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인공지능시대(80): 인공지능과 바이오공학의 만남
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2022년 10월 19일(수) 17:08 [주간문경] 
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| | | ↑↑ 지홍기
영남대학교 명예교수
전(前) 국가녹색성장위원회 위원 | ⓒ (주)문경사랑 | |
인공지능 바이오센서 기술
바이오센서는 살아있는 미생물의 생체 물질을 교묘히 이용하고 있다. 감지할 수 있는 유해 물질이 다양하고 감도가 예민하기 때문에 꾸준히 주목받은 기술이다. 그러나 활용 가능한 센서 단백질 부품이 부족해 오랜 연구에도 불구하고 실용화가 어려웠으며, 부품 부족으로 데이터 수집이 어려웠기 때문에 바이오센서와 AI의 연계 연구는 시도조차 할 수 없었다.
바이오센스는 합성생물학 기술을 바탕으로 활용 가능한 센서 단백질 부품을 증식시켜 집합체를 만들고, 이 집합체로 수집한 데이터를 이용해 인공지능(AI) 분석을 가능하게 하고 있다. 바이오센서는 페놀을 감지할 경우 자신의 몸에서 색이나 형광을 내보냄으로써 사람이 인지할 수 있으며, 유사한 물질을 감지할 경우에도 같은 신호를 보낸다는 현상이다. 이 경우 사람이 신호를 관측했을 때 어떤 유해물이 있는지 판단할 수 없으므로 바이오센스기술은 확장된 바이오센서 집합체와 AI를 이용해 식별 문제를 극복한 대표적 사례이다.
기술 개발 과정의 난제
AI바이오센스기술은 충분한 양의 훈련(학습) 데이터를 수집하는 것은 AI 분석에 가장 필수적인 과정이다. 그러나 바이오센서의 경우 미생물의 배양, 반응, 측정 과정에서 긴 시간을 소모할 수 있기 때문에 여러 타깃 유해물의 농도별 반응 데이터를 수집해야 한다.
따라서 충분한 훈련 데이터를 확보할 수 있도록 반복적이고 소모적인 과정의 효율을 높이는 것이 매우 중요하다. 그러므로 합성생물학 바탕의 “설계-구축-시험-학습(Design-Build-Test-Learn)” 전략을 도입해서 소형 자동화 기기를 활용한 표준화된 규약(Protocol)과 자체 소프트웨어(SW)를 제작하여 활용하고 있다. 따라서 이러한 합성생물학 전략과 함께 AI 기술의 융합은 미지의 영역으로 남아 있는 생물학적 지식을 규명하는 데 큰 기여를 할 것으로 기대하고 있다.
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| | ⓒ (주)문경사랑 | |
ICT-AI-바이오기술
앞서 언급한 바와 같이 AI 기술은 바이오 분야로 넓게 적용되는 양상을 보이고 있으며, 기술력을 갖춘 글로벌 ICT 대기업의 바이오 분야 진출이 활발해지고 있다. 실제로 마이크로소프트(Microsoft), 구글(Google), IBM, 삼성전자, 텐센트, 알리바바 등의 기업이 AI를 무기로 바이오 산업으로의 진출이 활발하다.
IBM은 고성능 컴퓨팅 분야의 기술을 앞세워 다양한 슈퍼컴퓨터를 활용한 AI 개발 전략을 보이고 있으며, 구글은 딥마인드와 함께 안과 질환 판별을 위한 AI 기술을 개발 중인 것으로 알려지고 있다. 한편, 삼성전자는 기존에 제공하던 영상의과학용 초음파 진단기기에 딥러닝 기술을 접목하는 신기술을 개발해 유방 병변의 특성과 악성, 양성 여부를 판별하는 초음파 기술을 제공하는 중이며, 빅데이터를 기반으로 사용자의 최종 진단에 의견을 제시하는 AI 기술도 개발하고 있다.
인공지능 바이오공학의 미래
최근 개발이 진행되고 있는 의료분야의 답을 찾아가는 방법으로 AI가 사용됨에 따라 타깃 단백질 유전자의 공략 방안을 찾거나, 전염병의 유행 경로를 사전에 예측해 진정한 의미의 질병 제어(Disease Control)가 가능해질 수도 있다. 최근 유행한 인기게임 “전염병주식회사”처럼 전염병이 퍼지는 경로를 직접 예측하고 제어하는 것도 가능해질 전망이다.
따라서 이미 유전자를 기반으로 개인화 맞춤형 바이오, 미용 서비스(Bio, Beauty Service)는 다양하게 출시되고 있으며, 의료정보를 바탕으로 의료정보 개인화 서비스 역시 다양하게 출시되고 있다. 앞으로 기술력을 갖춘 AI 기업이 바이오 분야로 진출하는 사례는 더욱 증가할 것이며, 국내외 다양한 스타트업에는 기회의 영역이 될 것으로 보인다.
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