[인용 카드] 인간과 똑같은 로봇을 만들 수 있을까? / 아녜스 기요 外

살아있는 생물처럼 행동하기 위해 반드시 필요한 감각 기관. ... 생물의 가장 중요한 비밀 중 하나는, 감각 기관 덕분에 세상에 대한 정보를 얻는 수단을, 근육 기관 덕분에 스스로 움직이는 수단을, 적절한 신경 조직망 덕분에 정보와 행동을 차근차근 맞추어 조정하는 수단을 신체 안에 발달시켰다는 것이다.
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동물의 복잡한 행동 양상은 동물의 신체 구성이 복잡해서가 아니라 동물이 처한 환경이 복잡할 때 나타난다는 것이 증명되었다.
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인간의 두뇌는 감각 기관이나 운동 기관을 자신의 육체를 사용한 경험을 통하여 원인과 결과를 짝 짓는다.
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<로봇 동물(animat)>이라는 용어는 인조 동물(프랑스어로 animal artificial)의 약자로, 다른 존재의 특별한 도움 없이 자신의 처한 환경에서 살아남을 수 있는 적응력을 지닌 피조물 또는 실제 로봇을 말한다. ,,, 로봇 동물식 접근 방법은, 인간 고유의 지능에 대한 이해보다는 가장 복잡한 생물이라 할 수 있는 인간과 가장 단순한 동물들이 공통으로 갖고 있는 적응 메커니즘을 이해하는 것을 우선으로 한다.
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로봇 동물 제작자들은 진화의 산물을 모방하기 위해 해부학과 신경 생리학, 동물 행동학 분야에서 도움을 구했다. ... 로봇 동물 연구의 첫번째 단계는 진화 과정에서 이미 충분히 적응되었다고 추정되는 동물의 구조를 연구하는 것이다.
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감각 센서의 경우, 가장 많이 모방하는 기관은 시각 기관과 시각을 정보화하여 뇌에 전달하는 신경 처리 부분이었다. ... 파리는 빠르게 이동해야 할 필요가 있는 로봇 동물에게 좋은 시각 모델이 될 수 있었다.
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시야가 뚜렸하지 않은 환경에 처한 로봇을 만들 때 모델이 되어 준 것은 암컷 귀뚜라미였다. ... 다리 안쪽에 있는 기관으로, 그 종만이 낼 수 있는 주파수로 내는 수컷의 울음소리를 감지한다.
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바닷가재는 바닷물이 출렁이는 중에도 민감한 후각을 이용해 크고 작은 다양한 갑각류가 배출하는 희미한 냄새를 찾아간다.
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촉각 기관 또한 모방 대상이 되었다. ... 아주 작은 측정계가 장착된 로봇 ... 공기의 흐름을 감지해 내는 귀뚜라미의 꼬리 털에서 영감을 받아 제작된 이 로봇은 풍속 측정계를 이용해 다른 움직이는 물체나 로봇과 충돌하는 것을 피한다.
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갈라진 틈이큰 나 구불구불 팬 길을 가는 데는 여러 마디로 된 다리가 낫고, 담 위로 기어 올라가는 데는 빨판이 유리하다. 그래서 전세계의 유수한 연구소들은 다리가 두 개에서 여덟 개 달린 동물의 운동 방식, 뱀처럼 배를 대고 물결처럼 기어가는 방식, 발바닥의 작은 돌기로 어떤 표현이든 들러붙는 도마뱀 특유의 수직 이동 방식 등을 빌려 온갖 종류의 로봇 동물을 만들고 있다.
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생물체의 기관을 분리해 낸 후 직접 로봇에 결합시키는 걸 선호하는 연구소도 있다.
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환경이란 일정하지 않다. 일상 환경이란 늘 변화무쌍하게 마련이다. ... 알려진 환경에서 최대로 효율적인 이 로봇들이 부딪히는 문제가 하나 더 있다. 환경에 대한 지식이 선천적인지 않다는 것이다. 동물이나 로봇 동물이나 태어난 순간부터 환경에 대한 지식을 쌓기 시작하여 평생 지식을 쌓아야 한다. ... 로봇 동물들로 하여금 ... 적응 되었을 뿐만 아니라 적응하게 만드는 메커니즘이 필요하다.
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완성된 인공 두뇌를 제작하려고 노력하는 것보다 인공 두뇌가 스스로 자신을 개발하도록 놔두는 것이 그 두뇌를 효율적으로 만들 확률이 현저히 높다는 사실이 최근에 증명되었다. 인공 두뇌를 놔두면, 신경 회로가 환경에 부닥치면서 성능이 뒤떨어지는 회로는 제거하면서 더욱 빠른 속도로 신경 시스템을 완성한다.
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뉴런 - 신경 세포와 거기서 나오는 돌기를 합친 것으로, 자극을 수용하고 전달하는 기능이 있는 신경계의 기초 단위.
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환경은 장애물 피하려면 근육이 정확히 몇 개의 신경 충동을 가야 해 움직여야 할지 자세히 일러주는 법이 없다. 이런 유형의 교육을 '강화 학습 방식'이라고 부르는데, 동물 심리학 또는 인간 심리학에서 이미 잘 알려진 방법이다. 개체는 처음에는 어떻게 반응해야 할지 모르다가 반복된 시도와 실수를 통해 조금씩 반응 방식을 깨닫게 된다.
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실험자가 선험적으로 지정하지 않은 상태에서 결합했을 때 그 결과가 좋은 결합이 될지 나쁜 결합이 될지 알 수 없는 여러가지 행동들을 서로 연관시키는 것이 목적인 이러한 유형의 교육 방식을 '비감독하의 학습 방법'이라고 부른다.
