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중소기업 기술로드맵 조회결과

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인지과학 SW
* 발행 년도 : 2017년
1. 기술로드맵

인지과학 SW 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위
  • 정의 : 인지과학 SW란 인간 뇌의 작용 기전과 인지기능을 파악하고 활용하고 모사하는 것과 관련된 정보처리 기술이며, 다양한 학문의 화학적 융합을 통해 뇌의 고수준 정보처리 구조와 원리를 이해하고 이를 모방함으로써 실세계와 지능적으로 상호작용하는 지능형 시스템과 그 응용을 뜻함
  • 범위 : 본 보고서에서는 인지과학 SW를 인간 뇌의 인지능력을 궁극적으로 재현해 내는 인지컴퓨팅. 주변환경이나 사용자와 직접적이고 적응적으로 연결되기 위한 지능형에이전트 기술, 사람의 인지능력 또는 신체능력을 보조하고 향상시키는 증강인간기술, 다양한 기법을 통해 직간접적으로 뇌의 구조와 기능을 영상화하는 브레인이미징으로 분류함
나. 주요 제품

[ 제품분류 관점의 범위 ]

주요제품 분류표
기술개발 테마제품분류 관점세부기술
인지과학 SW 인지컴퓨팅기술 감각기능모델 기술 패턴인식기술, 문자인식기술, 얼굴인식기술, 상황인식기술, 공감각 신경회로 기술
사고기능모델 기술 뉴런칩 신경회로망 기술, 딥러닝
감성컴퓨팅 기술 감정모사기술, 동기모사기술, 선호가치기술
지능형 에이전트기술 뇌-기계 인터페이스 기술 뉴로피드백기술, 정보주입기술, 뇌파신호해석기술, 실시간제어변환기술
환경지능기술 언어분석기술, 대화처리기술, 자동언어번역기술
브레인 이미징기술 구조영상기술 eeg기술, meg기술, fmri 기술, CT 기술
기능영상기술 PET 기술, NIRS 기술

[ 공급망 관점 기술범위 ]

주요제품 분류표
기술개발 테마공급망 관점세부기술
인지과학 SW 인프라 기술 언어모델을 위한 사전, 문법, 말뭉치 등 대규모 텍스트데이터 음향모델을 위한 다양한 환경에서 발성한 대규모 음성데이터 잡음처리, 음성합성을 위한 빅데이터
개발 인지컴퓨팅기 술 음성 전처리 기술, 특징추출 및 음성 인식기술, 화자식별기술, 화자검증 기술, 음성인식기반 상황인지기술 등
지능형에이전 트 기술 언어분석기술, 대화처리기술, 자동언어번역기술 등
증강인간 기술 임베디드 기반 음성인식 기술, 클라우드 기반 음성인식 기술, 대화형질의응답 음성인식 기술, 음성기반 제어 및 검색 기술 등
브레인이미징 기술 구조영상 기술, 기능영상 기술 등
응용 기술 스마트카, 사물인터넷제품(IOT), 인터넷서비스, 개인비서시스템
3. 시장현황 및 전망분석
가. 세계시장

인지 및 인공지능 세계 시장규모는 ‘16년 8,000백만 달러를 기준으로 ‘21년에는 약 73,173백만 달러인 약 55.7%의 성장률을 보일 것으로 전망

[ 인지 및 인공지능 세계 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 백만 달러, %)

[ 인지 및 인공지능 세계 시장규모 및 전망 ]
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
세계시장 8,000 12,455 19,391 30,189 47,000 73,173 55.7

* 출처 : IDC Worldwide Semiannual Congnitive Artificial Intelligence Systems Spending Guide

미국은 인간 커넥톰, 통증, 신경계 질환 치료제 등을 중점 분야로 선정하고 대규모 연구프로젝트 진행(‘04, Blueprint for Neuroscience Research)

