특허 개요
본 특허는 뇌파 신호로 사용자의 의도를 해석하면서 사용 과정에서 모델을 조정하는 EEG 기반 비지도 공동 적응 인터페이스입니다. 미리 학습된 사용자 의도 분석 모델이 EEG 신호를 예측한 뒤, 예측 의도와 실제 의도의 차이로 샘플 난이도를 구분하는 자기 주도형 커리큘럼 학습(SPCL)을 수행합니다. 또한 베타파·SMR파·세타파 기반 사용자 주의 상태에 따라 샘플을 가중하거나 마스킹하고, 오류 관련 전위(ErrP)와 예측 확률을 이용해 의사 평가 레이블을 생성하여 인간-기계 공통 적응을 지원합니다.
- 핵심 기능
사용자 의도 분석 모델은 EEG 신호를 입력받아 의도를 예측하고, 예측 의도와 실제 의도 간 차이에 따라 저난도 샘플부터 고난도 샘플 순으로 학습 데이터를 정렬합니다. 사용자 주의 상태가 낮은 샘플은 마스킹하거나 가중치를 조정하며, ErrP 점수와 예측 확률에 기반해 의사 평가 레이블을 생성해 온라인 학습에 활용합니다.
- 차별 강점
기존 기계학습 중심 BCI는 비정적인 뇌 신호와 사용자 생리 상태를 충분히 반영하지 못하고, 사용자 학습 중심 방식은 디코더의 구분 능력에 의존하는 한계가 있었습니다. 본 특허는 난이도 기반 SPCL, 주의 상태 기반 샘플 선별, ErrP 기반 의사 레이블 생성을 결합해 초기 학습의 속도 불일치와 무라벨 온라인 데이터 문제를 함께 다룹니다.
- 활용 범위
기술·연구 측면에서는 뇌-컴퓨터 인터페이스 기반 의도 제어, 재활·보조공학 인터페이스, 뉴로햅틱·터치 인터페이스, XR·메타버스 상호작용 분야에 활용 가능하며, 사용자별 EEG 적응이 필요한 인간-기계 인터페이스 연구로 확장할 수 있습니다. 사업 측면에서는 재활·의료기기, 보조기기, XR·웨어러블 디바이스, 헬스케어 솔루션 및 터치·햅틱 제어 제품의 사용자 적응형 입력 기능으로 확장할 수 있습니다.
연구 개발 단계
예측-실제 의도 차이에 따른 난이도 정렬, 사용자 주의 상태 기반 가중·마스킹, ErrP 기반 의사 평가 레이블 생성 절차가 방법 및 장치 구성으로 제시됐습니다. 실제 사용자 대상 성능 비교, 장기 온라인 운용 안정성, EEG 장비와 사용 환경 변화에 대한 재현성은 제시되지 않았습니다.
현재 성과
예측 의도와 실제 의도의 차이로 EEG 샘플 난이도를 구분하고, 상대적으로 낮은 난이도 샘플부터 점진적으로 고난도 샘플을 활용합니다. 초기 학습 단계에서의 불안정성을 완화하는 학습 경로를 목표로 합니다.
베타파·SMR파·세타파로 산출한 사용자 주의 상태를 샘플 가중치와 마스킹에 반영하고, ErrP 점수 및 예측 확률로 의사 평가 레이블을 생성하도록 구성했습니다. 방법 및 장치 청구항과 명세서의 알고리즘 절차로 제시됐으며, 실제 사용자 데이터 기반 성능은 별도 PoC에서 확인이 필요합니다.
기존 BCI 접근은 기계학습 결과 또는 사용자 학습에 치우쳐 비정적인 EEG 신호와 학습 속도 차이를 충분히 반영하지 못하는 한계가 있었습니다. 본 특허는 SPCL, 사용자 주의 상태, ErrP 기반 의사 레이블을 하나의 비지도 공동 적응 절차로 결합한 점이 차별점입니다.
상용화까지 남은 부분
실제 사용자 대상에서 기존 BCI 디코더 및 적응 방식과 비교한 의도 분류·제어 성능 실증
장기 온라인 운용에서의 적응 안정성, 사용자 피로·주의 상태 변화에 대한 성능 검증
다양한 EEG 장비·착용 조건·사용 환경에서의 재현성 및 데이터 처리 호환성 검증
의료·재활 적용을 위한 대상 사용자 기반 안전성·유효성 및 임상 검증
기술 이전 형태·도입 과정
도입은 이렇게 진행됩니다.
검토 미팅
귀사 상황·데이터 구조 기준으로 적합성을 논의합니다. 자료 검토만으로 끝나도 됩니다.
PoC 공동 검증
연구팀 동행 하에 귀사 데이터 기준 재학습·성능을 확인합니다.
라이센싱 계약
PoC 결과를 기반으로 희망 형태(실시권·공동연구 등)를 협의합니다.
기술지도·후속
도입 초기 기술지도, 필요 시 후속 공동연구·정부과제 연계까지 진행합니다.
특허 정보
뇌 신호 기반 제어 인터페이스에서 인간-기계 상호작용을 강화하는 비지도 공동 적응 알고리즘
10-2024-0026710 (2024.02.23)
1020250130094 (2025.09.01)
10-2983206
이성환, 최연우, 은강, 신혜빈, 권병희
고려대학교 산학협력단
고려대학교 산학협력단