할 수 있는 새로운 구동 방법이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국연구재단(이사장 이광복)은 최홍수 대구경북과학기술원(DGIST) 교수 연구팀이 '강화학습'을 기반으로 한 '인공신경망'을 활용해 자성 마이크로로봇의 3차원 위치를 자동으로 정밀 제어가 가능한 방법을 개발했다고 12일 밝혔다.

강화학습은 인공지능(AI) 모델의 행동을 학습하는 방식으로서 행동에 따른 주변 환경과의 상호작용에서 오는 보상을 최대화하는 방법을 통해 최적의 전략을 찾는 방법을 말하고, 인공싱경망은 두뇌의 정보 처리 과정을 모방해 만든 알고리즘을 뜻한다.

외부 전자기 구동 시스템에서 생성되는 자기장·자기력에 의해 무선 제어되는 자성 마이크로로봇은 이 특성으로 인체 내 치료 인자를 전달하는 정밀 표적 치료에 활용될 수 있다.

하지만 혈관·종양 등 인체 내 동적인 환경에서 목표 위치까지 구동을 위해서는 복잡한 모델링 혹은 수학적 계산이 필요한데, 마이크로로봇의 특성상 개별 형상에 맞는 적절한 구동 체계를 각각 수립해야 해 많은 시간과 노력이 소모된다는 한계가 있었다.

이에 연구팀은 복잡한 수학적·물리적 모델링 없이도 다양한 형태의 마이크로로봇을 제어할 수 있는 범용적인 방법을 고안했다. 바로 마이크로로봇이 3차원 정밀 위치 제어법을 스스로 터득할 수 있는 강화학습 기반의 인공신경망을 개발했다.

학습된 인공신경망을 활용한 마이크로로봇은 종래의 제어 방식을 사용한 경우보다 약 50% 빠른 속도로 목표 위치에 도착했다. 아울러 기존의 제어 방식보다 약 40% 더 적은 위치 오차를 보였다.

최홍수 교수는 "이번 연구를 통해 강화학습 기반의 인공신경망을 활용한 구동 방법이 마이크로로봇을 더 빠르고 정밀하게 제어할 수 있다는 것을 확인했다"며 "적은 시간과 자원으로 다양한 형태의 마이크로로봇과 전자기 구동 시스템에 적용될 수 있는 범용적인 구동 체계가 될 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구 성과는 AI 분야 국제학술지 '네이처 머신 인텔리전스'에 지난 11일 실렸다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 국가과학난제도전융합연구개발사업의 지원을 받아 수행했다.