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인공지능(AI)이 의료를 바꾼다!히로유키 다카노ㆍ본지 객원기자
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승인 2016.11.04  16:37:11
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불과 10분안에 백혈병을 정확히 진단하고, 환자의 생명을 구한 IBM Watson의 저력!

"Elementary, my dear Watson" - 이 대사에 나오는 왓슨(Watson)이라는 사람은, 추리소설 “셜록 홈즈”시리즈에 등장하는 의사의 이름인데 소설 속의 왓슨이 능숙한 화술을 가진 사람이라면, IBM 왓슨은 AI(인공지능)의 새로운 영웅이다.

컴퓨터가 스스로 학습, 추론은 물론 딥 러닝을 통해 고찰하면서, 방대한 정보원에서 대량의 데이터를 빠르게 분석하고, 질문에 대해 정확한 답을 하거나, 인간의 의사결정을 지원하거나 하는 인지(Cognitive) 컴퓨팅 시스템이 바로 왓슨이다. 인지라는 것은 '경험적인 지식에 근거한다','인지력이 뛰어나다'라고 하는 의미이다. 인공지능 왓슨이라는 이름은 IBM의 창립자 토마스 왓슨에서 기인한 이름이다.

2016년 8월4일, 토쿄대학 의료학 연구소가 왓슨이 60대 여성환자의 백혈병을 불과 10분만에 판별하고, 적절한 치료를 해 환자의 생명을 구했다는 뉴스를 보고 AI나 의료에 종사하고 있는 많은 사람들 조차 놀라움을 금치 못하였다.

냉정한 판단이나 정확한 행동이 필요한 의료현장에서의 AI 활약

왓슨은 자연어 분류나 대화, 검색이나 문서교환, 음성인식, 음성합성 등의 고도 기능을 갖춘 어플리케이션으로 개발이 되었다. 또한 언어가 가지고 있는 미묘하고 애매한 뉘앙스나 표현의 섬세함을 멋지게 극복할 수 있다. 대화의 문맥에서 그 의미를 추론하고, 경험을 축적하여 습득하기 때문에 그 의미나 의도를 파악할 수 있다.

항상 냉정한 판단이나 정확한 행동이 필요한 의료현장에서 환자와 의사가 자연스러운 대화를 하면서 질문의 의도를 정확히 이해하고, 방대한 정보에서 적절한 답을 빠르게 끄집어 낼 수 있는 왓슨의 대응력은 신뢰도가 매우 높다.

미국과 태국에서는 암 진단에 왓슨이 활용되기 시작했고, 일본에서도 토쿄대학 의과연구소 등이 중심이 되어 암 게놈 해석 분야의 공동연구가 시작되었다. 
 
일본 IBM 왓슨사업부에 의하면 왓슨은 의료 종사자라도 약 1개월 정도의 시간이 걸리는 방대한 양의 문헌을 단 20여분만에 읽고 해독을 할 수 있다고 한다. 암 세포에 관한 수십만건의 데이터에서 중요한 데이터를 선택하는 것도 매우 간단히 진행한다. 전문의도 깜짝 놀랄 시간에 백혈병을 판단하기도 한다.

앞서 왓슨이 60대 여성환자의 백혈병을 불과 10여분만에 정확히 진단하고 환자의 생명을 구한 사례를 이야기 하였는데, 이 환자는 급성골추성 백혈병으로 진단을 받고 약 6개월간 2종류의 항암제 치료를 받았으나 증상이 전혀 개선되지 않았다고 한다. 그러나, 토쿄대학 의과학 연구소 왓슨은 약 2천만건 이상의 암에 관한 논문을 학습하여 추론 한 결과, 담당 의사에게 정확한 병명(2차성 백혈병)과 치료법을 제안하였고, 치료 결과 수개월 만에 환자의 증상이 나아져 현재는 통원치료를 하고 있을 정도로 회복되었다고 한다. 왓슨의 정확한 진단이 없었다면, 백혈병의 원인을 모르고 있을 환자는 더더욱 상태가 악화되어 면역부전에 의한 패혈증으로 사망할 확률이 매우 높았다.

이와 같은 병명진단은 통상 여러 명의 의사가 병상이나 유전정보를 바탕으로 의학논문을 참고로 하지만, 방대한 논문에서 찾거나 확인하는 일은 엄청난 시간과 노력이 절대적으로 필요하다. 따라서, 의사의 중요한 일 중의 하나는 AI가 내리는 진단 확인과 치료처리, 의견과 방법을 찾아내는 연구분야에 특화하여야 할지 모른다.
 
