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인공지능시대(29): 인공지능 귀(청각기술)
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인공지능 귀와 청각기술
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2021년 05월 18일(화) 16:45 [주간문경] 
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| | | ↑↑ 지홍기
영남대학교 명예교수
문경대학교 특임교수
문경시지역발전협의회 의장 | ⓒ (주)문경사랑 | |
인공지능 귀
인간의 달팽이관 내 기저막의 진동 메커니즘 및 초박형 구조를 모사해서 초고감도의 유연한 압전 모바일 음성 센서가 국내 연구진에 의해 개발되었다. 특히, 초박형의 미세한 박막 공정을 적용해서 공진 주파수와 대역폭을 조절하면서 최적화하여 스마트폰과 AI 스피커에 탑재할 수 있는 제품화에 성공했다.
최근에는KAIST 신소재공학과(이건재 교수)는 공진형의 유연한 압전 음성 센서를 개발해 정확도가 높은 초고감도의 인공지능 기반의 대화자(対話者)를 식별하고 음성 보안기술을 구현하는데 성공했다. 또한 이를 스마트폰과 인공지능 스피커에 탑재해서 제품화에도 성공한 바 있다.
달팽이관을 모사한 음성 센서
인간이 먼 거리에서 발진한 소리를 인식하는 방법은 달팽이관에 있는 사다리꼴 막이 가청주파수 대역에서 수많은 공진 현상을 발생시키면서 소리를 증폭하는 원리를 이용하고 있다. 이러한 원리의 효과를 극대화하기 위해 매우 얇은 유연한 압전 막을 사용해서 인간의 귀를 모사하고 있으며, 여러 공진 채널을 구현해서 소리를 초고감도로 식별할 수 있는 공진형 음성 센서를 제작하는데 성공했다. KAIST(이건재 교수팀)는 2018년도에 세계 최초로 공진형의 유연한 압전 음성 센서의 개념을 제시한 데 이어 이번 연구에서는 센서 구조에 따른 공진, 주파수, 압전 막의 역할 등을 이론적으로 밝히고 크기를 소형화 하면서 성능이 향상된 음성 센서를 개발한 것이다.
유연한 압전 음성 센서는 원거리에서 스마트 기기들을 정확하게 제어하는 미래 사물인터넷(IoT) 기술과 음성을 암호화하는 보안기술을 연결함으로써 소비자 맞춤형 서비스 제공에 크게 이바지할 것으로 전망된다. 생체를 모사한 공진형 음성 센서는 신호 대 잡음비(SNR)가 우수해서 음성인식 기능이 뛰어나고 다수 채널을 보유하기 때문에 인공지능 음성 서비스에 적은 데이터양으로도 화자(대화자)의 식별 정확도를 높이는 강점이 있다.
인공지능을 통한 화자 식별
대화자를 식별할 수 있는 음성 센서는 같은 조건에서 정전용량형 상용 마이크로폰과 성능 비교를 진행한 결과, 음성 분석 및 화자 식별에 있어 인식률을 크게 높였으며, 조건에 따라 오류율을 60%에서 95%까지 줄일 수 있다. 개발된 화자 식별 시제품은 KAIST 교수팀이 창업한 “프로닉스”를 통해서 공개된 바 있다. 현재 해당 기술은 완성도 높은 AI 음성 기술을 시연한 바 있으며, “프로닉스” 미국 지사를 통해 실리콘밸리의 유수한 IT 기업들과 협업도 추진하고 있다.
KAIST 연구팀은 화자 식별 모바일 음성 센서는 높은 민감도를 보유하면서도 크기를 획기적으로 줄였기 때문에 미래 AI기술을 구동하는 핵심 센서로 적용할 수 있으며, 현재 대량생산 상용화 공정도 완성 단계에 있어 실생활에 곧 적용될 수 있을 것으로 전망하고 있다.
인공지능 보청기
드디어 백(100)세 시대, 고령화 사회로 접어들면서 난청 인구도 급증하고 있으며, 이런 상황에 맞춰 청력검사에 필수적인 최신 청력검사 장비는 물론이고, 난청의 유형과 상태에 따라 보청기의 기능을 최적화하여 착용이 가능한 다양한 형태의 보청기가 출시되고 있고 소비자들의 선택의 폭도 넓어지고 있다.
따라서 보청기 기술은 난청의 정도와 주파수별 형태, 언어와 음성의 인지력과 라이프스타일 등 개인의 특성에 따라 수많은 제품 중에서 자신에게 맞는 제품을 선택해야 할 정도로 발전하고 있다. 그러나 소비자의 만족도에 미치지 못하는 것이 현실이지만, 세계 최초의 충전식 AI 보청기인 “리비오 AI”가 출시되고 있다. 마치 정상인의 귀처럼 일상 생활 속의 음성을 학습함으로써 인식하는 청각지능의 상용화 시대가 열리면서, 건강 상태까지 체크하는 AI 보청기는 "난청인에게 더 넓은 세상 열어줄 것"이다.
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