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인공지능으로 자폐 증상과 심각도 예측한다
뇌영상 빅데이터를 활용한 딥러닝(Deep Learning)으로 자폐 스펙트럼 장애(ASD)의 증상과 심각도를 예측할 수 있다는 것이 확인됐다. 이번 연구에 따라 ASD 환자들 진단과 예후에 따른 맞춤형 치료가 가능할 것으로 기대되고 있다.
우리 대학 바이오및뇌공학과 이상완 교수(신경과학-인공지능 융합연구센터장)와 세브란스병원 소아정신과 천근아 교수(연세자폐증연구소장) 연구팀은 ASD의 뇌영상 빅데이터를 활용해 자폐의 증상과 예후를 예측할 수 있다고 28일 밝혔다.
이번 연구결과는 ASD 아동들의 뇌영상 빅데이터를 이용한 국내 최초의 AI연구성과로, 국제전기전자기술자협회(IEEE)에서 발행하는 저널인 IEEE 엑세스(Access) 온라인판에 게재됐다.
ASD는 뇌 발달 장애의 하나로 사회적 의사소통의 결함과 제한된 관심사 및 반복적인 행동이 대표적인 특징이다. 2020년도 미국 CDC(미국질병통제예방센터)의 통계자료에 따르면 ASD의 유병률은 54명당 1명으로 매년 증가하는 추세이다. 국내 유병률도 약 2% 내외이다.
ASD는 아동 행동 관찰 및 상담과 정신질환 진단분류매뉴얼(DSM-5)에 근거해 진단한다. 하지만 환자 개인차가 심해 자폐에 대한 정확한 진단이 어렵고 예후를 예측하기도 힘들다.
이상완·천근아 교수 연구팀은 세브란스병원에 구축된 3~11세 ASD 환자 84건의 MRI 빅데이터와 국제컨소시엄으로 구축된 1000여 건의 자폐증 환자 MRI 빅데이터를 활용해 MRI 영상으로 자폐의 진단과 예후를 예측할 수 있는 딥러닝 모델을 개발했다.
연구팀은 공간 변경 네트워크(Spartial Transformer Network, STN)와 3D 컨볼루션 신경망(convolutional neural network, CNN)을 활용한 모델을 구축하고, MRI 빅데이터를 학습시켰다.
이렇게 구축된 모델에 클래스 활성화 매핑(class activation mapping) 기법을 적용해 형태학적인 특징을 추출하고 이를 뇌영상에 투영시키는 방식으로 분석했다. 더 나아가 인자들간의 관계 분석을 위해 강화학습 모델의 일종인 회귀형 주의집중 모델(recurrent attention model)을 학습시켰다.
분석결과 뇌의 기저핵을 포함한 피질 하 구조가 자폐 심각도와 관련이 있음을 확인했다.
이상완 교수는 “진료 현장에서 자폐를 진단하고 연구하는데 구조적 연관 후보를 제공할 수 있게 됐다”며 “이번 연구결과로 자폐 진단에서뿐만 아니라 앞으로 의사나 관련 전문가들이 인공지능을 활용해 복잡한 질병을 이해하고 더 많이 활용할 수 있게 될 것”이라고 설명했다.
천근아 교수도 “자폐스펙트럼장애를 진단함에 있어 뇌 영상 자료는 아직까지 의사들 사이에서 활용가치가 높지 않다는 인식이 보편적인데 이번 연구를 통해 자폐의 하위 증상과 심각도 사이에 뇌영상에서 차이가 있다는 것을 확인했다”며 “이번 연구는 다양한 임상표현형과 심각도를 지닌 자폐증 환자들에게 개별 맞춤 진단과 예후를 예측하는데 의미를 가진다”고 말했다. [보도자료 출처: 세브란스병원 홍보팀]
2020.08.28 조회수 25223 -
최정우, 조병진, 김상욱 교수, 3차원 그래핀 기반 평판 스피커 개발
우리 대학 전기 및 전자공학부 최정우, 조병진 교수, 신소재공학과 김상욱 교수 공동 연구팀이 3차원 그래핀 에어로젤을 이용해 전기 에너지로부터 박막의 진동 없이 소리를 발생시킬 수 있는 초박형 열음향 스피커를 개발했다.
