네덜란드 연구진, 스마트폰 앱 개발

유럽호흡기학회서 앱 성능·기능 공개

간단한 음성 녹음으로 감염여부 확인

네덜란드 마스트리히트대학 데이터과학연구소에서 사람들의 목소리를 인공지능(AI)으로 분석해 코로나19 감염 여부를 알아내는 스마트폰 애플리케이션을 개발했다. 

이 앱 검사는 신속 항원 검사보다 정확도가 높을 뿐만아니라 무료로 제공할 수 있고, 전문가가 아니더라도 누구든 해석하기 쉽다. 또한 원격 가상 검사를 지원하고 소요 시간이 1분 미만이다. 예를 들어 대규모 모임의 입구에서 사용할 수 있어 감염 조사를 신속하게 진행할 수 있다. 

와파 알자위 연구원은 5일(한국시간) 유럽호흡기학회(ERS) 국제회의에서 이 앱을 공개하면서 "간단한 음성 녹음과 미세 조정된 AI 알고리즘이 코로나19 감염 여부를 높은 정밀도로 알아낼 수 있다"고 말했다. 이에 앞서 알자위 연구원은 "AI 모델은 89% 정확하지만, 신속 항원 검사의 정확도는 브랜드에 따라 천차만별"이라고 지적했다. 

코로나19는 보통 호흡기와 성대에 영향을 줘 목소리가 변한다. 마스트리히트대학 연구진은 코로나19를 감지하기 위한 음성 변화 AI 분석에 초점을 뒀다. 이를 위해 연구진은 영국 케임브리지 대학의 크라우드 소싱 코로나19 음성 앱의 데이터를 사용했다. 

이 데이터에는 4352명의 코로나19 확진자와 건강한 참가자의 893개 오디오 샘플이 포함돼 있다. 이 중 308명은 코로나19 양성 반응자다. 코로나19 음성 앱은 참가자의 스마트폰에 설치해 병력, 흡연 상태 등 몇 가지 기본 정보를 입력했다. 또한 기침 3회, 입으로 심호흡 3~5회, 스크린으로 짧은 문장 3회 읽는 것을 녹음했다. 

연구진은 '멜-스펙트로그램' 음성 분석 기술을 사용했다. 이 기술은 시간의 경과에 따른 음량, 파워, 그리고 다양한 음성 특징의 변화를 식별한다. 알자위 연구원은 "코로나19 확진자의 목소리와 질병이 없는 사람의 목소리를 구분하기 위해 서로 다른 AI 모델을 구축하고 어떤 모델이 코로나19 환자 분류에 가장 잘 맞는지 평가했다"고 설명했다. 

평가결과, 장단기 메모리(LSTM) 모델이 다른 모델보다 성능이 뛰어났다. LSTM가 양성 사례를 정확하게 감지하는 능력은 89%, 음성 사례를 정확하게 식별하는 능력은 83%로 전체 정확도가 89%였다.

알자위 연구원은 "이 결과는 신속 항원 검사와 같은 최첨단 검사에 비해 코로나19 진단의 정확도가 크게 향상됐음을 보여준다"고 말했다. 그러면서 "신속 항원 검사는 감도가 56%에 불과하지만 특이도가 99.5%로 더 높다"고 덧붙였다. 즉, AI LSTM 모델을 사용하면 감염 확산을 계속할 100명 중 11명을, 신속 항원 검사는 100명 중 44명을 놓칠 수 있다. 

지금까지 3만6116명의 참가자들로부터 5만3449개의 오디오 샘플을 수집했고, 모델의 정확성을 개선하고 검증하는 데 사용하고 있다.