  • BRAIN Initiative 사업을 통해 신경세포구분, 뇌지도 제작, 뇌신경 활동 모니터링, 뇌활성 조절 연구 등 7개 분야 연구 수행 중
  • ‘13년 BRAIN Initiative(5.5조원/12년) 선포, ‘14년부터 본격 착수 Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies
  • 미국은 2002년 인간수행 능력을 향상시키는 나노·바이오·정보·인지과학(NBIC)을 국가 전략으로 발표한 후 2013년 뇌 전략을 국가의 10년 프로젝트로 추진 중. 또한, 국립보건원 산하의 16개 연구기관이 결성한 뇌연구 연합체 ‘Blueprint for neuroscience research’를 중심으로 연구를 추진 중. 오바마 대통령은 2013년 뇌지도를 작성하는 ‘브레인 이니셔티브(BRAIN Initiative)’를 차세대 과제로 선정해 2013년부터 10년간 30억 달러를 투입할 계획이며, 이는 국립연구소인 DARPA(국방고등연구계획국)와 NASA(항공우주국)를 중심으로 수행됨

EU는 국가별 뇌연구 분야의 지속투자와 더불어 ‘가상 뇌’를 구현하기 위해 슈퍼컴을 이용한 신경망 모델링 연구 추진 중

  • Human Brain Project(HBP)를 공동으로 진행하는 유럽 내 100여 개 연구기관이 뇌 신경망 연구와 인공지능 플랫폼 개발 추진
  • Blue Brain Project('05)로 뇌회로 분석을 활용한 알고리즘 개발에 집중, ‘13년부터 HBP(1.4조원/10년) 착수
  • 2013년, 유럽 전역의 86개 연구기관이 참여해 뇌과학을 공동으로 연구하는 ‘휴먼 브레인 프로젝트(HBP; Human Brain Project)’를 시작으로 향후 10년간 12억 유로를 투자할 계획. 또한, 선진국에서는 BMI 기술을 이용한 감성 조작 휠체어뿐만 아니라 뇌손상 환자들에게 사용되는 치료 프로그램의 개발도 활발하게 진행됨
  • Brain/MINDS 사업을 통해 비단원숭이 뇌지도 작성 및 최첨단 기술개발과 뇌질환 치료 연구 등 3개 프로젝트 수행 중
  • ‘97년 뇌의 세기 선언, ‘14년부터 Brain/MINDS(300억/‘14년) 착수 Brain Mapping by Integrated Neurotechnologies for Disease Studies
  • 과학기술청(STA) 주도하에 20년간(1997~2016년) 2조 엔을 투입하는 ‘뇌과학 프로젝트(Brain Science Project)’를 추진 중. 또한, 총무성 산하 정보통신연구기구와 오사카대학, 국제전기통신기초기술연구소(ATR) 등의 인력을 투입해 뇌파로 움직이는 로봇을 개발

중국은 뇌과학 및 인지 연구를 꾸준히 수행, 또한, 최근 뇌 연구와 지능기술 발전을 위한 프로젝트 착수

  • China Brain Project(‘16~’30)를 통해 대뇌의 감지능력 탐구, 감정 형성과정 연구 및 지능기술 개발에 관한 연구 등을 수행 국가 중장기 과기발전계획 요강(’06) 수행 및 China Brain Project 개시(’16)
  • 텐진 난카이대학은 2015년 12월 뇌파로 운전할 수 있는 자동차를 공개. 운전자가 뇌파헤드셋을 쓰면 16개의 센서가 뇌파를 분석해 컴퓨터로 보내고 컴퓨터가 신호를 파악해 자동차를 조종하는 기술이며 뇌파운전 기술은 자율주행차 기술과 통합돼 더 큰 시너지를 낼 것으로 기대
나. 국내시장

과학기술정보통신부는 ‘제2차 뇌연구촉진 2단계 기본계획(2013~2017)’에서 뇌기계 인터페이스(BMI)와 관련해 미래 유망 제품/업체를 육성 중. 또한 ‘BT분야 투자전략’ 5대 분야 중 하나로 뇌연구를 선정했는데, BMI 기술은 뇌기능·모방·활용과 관련이 되어 투자가 이루어지고 있음