이번 연구 결과는 나노 분야 학술지 ‘에이씨에스 에이엠아이(ACS AMI : ACS advanced Materials & Interfaces)’ 8월 17일자 온라인 판에 게재됐고 9월 9일자 IEEE 스펙트럼을 통해 외신에 소개됐다.
이번 연구는 김충선 박사과정, 이경은 박사과정, 기계공학과 이정민 박사가 공동 저자로 참여했다.
열음향 스피커란 얇은 도체에 교류 전기 신호를 인가함으로써 발생되는 열의 파동을 통해 공기의 진동을 발생시키는 원리로 소리를 낼 수 있는 스피커이다. 기존의 다이내믹 스피커와 다르게 매우 얇고 유연하게 만들 수 있다.
또한 박막의 진동 없이 소리를 발생시킬 수 있고 모든 방향으로 동일한 위상의 소리가 발생되기 때문에 어떠한 구조물에 붙이더라도 감쇄 없이 소리를 발생시킬 수 있는 장점이 있다.
열음향 스피커는 열을 발생시키는 도체의 열용량이 작을수록 효율이 높아져 그래핀 등의 얇은 박막이 스피커 구현의 적합한 재료로 여겨진다.
그러나 매우 얇은 나노 박막들을 지지하기 위한 기판에 의한 열 손실은 열음향 스피커의 효율을 감소시키는 문제점으로 지적됐다.
연구팀은 수 나노미터의 그래핀으로 이루어진 삼차원 그래핀 에어로젤 구조를 열음향 스피커에 적용시켜 그래핀의 열용량은 유지하면서 기판으로의 열 손실은 최소화된 삼차원 그래핀 열음향 스피커를 제안했다.
김상욱 교수 연구팀에서 개발한 이 삼차원 그래핀 구조는 산화 그래핀 용액을 동결 건조하고 열처리해 환원 및 도핑하는 간단한 과정을 통해 얻어질 수 있어 대량 생산이 가능하고 원하는 모양대로 가공이 가능하다.
최정우, 조병진 교수 공동 연구팀은 삼차원 그래핀이 최적의 효율로 소리를 발생시키기 위한 조건 및 구조를 이론적, 실험적으로 규명했다. 그리고 이를 사용해 어레이 형태의 스피커를 제작했고 현재까지 보고된 이차원 및 삼차원 열음향 스피커에 비해 향상된 음압 레벨을 보임을 입증했다.
제 1저자인 김충선 박사과정은 "이번 연구를 통해 대량 생산이 가능한 삼차원 그래핀 에어로젤로 손쉽게 제작이 가능한 열음향 스피커를 개발했다"며 "교내의 다양한 주제로 연구중인 그룹들이 가지고 있는 기술의 융합이 성과를 내는 데 큰 도움이 됐다"고 말했다.
이번 연구는 삼성미래기술 육성센터 및 한국연구재단 창의연구지원사업 다차원 나노조립제어 창의연구단의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 16개의 삼차원 그래핀 에어로젤로 구성된 어레이 열음향 스피커
그림2. 제작 과정 및 삼차원 그래핀 에어로젤의 특성
2016.09.30 조회수 15038 -
심현철 교수 무인기 연구, 미국 전기전자학회(IEEE) 잡지 스펙트럼(Spectrum)에 소개
심 현 철 교수
우리 대학 심현철 항공우주공학과 교수가 연구하는 무인항공기 개발 관련 기사가 미국 전기전자학회(IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers)에서 발행하는 월간 잡지 스펙트럼(Spectrum) 4월1일자 온라인 판에 소개됐다.
