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1024개 꼬마 로봇, 집단 협력행동 척척

등록 :2014-08-25 18:03수정 :2014-08-25 18:03

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별·K 모양 등 서로 소통하며 플래시 몹 퍼포먼스
유기체처럼 수십 억 개 로봇 집단 인공지능 목표
마치 하늘의 새들이 무리를 지어 날면서 여러 모양을 만들듯, 킬로봇들은 알파벳 K와 불가사리 모야을 만들어냈다. (Image courtesy of Mike Rubenstein and Science/AAAS)
마치 하늘의 새들이 무리를 지어 날면서 여러 모양을 만들듯, 킬로봇들은 알파벳 K와 불가사리 모야을 만들어냈다. (Image courtesy of Mike Rubenstein and Science/AAAS)

과학자가 적외선 신호를 통해 “별 모양을 만들라”는 명령을 보낸다. 그러자 작은 원통 모양의 꼬마 로봇들이 깜박거리며 움직이기 시작한다. 로봇들이 헤쳐 모이기를 반복한 끝에 점차 5각형의 별 모양이 드러난다. 과학자가 이번엔 ‘알파벳 K를 만들라’는 명령을 내린다. 로봇들이 다시 총총걸음으로 움직이며 알파벳 ‘K’ 모양을 만들어낸다.

킬로봇의 크기는 동전과 거의 비슷하다. wyss.harvard.edu/
킬로봇의 크기는 동전과 거의 비슷하다. wyss.harvard.edu/
1천개가 넘는 작은 로봇들이 펼치는 흥미로운 ‘플래시 몹’(flash mob) 동영상이 최근 공개돼 눈길을 끌고 있다. 플래시 몹이란 다수의 군중들이 특정한 장소에 모여 짧은 시간 동안 미리 약속한 퍼포먼스를 펼치는 것을 말한다. 모바일 인터넷의 확산과 함께 요즘 세계 곳곳에서 어렵지 않게 볼 수 있는 풍경이다. 이번에 로봇 플래시 몹 퍼포먼스에 동원된 꼬마 로봇 수는 1024개.

이 플래시 몹은 미 하버드대의 자가조직시스템연구팀이 개발하고 있는 킬로봇(Kilobot) 프로젝트의 일환으로 이뤄진 것이다. 1000을 뜻하는 킬로에, 로봇을 갖다붙인 합성어이다. 동전 크기 만한 킬로봇은 2개의 진동 모터와 세 개의 다리에 적외선 송수신기를 갖춘 단순한 구조다. 모터가 진동하면서 로봇이 총총걸음하듯 조금씩 움직인다.

네 개의 킬로봇 중심으로 이합집산…오류 스스로 바로 잡아

연구진은 3년 전 처음으로 25개의 로봇이 협력행동을 하는 모습을 공개했다. 이어 지난해엔 100개의 무리를 만드는 데 성공했고, 이번에 마침내 킬로봇이란 이름에 걸맞게 1천개의 협력로봇 무리를 구축한 것이다.

킬로봇 프로젝트의 최종 목표는 나노봇(Nanobot)이다. 마치 무수한 세포들이 모여 살아있는 유기체를 형성하듯 수억, 수십억개의 미세 로봇들이 하나의 군집을 이뤄 복잡하고도 정교한 미션을 스스로 수행하는 집단 인공지능 시스템을 만들어내는 것이다. 하지만 아직 나노봇으로 가는 길은 요원하다. 킬로봇으로 오는 데도 짧지 않은 시간이 걸렸다. 현재로선 개별 차원에선 앞뒤로 움직이는 등의 단순한 행위이지만, 이를 조합한 전체에선 그럴듯한 임무 수행이 가능한 소프트웨어를 개발하고 실험하는 데 집중해 있는 단계이다. 이번에 하버드대 연구진이 개발한 것이 바로 이것이다.

무리를 지어 움직이는 킬로봇들. wyss.harvard.edu/
무리를 지어 움직이는 킬로봇들. wyss.harvard.edu/

이 자가조직 로봇무리는 하버드대의 생체모방공학 위스(Wyss)연구소의 라드히카 나그팔(Radhika Nagpal) 교수가 개발한 것으로, 연구개발 결과는 과학저널 <사이언스> 8월15일자에 ‘Programmable self-assembly in a thousand-robot swarm’이란 제목으로 실렸다.

킬로봇들이 움직이는 방식은 이렇다. 먼저 네 개의 킬로봇이 좌표의 중심을 형성한다. 이 로봇들이 주변의 다른 로봇들에게 자신들이 완성해야 하는 이미지를 전송한다. 로봇들은 적외선 송수신기를 통해 좌표로봇과의 거리, 주변로봇과의 거리를 재면서 그룹의 가장자리를 따라 움직인다. 이런 식으로 자신의 자리를 찾아갈 때까지 이합집산을 계속한다. 이번에 보여준 능력은 이런 식으로 알파벳 문자 K, 렌치, 불가사리 모양을 만든 것이다. 최초에 명령을 내리는 것 외에 과학자가 중간에 개입하는 일은 없다.

킬로봇들은 오류도 스스로 바로잡는다. 무리들의 통행에 정체가 생기거나 어떤 로봇이 코스를 이탈할 경우, 주변에 있는 로봇들이 이를 인식하고 서로 협력해 바로잡는다.

오염된 환경 정비나 긴급 재난 대응 등 활용 기대

킬로봇 개발의 또다른 지향점은 저비용이다. 킬로봇을 이용하는 데 비용이 걸림돌이 되지 않도록 하기 위해서다. 실제로 뛰어난 기능을 갖추고 있음에도 널리 보급되지 못하고 있는 로봇들은 대개 ‘비싼 값’이라는 벽을 넘지 못한 것들이다. 하버드대 연구진이 개발한 킬로봇 한 개의 제작비용은 14달러.

이번 연구를 주도한 나그팔 교수는 “생물 시스템의 아름다움은 각각의 생물은 매우 단순하지만 함께 묶이면 불가능하게 보이던 것들을 해낸다는 것”이라며 “어떤 단계에 이르면 더이상 개체는 찾아볼 수 없고 집단이 그 자체로 독립개체가 된다”고 말한다.

하버드대 연구진은 이번 킬로봇의 완성이 향후 집단 인공지능을 개발하는 데 중요한 이정표가 될 것으로 자평하고 있다. 앞으로 무리행동을 하는 로봇의 수가 늘어날수록 로봇들의 크기는 더욱 작아지고, 로봇들의 집단행동은 더 정교해질 것이다. 나그팔 교수는 “우리는 갈수록 더 많은 로봇들이 서로 협력해서 임무를 수행하는 것을 보게 될 것이다. 수백개의 로봇이 무리를 이뤄 오염된 환경 정비나 긴급 재난대응에 나서고, 수백만개의 로봇이 힘을 합쳐 자율주행차량을 구현할 수 있을 것이다.”라고 말했다.

곽노필 기자 nopil@hani.co.kr

▶곽노필의 미래창 http://plug.hani.co.kr/futures 


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