  • 과학기술정보통신부는 2016년 11월 4차 산업혁명 시대에 대비해 '협업과 융합'을 중심으로 한 새로운 국가 연구개발 투자전략을 마련
  • 다부처 협업 R&D 예산을 2016년 3,550억 원에서 2017년 1조 3,150억 원으로, 인공지능 융합 기술 예산을 919억 원에서 1,626억 원으로 대폭 늘릴 계획
  • 중점분야로는 바이오나노로봇과 재활로봇, 뇌·기계인터페이스 등 기존 주력산업과 ICT 융합 등
  • 이차전지와 미세먼지 R&D 분야에선 부처 간 협업과 역할 분담을 효율화할 계획

한국 주도형 국제협력 추진

  • 국제 연구협력 네트워크 지속적 운영

    • 세계 뇌과학 학술대회 국내 유치 및 적극적 참여를 통한 뇌과학 분야 연구기관 및 연구자의 중·장기적 연구협력 토대 구축
    • 한-미, 한-영, 한-EU 등 국가 간 과학기술공동위원회 참여를 통해 국제 공동연구 참여 활성화
  • 전략분야별 국제공동연구 체계적 추진

    • 세계 최고기술수준 대비 국내 기술수준 및 미래 유망 기술분야 분석을 통해 국제협력이 필요한 주제에서 공동연구 전략적 추진
    • 한국뇌연구원에 글로벌 뇌융합연구에 대한 국제 허브기능 부여
    • 협력연구를 통한 핵심기술의 유도 및 확보를 통한 국제적 연구 역량 강화
4.기술분석
가. 기술환경 분석
첨단 장비를 활용한 혁신적 융합기술 구현으로 종래 원리중심의 연구에서 벗어나 본격적인 실증 연구로의 도약을 위한 기술개발 추세
정밀 뇌연구의 본격화로 가설중심의 연구에서 벗어나 본격적인 빅데이터 기반의 정보 주도형 뇌연구 본격화

뇌연구촉진법(‘98년 제정)을 기반으로 뇌연구촉진기본계획 수립 추진과 뇌과학원천기술개발 등 관련 R&D사업을 통해 뇌연구 육성정책 추진

  • (제1차 기본계획, ‘98~‘07) 기초연구기반을 조성하고 뇌연구 주체별 연구역량 강화

    • 한국 뇌학회 창립(‘98), 뇌프론티어 사업(‘03~‘13) 등을 통해 기초 원천연구 기반 확보
    • 창의적연구진흥사업, 우수연구센터사업, 국가지정연구실사업 등을 통하여 뇌분야 인력 양성 지원
  • (제2차 기본계획, ‘08∼‘17) 다학제 융합에 기반한 선도적 핵심역량 강화와 산학연 협력연구기반 구

    • 뇌분야 핵심원천연구 역량 확보와 뇌질환 등 사회문제 해결을 위한 뇌과학원천기술개발사업 추진(‘08~)
    • 대형 연구집단(뇌연구원, KIST 뇌과학연구소, IBS 3개단) 출범(‘11~)
최근 정부는 뇌연구촉진을 통한 지능정보 산업 기반 조성과 고령화에 대응한 맞춤형 뇌질환 극복을 중점추진과제로 추진(‘16년 연구 업무보고)

‘08년 493억 원에서 ’15년 1,243억 원으로 2배 이상 증가

  • 제2차 기본계획 기간 동안 정부 투자는 연평균 14.4% 확대

    ※ (’08)493억→(’10)630억→(’12)668억→(’14)1,053억→(’16)1,331억 원(계획)

    • 단, 생명공학 예산 중 뇌연구분야 예산 비중(5.2%)은 선진국 대
    • 미국 16%, 일본 7%, 영국 20.8%
  • 뇌질환〉뇌인지〉뇌신경생물〉뇌공학 순으로 4대 분야에 투자 비중 확대

    • (최근 3년) 뇌질환 40.6%, 뇌인지 26.9%, 뇌신경생물 17.6%, 뇌공학 14.9%
    • 제2차 기본계획 2단계 기간동안 4대분야별 투자 및 사회 문제 해결과 실용화 기술개발 중심으로 중형 연구단* 지원 * 치매연구단, 뇌발달장애, 인터넷 게임 디톡스, 외상후 스트레스 증후군 등
    • 복지부는 뇌질환분야, 산업부는 뇌공학분야에 집중 투자
  • ‘13년 이후 국가연구개발사업과 출연(연) 기관고유사업을 통하여 부분적으로 뇌지도 작성기술 관련 연구 추진

