인공지능(AI)이 노벨상 수상 기술을 자동화해 생명 과학 연구 속도를 최대 100배 끌어올리는 데 성공했다.
스웨덴 예테보리대학교와 찰머스공과대학교 공동 연구팀은 18일(현지시간) AI가 '광학 족집게'(optical tweezers)를 자율적으로 조작하는 플랫폼 '스마트트랩'(SmartTrap)을 개발했다고 밝혔다.
광학 족집게는 초점을 맞춘 레이저빔을 이용해 머리카락 굵기의 1000분의 1에 불과한 DNA 분자나 세포 등 미세 입자를 붙잡고 조종하는 기술이다. 이 기술을 개발한 아서 애쉬킨은 2018년 노벨 물리학상을 받았다.
이 기술은 분자 모터의 작동 원리, DNA 복제 및 복구 과정, 질병이 적혈구에 미치는 영향 등을 밝히는 데 기여했다. 하지만 숙련된 연구원이 전 과정을 감독해야 해 처리량이 낮고 실험 결과가 연구원에 따라 달라질 수 있다는 한계가 있었다.
연구팀이 개발한 스마트트랩은 이 문제를 해결했다. AI가 이미지 분석, 실시간 딥러닝, 정밀 유체 제어 등을 통해 전체 실험 과정을 사람의 개입 없이 24시간 자동으로 수행한다.
AI는 미세 입자를 포획하고 나노미터(nm·10억분의 1m) 정밀도로 위치를 조정한 뒤 측정을 마치고 다음 실험을 위해 새 샘플을 장착하는 모든 과정을 스스로 처리한다.
실제 테스트에서 스마트트랩은 시간당 수백 개의 입자를 분류하고 특성을 분석했다. 생물리학 분야에서 가장 까다로운 분석 중 하나인 단일 분자 DNA 연장 실험을 시간당 10~15회 수행했다.
연구를 이끈 지오반니 볼페 예테보리대 교수는 "사람이 광학 족집게를 조작하면 이 실험들은 10배에서 100배 더 오래 걸린다"라며 "AI는 모든 경우에서 숙련된 인간 연구원과 동등하거나 더 나은 성능을 보였다"고 설명했다.
연구팀은 스마트트랩이 자동화가 제조업을 변화시킨 것처럼 향후 실험실 연구 환경을 혁신할 것으로 기대했다. 해당 AI 플랫폼은 오픈소스 소프트웨어를 기반으로 설계됐다.