AI(인공지능)으로 인스턴트 로봇설계 

노스웨스턴대학 Sam Kriegman 조교수는 그 지역에서 유명한 인사다.

참조 | https://www.mccormick.northwestern.edu/research-faculty/directory/profiles/kriegman-sam.html

자주 TV 프로그램에 출연해 그의 새로운 발명품인 인스턴트 로봇에 대하여 설명한다.

참조 | https://www.youtube.com/watch?v=aD0FS5WWjyU

한 TV 프로그램에 출연하여 로봇을 손바닥에 올려놓고 소개한다.

이 로봇은 회색이 섞인 보라색을 띠고 있으며 여러 개의 구멍이 뚫린 고무 모양의 물체로 언뜻 보기에는 코뿔소의 조상처럼 보인다.

Kriegman이 그 로봇에 가느다란 튜브를 달고, 거기에 연결된 손으로 누르는 공기펌프를

누르기 시작하면 그 고무 로봇의 다리가 움직여 뒤로 움직이기 시작한다.

참조 | https://www.youtube.com/watch?v=wph_Im03cn0

언뜻 보아 5세 어린이들이 과학박람회 기념품으로 직접 만든 싸구려 장난감처럼 보이기도 한다.

그러나 이 인스턴트 로봇은 미래에 탐사활동이나 구조활동, 의료 등 인간 생활의 다양한 측면에 영향을 줄 수 있는 로봇을 설계에 혁명이 될 것이다.

Kriegman는 동영상 말미에서 “이 로봇을 본 사람은 쓸모없는 장난감이라고 생각할지도 모른다.

하지만 내게는 완전히 새로운 생물의 탄생으로 보인다” 고 마무리 한다.

다양한 상황에 맞추어 로봇 설계

미래의 어느 시점에서 잔해에 깔린 사람들을 구조하거나 손이 닿기 어려운 몸의 어느 부위에 생사를

좌우할 수도 있는 약을 바르거나 매우 오염된 공간에서 원자로를 정지시켜야만 하는 상황을 상상해 보았으면 한다.

위 시나리오의 경우 해결책으로 로봇을 생각하게 되는데 구상에서부터 제작, 도입 전 테스트까지의 프로세스가 아주 짧은 시간에 이루어져야 한다.

그러나 지금까지는 이런 일을 저비용으로 쉽게 만들 수 없었다. 더욱이 해결책을 고안해 내기까지의 시행착오 프로세스만으로도 수개월에서 수년은 걸렸다.

자연계에서 힌트를 얻어 태어난 진화적 알고리즘으로 로봇을 설계하는 수법도 있지만 거기에는

방대한 양의 데이터 세트가 필요하여 해결책에 도달하려면 슈퍼컴퓨터로도 며칠씩이나 걸려야 했다.

그동안 로봇을 설계하는 프로젝트에 들어간 천문학적인 비용이나 시간에 대해서는 더 이상 말할 필요도 없다.

그런데 Kriegman가 랩탑에 “Design a Robot that can walk”(걸을 수 있는 로봇을 설계해)라는 입력만으로

단 26초의 놀라운 속도로 실제로 기능할 수 있는 프로트타입의 설계도를 만드는 데 성공했다.

지금까지 로봇을 진화시키려면 슈퍼컴퓨터로 몇 주 동안 시행착오를 반복해야 했다. 

물론 동물이 지구에서 달리거나, 수영하거나, 날거나 할 수 있게 되기까지에도 수십억년, 수백억년의 시행착오가 있었다고 Kriegman는 말한다.

“진화에는 선견지명이 없기 때문이다. 미래를 예상하고 어떤 돌연변이가 유익한 것인지, 파멸에 이를 것인지 미리 알 수는 없다.

우리는 이 장막을 제거하고 수십억 년의 진화를 한순간에 압축하는 방법을 찾았다.”

Kriegman과 공저자 David Matthews 씨는 최근 논문에서 컴퓨터는 26초 동안 실행 가능한 해결책을

생성했다고 판단할 때까지 계통을 세워 다음 버전을 만들어 나갔다고 설명했다.

참조 | https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2305180120

이 알고리즘은 비누 크기의 그냥 고무 상태의 덩어리에서 시작해, 한 지점에서 펄쩍 펄쩍 뛰어 오르게 하거나,

(경량화를 위해서) 구멍을 뚫고, 깃털과 3개의 다리가 있는 것, 살짝 점프해 전진해 나아가는 동작을 거쳐, 발로 전진하는 형태에 도달했다.

"흥미로운 것은 AI에게 로봇에 다리를 만들어라는 지시는 하지 않았다"고 Kriegman는 말했다.

“AI는, 발이 육상에서 이동하는 수단으로 뛰어나다는 점을 스스로 재발견했다. 사실 다리를 이용한 움직임이 육상에서는 가장 효율적인 이동 형태다”

(AI에게 미리 랜덤으로 결정된 근육 배치를 강제한 실험에서는 다리가 만들어지지 않았다고 Kriegman은 말했다)

알고리즘은 10번째 시도에서 원하는 결과를 내놓았지만 9번 있었던 시행착오 모두에서 로봇이 이전 버전들보다 개선되고 있었다.

그 결과 공기를 불어 넣으면 근육의 신축을 모방해 운동 능력을 생성하는 1초 동안에 몸길이의 절반 거리를 걸을 수 있는 고무로 된 물체가 완성되었다.

이러한 결과를 얻기 위해 알고리즘에 의해 생성된 설계의 틀을 3D 프린팅으로 만들고,

거기에 액체 형태의 실리콘 고무를 주입하고 경화하여 고대 공룡 모양의 젤리 과자 같은 로봇을 만들었다.

이 실험의 과정에서 몇 가지 흥미로운 사실을 알 수 있었다.

첫째, 수백만 년에 걸친 진화를 불과 26초로 압축하는 위업의 달성은, 지구를 향해 날아오는 소행성을

파괴하는 방법의 발견, 암 치료제 개발, 질병과 유전을 연결시키는 것과 같은 어려운 문제들도

짧은 시간 내에 해결 방법을 찾을 수 있을 것으로 암시된다.

둘째, 기능적 디자인에 대한 선입견을 없애기 위해서는 상상력의 비약이 필요하다는 점이다.

예를 들면, 네다리가 아닌 다리가 3개 달린 의자를 발상하는 일은 어려울 것이다.

사람이 로봇을 설계하면 주변의 것들과 비슷한 것을 설계하려는 경향이 있기 때문이다.

그러나 AI는, 인간이 생각한 적도 없는 새로운 가능성이나 새로운 길을 만들어 낼 수 있다.

그것은 우리가 다른 생각이나 꿈을 갖도록 도와줄지도 모른다. 

그리고 우리가 직면한 가장 어려운 문제 중 무엇인가를 해결하는 데 도움이 될 수 있다.

중요한 것은 바로 여기에 있음에도 불구하고 그동안 우리에게 보이지 않았던 막대한 자원을 앞으로 활용할 수 있을지도 모른다는 것이다.

새로운 도구나 치료법을 찾지 못했던 것은, 어떻게 해야 그것을 설계할지 몰랐다는 것이다. 다행히 AI는 독자적인 아이디어를 가지고 있다.

참조 | https://www.zdnet.com/article/instant-evolution-if-ai-can-design-a-robot-in-26-seconds-what-else-can-it-do/​