    • ’16년 정부 뇌연구 예산(1,331억 원) 중 뇌지도 구축에 활용 가능한 R&D 예산은 216억 원으로 총 예산대비 16.2% 수준
    • 주요 기술개발 및 인프라 구축은 출연(연) 중심으로 관련 예산 투입 중

지속적 투자로 영향력지수가 높은 우수 논문 발표 증대로 연구역량 확대

  • BT 분야 중 뇌연구 분야의 우수논문(IF>10) 비중은 9.6%로 예산 투입 대비 우수성과 도출(’14년 BT분야 중 뇌연구 예산 비중은 4.5%)

    • 뇌신경생물 및 신경질환분야 논문은 평균 피인용지수가 8~10으로 세계적 수준에 접근
    • 상위 10% 이내 SCI 논문: 9편(‘08, 23위) → 129편 (’15, 13위)
  • ‘07년부터 현재까지 국내외 총 949건 등록(세계 6위 수준)

    • 신경퇴행성질환 치료물질 및 신경줄기세포, 고분해능 뇌 영상 확보 및 뇌활성 신호, 인공신경망기술 분야 등에 대한 특허 집중

뇌연구 및 관련 산업 분야에 투입할 연구인력 확보

  • ‘98년 기본계획 수립 이후 산학연의 국가뇌연구사업 참여인력이 4.2배 증가하여 4대 분야의 연구책임자 (PI) 급 460명 확보

    • (정부 뇌연구사업 참여인력현황) (’98) 650명 → (’08) 2,130명 → (’15) 2,749
  • 대학의 뇌연구 전문 학위과정을 통하여 뇌연구 전문인력 배출 및 출연(연) 중심으로 융합전문인력 양성

    • 서울대, 고려대, 대구경북과학기술원(DGIST) 등 14개 대학 26개 학과, 27개 대학 부설 연구소 및 3개 학-연 공동학위 프로그램 운영 중

뇌은행 등 해외 주요 연구거점기관과 국제협력 네트워크 구축

  • 한·영 국제협력 인력정보 교류사업을 통한 우수 연구인력 양성 및 공동연구실 단위의 협력사업 지원

    • 한·영 국제협력 공동연구실 개소, 해외연수지원 등 국제협력을 통한 기술·정보교류 확대(박사후 연수과정 해외 파견 등)
  • 중·장기적 글로벌 R&D 협력관계 구축을 통한 뇌질환 중심의 문제 해결형 중개연구 역량 강화 및 협력 네트워크 확대 기반 마련

    • 한국뇌연구원과 브라질 상파울루의과대학 뇌은행(’13), 네덜란드 신경과학 연구소 뇌은행(’14), 체코 세인트 앤 대학병원(’15) MOU 체결
5.핵심요소기술 선정

확정된 요소기술을 대상으로 중소기업에 적합한 핵심요소기술 선정

[ 인지과학 SW 분야 핵심요소기술 ]

[ 인지과학 SW 분야 핵심요소기술 ]
분류핵심요소기술개요
인지컴퓨팅 기술 감각기능모델 기술 인간 뇌의 인식 행동을 모델링하는 SW기술
사고기능모델 기술 인간 뇌의 인지 능력을 모델링하는 SW 기술
지능형 에이전트 기술 뇌-기계 인터페이스 기술 뇌신경계에서 측정된 신경신호를 분석하여 휠체어나 로봇팔 등과 같은 외부기기를 제어하거나 외부와의 의사소통을 가능하게 하는 일종의 ‘뇌 번역기’를 구현하는 기술
환경지능 기술 디바이스 스스로 환경을 인지, 행동 학습하는 기술
브레인 이미징 기술 구조영상 기술 크게 뇌종양과 같은 질병 진단에 사용되는 구조영상기술
기능영상 기술 뇌기능관련 질환 진단과 뇌-컴픁어 인터페이스에 사용되는 기능영상기술