“사람은 하루에 최대 3000번 얼굴을 만져요.” “하루에 3000번?” “매분 3~5회요.” 최근 신종코로나바이러스감염증(COVID-19) 여파로 뒤늦게 흥행몰이를 하고 있는 바이러스 재난 영화 ‘컨테이전(2011)’에 나오는 대사다. 컨테이젼(Contagion)은 접촉성 전염 또는 전염병을 말한다.

의식하지 못하는 사이 바이러스에 오염된 손이 눈, 코, 입 점막에 수시로 닿아 전파 확률을 높이고 있다. 특히 요즘처럼 코로나19가 유행하는 시기에는 이런 습관을 자제하는 게 중요하다.

국내 연구진이 얼굴 만지는 습관을 인지시켜 손씻기를 유도하는 무료 인공지능 프로그램을 긴급히 개발해 일반인에게 공개했다. 여러 사람이 모이는 대중교통이나 엘리베이터 등 공공장소에서 얼굴 만지는 행동을 자제시켜 개인의 감염병 예방은 물론 공동체 감염병 확산 방지에 도움을 주려는 게 이 프로그램이 개발된 취지다.

김남국 서울아산병원 융합의학과 교수와 의료영상지능실현연구실(MI2RL)은 지난 17일 손으로 얼굴 만지는 동작을 91%의 정확도로 감지해 알리는 인공지능 프로그램 ‘얼굴 만지지 마세요/손 씻으세요’(DONT/WASH, DO Not Touch your face/WASH your hand)’의 최신 버전을 소프트웨어 개발 플랫폼 ‘깃허브(github)’에 배포했다. 이 프로그램은 노트북 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 휴대폰 등에 다운받아 쓸 수 있다.

김 교수는 “미국의학협회지(JAMA) 등 많은 국제학술지에서 얼굴 만지기로 인한 바이러스 감염 위험을 꾸준히 경고하고 있다”며 “감염병 전파 상황이 급박해 인공지능 프로그램을 신속히 공개했다”고 밝혔다. MI2RL 연구원들이 사회적 재능기부 차원에서 의기투합해 이 프로그램 개발에 동참했다.

그는 “개인 사용환경에 따라 발생할 수 있는 오류나 그래픽처리장치(GPU)가 탑재된 컴퓨터에서 실행시켜야 하는 제한점 등을 지속적으로 개선해 프로그램을 고도화해나갈 계획”이라며 “특정 CPU 환경에서는 끊김 현상이 발생할 수 있으므로, GTX 960 이상의 GPU 사양을 갖추는 게 권장된다”고 설명했다.

연구팀은 인공지능 모델 개발을 위해 영상 행동 분류에 탁월한 성능을 입증한 ‘I3D 신경망’을 사용했다. 이 신경망은 400여가지 행동영상 데이터를 학습했으며, 이번 연구에서는 얼굴 만지는 것과 관계된 동작 11가지를 추가로 익혔다.

얼굴을 만지는 행동으로 정의된 동작은 △마스크 쓰기/벗기 △코 만지기 △턱 괴기 △눈 비비기 △머리 쓸기 △안경 만지기 △전화받기 8가지다. 이밖에 △컵으로 물 마시기 △휴대전화 만지기 △키보드·마우스 사용하기 3가지 동작은 손이 얼굴에 정확히 닿지는 않아 인공지능 모델이 걸러야 할 행동으로 분류됐다.

11가지 동작을 담은 3차원 데이터 19만장이 학습에 사용됐다. 해당 데이터는 서로 다른 10개 장소에서 얼굴 만지는 행동을 촬영한 동영상(105분 분량)에서 획득했다. 모든 학습을 마친 인공지능 모델은 최종적으로 ‘얼굴 만지는 행동’과 ‘얼굴을 만지지 않는 행동’을 분류하는 성능평가를 거쳤다. 그 결과 약 5초(16프레임/초)마다 동작평가를 수행하면서 사람이 얼굴을 만지는 순간 모니터에 경고 메시지를 띄운다.

한편 개발자는 이번 인공지능 학습에 사용된 코드와 신경망을 동일 사이트에서 복제해 활용할 수 있다. 관심 있는 개발자들이 이 기술을 기초 삼아 유관연구를 활발히 진행한다면, 발전된 형태의 인공지능 모델이 개발될 것이라고 연구팀은 희망했다.