막대한 데이터를 학습하고 편집하면서, 순차적으로 판단을 내리는 왓슨은 의료뿐만이 아니라, 약을 만들거나, 간호, 채팅, 쇼핑, 마케팅, 보안, 자동운전, 스포츠 등등 여러 분야에서, 앞으로 어떻게 우리들과 함께 지낼지 그 기대가 매우 크다.

의료현장에서 환자와 의사 WIN-WIN, 정확한 진단과 신뢰성 높은 '화이트 잭'

앞으로 2-3년안에 웨어러블과 디바이스가 인간을 거치지 않고, 서로가 간단히 접속할 수 있게 되면, 방대한 의료 영역에서의 정보는 우리 모두에게 손쉽고 간결하게 공유될 것이다. 의료정보가 여러 곳과 연결이 되면 병원과 생활환경의 거리는 좁혀지고, 의료와 재활 그리고 일상생활은 부드럽게 일체화가 된다.

   
▲ 일본에서 개발된 인공지능에 의한 의료진단시스템 '화이트 잭'
AI에 대한 미래의 기대감은 매우 크다. 그리고, 향후 우리 생활에서 없어서는 안될 아주 중요한 역할을 할 것으로 믿어 의심치 않는다. 의료, 예방, 간호, 약 제조, 자동차, 보안, 주택, 교육, 쇼핑, 패션, 스포츠 등등 여러 부문에서의 역할이 기대된다. 지금까지 “재미있다”라는 측면에서 활성된 로봇 개념이 아니라, 빅 데이터를 바탕으로 하여 인공지능을 최대한 이용하는 것이 얼마나 우리 생활에서 중요한 역할을 하는지를 점차 피부로 느끼고 있다. 일본에는 자체 개발한 인공지능 의료진단 시스템 '화이트 잭(White Jack)'이 있다.

인공지능이 치료법을 탐색하는 시도는 과거에도 여러번 있었지만, 환자의 병상이나 검사결과 등에서 여러 질환을 제시하는 것은 세계에서 처음 시도되었다. 환자의 진찰기록의 데이터, 치료법, 검사법, 처방약 등 약 8천만 건을 축적한 의료 데이터 뱅크, 예상할 수 있는 질환을 검색, 분석, 제시하는 AI '화이트 잭'은 이상의 3가지 기술로 검사 결과를 구축하고 있다.

진찰 흐름은 다음과 같다. 1. 환자는 진찰할 때 ID카드를 로봇에 보여준다. 로봇의 지시에 진찰표에 병상이나 발병 시기 등을 입력한다. 2. 정보를 받은 AI '화이트 잭'은 방대한 진단, 치료 데이터를 축적한 의료 데이터 뱅크에 연결하여 과거의 진찰이력, 예상되는 병명, 발병확률, 전문의가 처방하는 약의 비율, 필요한 검사방법 등을 검색 및 분석하여 진찰기록을 출력한다. 3. 의사는 환자의 검진에서 본 상세한 병상 등에 대하여 추가로 입력하면 '화이트 잭'은 병명, 발병확률을 다시 검색과 분석으로 판단하여 더욱더 정밀한 의료 데이터를 기재한다. 4. 의사는 이렇게 해서 얻은 정보를 객관적으로 판단하여 진단을 한다.

예를 들면, 두통과 미열을 주장하는 환자라면 '화이트 잭'은 편두통이 높다고 진단을 내리겠으나, 의사는 환자의 증상을 정밀하게 분석하여 늑막염의 위험성이 있다고 하는 등등의 진료를 주관적이고 객관적인 데이터를 통해 판단을 내릴 수 있게 되는 것이다.

'화이트 잭'을 탑재한 인공지능 진단 시스템의 장점과 중요성은 매우 커다란 비중을 차지할 것으로 생각한다. 클라우드에 있는 과거의 방대한 의료 빅 데이터를 활용하여, '화이트 잭'과 의사가 데이터를 더블 체크하면 오진(誤診)이 줄어들고 진단 정확도가 높아지는 것뿐 아니라, 의사는 최적의 치료방법을 설정할 수 있게 된다. 그러면 최적, 최선의 진단정보를 바탕으로 빠른 결과를 얻을 수 있게 된다.

결과적으로, 의사는 고도한 진단과 높은 확신으로 의사결정을 할 수 있게 되고 실수를 사전에 막을 수 있게 된다. 한편, 환자는 신뢰성이 높은 진단뿐 아니라, 안심하고 정확한 검사나 치료를 받을 수 있게 되니, 서로 윈-윈하는 정보시스템이라고 할 수 있을 것이다.

히로유키 다카노  hiroyuki.takano1126@gmail.com
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