"사람 뇌세포로 수퍼컴퓨터 만든다" SF소설을 현실로 바꾸는 바이오 컴퓨팅

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"사람 뇌세포로 수퍼컴퓨터 만든다" SF소설을 현실로 바꾸는 바이오 컴퓨팅

하이커뮤니티매니져 0 3 06:23











실험실에서 사람의 뇌세포를 배양해 이를 생물학적 회로로 바꿔 컴퓨터로 만드는 것을 ‘바이오 컴퓨팅(Bio Computing)’이라고 한다. 사진은 이를 상상한 것을 그림으로 옮긴 것. /게티이미지



















실험실에서 사람의 뇌세포를 배양해 이를 생물학적 회로로 바꿔 컴퓨터로 만드는 것을 ‘바이오 컴퓨팅(Bio Computing)’이라고 한다. 사진은 이를 상상한 것을 그림으로 옮긴 것. /게티이미지








실험실에서 사람의 뇌세포를 배양해 이를 생물학적 회로로 바꿔 수퍼컴퓨터를 만들겠다는 이들이 있다. 이른바 ‘바이오 컴퓨팅(Bio Computing)’이다. 공상과학처럼 들리지만 곳곳에서 소수의 연구자가 실제로 조금씩 성과를 내는 중이다. 국제 학술지 네이처는 이처럼 사람 뇌세포로 수퍼컴퓨터를 만드는 연구자들을 11일 특집 기사로 조명했다.





◇사람 뇌세포로 수퍼컴퓨터 만든다








스위스 비베에 있는 생명공학 스타트업 ‘파이널스파크(FinalSpark)’. 바이오컴퓨팅을 연구하는 곳이다. 사진은 홈페이지 중 일부. /FinalSpark



















스위스 비베에 있는 생명공학 스타트업 ‘파이널스파크(FinalSpark)’. 바이오컴퓨팅을 연구하는 곳이다. 사진은 홈페이지 중 일부. /FinalSpark










스위스 비베에 있는 생명공학 스타트업 ‘파이널스파크(FinalSpark)’. 바이오컴퓨팅을 연구하는 곳이다. /FinalSpark



















스위스 비베에 있는 생명공학 스타트업 ‘파이널스파크(FinalSpark)’. 바이오컴퓨팅을 연구하는 곳이다. /FinalSpark








스위스 비베에 있는 생명공학 스타트업 ‘파이널스파크(FinalSpark)’는 바이오 컴퓨팅을 앞장서 연구하는 곳이다. 인간 유도만능줄기세포(iPSC)에서 유래한 신경 오가노이드(사람의 줄기세포를 3차원으로 배양해 만든 인공 장기)를 기반으로 한 ‘생물 처리 장치’를 개발하고 있다.



이 회사는 최근 미니 뇌 오가노이드 16개를 연결해 저전력 생물 컴퓨터 구현에 성공했다. 쉽게 말하면 사람 세포를 배양해 만든 인공 뉴런 덩어리를 컴퓨터처럼 작동하는 실험을 하고 있다는 얘기다.



연구자들은 뇌 오가노이드에 전기 신호를 보내거나 받아, 마치 컴퓨터 회로처럼 ‘입력→처리→출력’ 실험을 한다. 컴퓨터 화면엔 뇌파처럼 보이는 실시간 반응 그래프가 뜬다. 이를 통해 인공 뇌가 신호를 주고받는 모습을 볼 수 있다.



아직까진 ‘컴퓨팅’이라고 부를 정도의 수준은 아니지만, 파이널스파크 측은 “현재까지 오가노이드 생존 기간을 4개월까지 늘렸고, 전 세계 연구자들에게 온라인으로 접속해 실험해 볼 수 있는 서비스도 제공하고 있다”고 밝혔다. 이를 통해 향후 뉴런을 이용한 차세대 AI나 초저전력 컴퓨터를 만들어 낼 수 있는 가능성을 실험해 보고 있다는 것이다.





◇살아 있는 조직을 만든 컴퓨터 ‘웨트웨어’



이처럼 바이오 컴퓨팅을 연구하는 이들은 컴퓨터를 ‘웨트웨어(Wetware)’라는 낯선 용어로 부른다. 살아 있는 조직으로 구성된 ‘생명 기반 하드웨어’라는 뜻. 인간 뇌세포로 만든 컴퓨터를 지칭하는 말이다.