심 교수 연구팀은 인간이 개입하지 않는 전자동 구현 무인항공기를 개발 중이며, 현재 여러 대의 무인항공기가 한 팀을 이뤄 정찰업무부터 정체불명의 무인항공기를 추적하고 포획하는 역할까지 수행할 수 있는 ‘무인항공기 경비 시스템(anti-drone defense system)’을 구축 중이다.
원문 기사 확인:
‘드론과의 전투 준비 중인 한국(South Korea Prepares for Drone vs. Drone Combat)’
스펙트럼, 2015.4.1.
http://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/aerial-robots/south-korea-drone-vs-drone
2015.04.08 조회수 10943 -
KAIST에 코오롱 문화예술 나눔 공간 ‘스페이스K’ 오픈!!
- 코오롱-카이스트 KI빌딩 로비에 문화예술 경험 공간 상시 운영 -
- ‘스페이스K", 코오롱-KAIST LSI센터에 이은 메세나 협업 공간
- ‘스페이스K",그룹 본사 비롯한 강남, 대구, 광주 BMW 전시장에서 상시 운영, 3월 9일 대전 확대 오픈
- 첫 전시 ‘멜팅 포인트(Melting point)‘로 최신 미디어 아트 선보여
- 장영혜 중공업, 홍성철, 뮌, 류호열 등 역량 있는 미디어 작가 참여
우리 학교는 9일 대전 본원 KI빌딩 1층에 코오롱그룹과 함께 학생들을 위한 문화예술나눔공간 ‘스페이스K"를 오픈했다.
깊이 있는 문화예술 지원과 지역민을 위한 문화예술 나눔을 목표로 운영되는 코오롱의 ’스페이스 K‘는 지난해 과천그룹 본사를 시작으로 서울 강남, 대구, 광주 BMW 전시장에 마련돼 상시 운영되고 있으며 이번에 대전으로 확대 오픈했다.
6월 9일까지 열리는 첫 전시는 ‘멜팅 포인트(Melting point)展’이다. 미디어 아트를 소재로 예술과 기술의 접점을 탐색하는 이번 전시는 KAIST 학생들에게 최근 화두인 기술과 감성의 결합을 소재로 창의적 사고를 경험할 수 있도록 기획됐다. 특히 장영혜 중공업을 비롯해 홍성철, 뮌, 류호열 등 역량있는 미디어 작가가 참여해 다양한 스펙트럼을 확인 할 수 있다.
"스페이스 K"는 무료 오픈공간으로 전시, 공연, 이벤트, 강연, 체험학습 등 다양한 문화예술행사가 연중 마련돼 KAIST 학생들에게는 아이디어를 얻을 수 있는 창의적인 공간으로 활용될 예정이다.
코오롱-KAIST는 다양한 형태로 산학협력을 추진해왔다. 2011년 9월 ‘코오롱-KAIST 라이프스타일 이노베이션센터(KOLON-KAIST LifeStyle Innovation Center)’를 개소하고 KAIST와 그룹 미래 신수종사업 발굴과 육성을 위한 상호협력 MOU를 체결했다.
이후 KAIST 학생과 교직원을 대상으로 인류의 미래 생활을 바꿀 아이디어 공모를 진행했으며 코오롱인더스트리는 11월 KBS2 "개그콘서트"의 애정남 팀과 함께 KAIST를 방문, 코오롱 스타일링 클래스(KOLON Styling Class)를 개최한 바 있다.
코오롱의 메세나 프로그램 시작은 1998년부터 매년 여름 진행해온 ‘코오롱분수문화마당’으로 거슬러 올라간다. 지역민을 위해 클래식, 뮤지컬, 마술쇼 등 다양한 장르의 공연 중심의 메세나를 약 10여 년간 진행해오다가 2009년부터는 ‘코오롱여름문화축제’로 개칭, 미술 중심의 전시 행사로 거듭났다. 2개월의 전시기간 중 8천여 명이 방문해 전시를 관람하는 등 호응이 높아 같은 공간을 활용한 더욱 심도 있는 문화예술공간 ‘스페이스K"를 오픈하기에 이른 것이다.
2012.03.12 조회수 14561