보통 컴퓨터는 실리콘 칩과 전자회로로 이루어져 있지만, 웨트웨어는 살아 있는 두뇌를 닮은 유기적 컴퓨터다. 신경세포가 서로 신호를 주고받는 방식으로 정보를 저장하고 계산한다. 이를 통해 인간의 뇌처럼 적응하고, 학습하고, 스스로 연결을 바꾸는 능력을 갖추게 된다.



웨트웨어의 개념은 본래 SF 소설에서 나왔다. 과학자들이 이후 이를 실제 생명체의 계산 능력을 설명하는 용어로 사용하기 시작했다.



웨트웨어는 ‘뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)’ 같은 분야에 이미 응용되고 있다. 가령, 뇌 신호로 로봇 팔을 움직이거나, 신경 손상 환자의 감각을 되살리는 기술이다. 실험실에서 자란 ‘뇌 오가노이드’로 본격적인 수퍼컴퓨터를 만들겠다는 시도는 아직 초기 단계에 지나지 않지만, 여러 곳에서 계속되고 있다.





◇점자도 읽고 기름 유출 경로도 예측



가령, 파이널스파크는 최근 영국 브리스틀 대학교와 뇌 오가노이드가 전기 자극 패턴을 구분할 수 있는지를 확인하는 실험을 거쳤다.



연구팀은 로봇 손가락에 ‘촉각 센서’를 달아 점자 글자를 읽게 했고, 로봇이 감지한 점자 데이터는 이후 전기 신호로 바꿨다. 이 신호를 오가노이드 표면 전극 8개에 전달했더니, 오가노이드 속 뉴런들이 반응하면서 점자를 구분해 냈다. 특정 점자 신호에 뉴런들이 일관되게 같은 패턴을 보였다는 뜻이다. 연구팀은 “오가노이드를 하나 썼을 땐 그 정확도가 61% 정도였다면, 세 개를 썼을 땐 정확도가 83%까지 올라갔다”고 했다. 오가노이드 속 뉴런들이 아주 기초적인 수준이긴 하지만 정보를 처리하고 구별할 줄 안다는 사실을 보여준 실험이다.



미국 샌디에이고 캘리포니아대(UC샌디에이고) 신경과학과 앨리슨 무오트리 교수도 ‘뇌세포를 이용한 인공지능 계산’을 연구하고 있다.



그는 최근 인공 뉴런 덩어리 250개로 뇌 오가노이드를 만들었다. 이후 이 오가노이드에 환경 데이터를 전기 신호로 바꿔 입력하고, ‘만약 아마존 열대우림 지역에서 기름 유출이 생긴다면 어떤 경로로 확산될지’ 예측하도록 훈련하고 있다. 산업적 과제에 바이오컴퓨팅 기술을 적용하는 첫 사례다. 무오트리 교수는 “아직은 테스트 단계 정도지만, 3년 안에는 결과를 공개할 수 있을 것”이라고 했다.



호주의 스타트업 ‘코티컬 랩스’는 사람 줄기세포로 만든 뇌 오가노이드를 반도체 칩 위에 올려 사람이 생각하는 것처럼 반응하는 컴퓨터를 만들기 위한 연구를 거듭하고 있다. 2022년엔 뇌세포에 ‘퐁(Pong)’이라는 컴퓨터 게임을 학습시키는 데 성공했다고 밝혔고, 올해는 ‘CL1’이라는 세계 최초의 상업용 생물 컴퓨터도 공개했다. 아직 진짜 컴퓨터처럼 복잡한 계산을 하진 못하지만, 계속해서 고도화 작업을 하겠다는 계획이다. 연구자나 기업들이 온라인으로 접속하면 해당 장치를 빌려 쓸 수도 있다.



미국 바이오 컴퓨팅 스타트업 ‘코니쿠 코어’도 인공 뉴런에 반도체를 결합한 하이브리드 장치를 만들고 있다. 뉴런이 칩 위에서 냄새나 특정 화학물질을 감지하는 센서 역할을 한다. 이를 통해 폭발물이나 마약을 탐지하거나, 암 같은 특정 질병을 감별해 낸다. 다만 아직 수퍼컴퓨터라기보다는 ‘냄새까지 읽는 칩’에 가까운 수준이다.



https://www.chosun.com/economy/science/2025/11/13/L7TYK23ZDNGJZOVPJW2QZCXXPE/


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