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비감독하의 학습 방법은 보통 공간 인식 작업을 위해 사용되고 있다. ... 비감독하의 학습 방식 자체가 로봇 동물에게 최적의 환경을 구성할 수 있는 것은 로봇 동물 자신뿐이라는 원칙에서 출발하기 때문이다. 로봇 동물에게 새로운 장소를 배우게 하는 프로그램은 아주 많다. ... 포유류의 신경 구조인 해마와 전두엽의 세포들이 공간을 인식하고 머릿속으로 지도를 만들어 정보를 재조합하는 과정에서 영감을 얻어 만든 것이다.
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개미들이 먹이를 발견하고 집으로 나르기 시작하고 나면 이내 몇몇 개미들이 동료들을 설득해 최장거리를 포기하고 최단거리를 이용하게 한다. ... 최단 거리는 바꿔 말하면 왕복하기에 가장 빠른 길이다. 그런데 통계를 내 보면 개미들이 왕복한 횟수가 가장 많은 길이 최단 거리인 길이다. 개미는 지나가는 길에 냄새 나는 호르몬 흔적을 남기고 그 자체가 진할수록 더 많은 동료들이 이끌리게 된다. ... 로봇 동물 역시 단체로 이와 비슷하게 설치된 지표의 개수가 늘어나는 방식을 써서 최단거리를 가늠하는 것을 배운다.
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천적 로봇은 먹이 로봇의 움직임을 예상하고 전략적 지점에서 먹이를 기다렸다. 그러나 몇 세대가 지나자 이번에는 먹이 로봇이 천적 로봇의 예상을 어지럽히기 위해 기존 통행로에서 임의로 벗어난 길을 추가하였다. 이 실험을 통해 1973년 미국의 생물학자 밴 베일른(Leigh Van Valen)이 주장했던 원칙이 증명되었다. 그 원칙에 따르면 최적 전략 선택 경기를 한다고 해도 완벽한 먹이나 완벽한 천적은 생겨나지 않는다. 하나를 개선되면 반드시 또 다른 하나도 개선되기 때문이다.
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산업에서 로봇 동물이 스스로를 제어한다는 것은 큰 결점이다. 연구원들이 장점으로 생각하는 로봇 동물의 자율성과 산업 부문에서 생각하는 자율성은 근본적으로 다르다.
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로봇 동물에 원칙에 따르면 인간은 로봇에게 해야 할 것을 지시하고 그 임무를 어떻게 해야 하는지 지시하지 말아야 한다. 그런데 공장에서는 이런 원칙에 입각해 생긴 우발적인 상황을 수용할 수가 없다. 그러나 인간이 이런 로봇을 사용하는게 더 좋은 상황이 있다. 폐허 속에서 생존자를 찾는 일, 비행기의 블랙박스를 회수하는 일, 지뢰를 탐지하고 제거하는 일, 가동 중인 핵발전소를 수리하는 일, 미지의 지하 및 지하 탐험 등이다. ... 이런 임무를 기꺼이 그리고 잘 수행할 수 있는 것은, 스스로 필요한 정보를 채집하고 임무 수행에 실패할 경우 희생될 위험을 감수할 수 있는 인공적인 개체 뿐이다.
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로봇 동물은 생물체를 자율적이게 만드는 메커니즘을 이해하는 데 이용된다. 그렇다면 그런 메커니즘을 종합해 놓은 동물 로봇은 생물체만큼 자율적으로 움직일 수 있음을 증명해 할 것이다.
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로봇 동물들이 임무를 수행할 때 제작자의 한계를 넘어서기 위해 더욱더 관심을 기울여야 하는 일 주요 기능은 네비게이션과 행동의 선택이다.
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내비게이션이 가능하다는 것은 미지의 환경에 대해 알고 있다는 뜻이며, 흥미로운 장소로 이동할 줄 알고, 위험한 곳이면 피할 줄 안다는 뜻이다. 그리고 미리 감지해 두었던 환경의 특성에 변화가 생길 경우 이 데이터를 계속해서 새롭게 업데이트할 줄 안다는 뜻이다. ... 내비게이션 제대로 실행하기 위해서는 시각 등의 외부 정보와 가속이나 속력 등의 내부 정보가 반드시 필요하다는 사실이다.
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행동의 선별 기능이란 생명을 유지하기 위해 다양한 행동들을 연결하여 행할 수 있는 기능을 가리킨다.
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로봇 동물에게는 멀티태스킹을 비롯해 갖추어야 할 기능들이 아직도 많다. 단체생활, 감정, 에너지 자율성 등이다.
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생명을 규정한다는 것은 겉으로 보이는 자율성을 규정하는 것뿐만 아니라 이 자율성을 생성하는 원칙을 규정한다는 뜻이다.
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살아있는 유기체는 자신에게 필요한 요소들을 환경에서 취하여 유용한 산물로 변화시키면서 '자가 보존'을 할 수 있다. 이 산물의 생산을 조절하면서 '자가 규제'를 할 줄 알고 다른 새로운 유기체 안 해 자신의 특성을 전달함으로써 다소 장기적으로 이전 메커니즘들을 보전하는 방식으로 '자가 번식'을 할 수 있다. 로봇 동물 제작자들은 그렇게 경이로운 기계를 만들어 내지 못했다.
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로봇은 허구를 넘어선 문화이며 지식이다. 지식 탐구를 위한 응용은 연구자와 기업에 따라 윤리적일 수도 있고 비윤리적일 수도 있다. 그러나 이것은 로봇 제작자들만의 특성이 아니다. 인간의 특성이다.
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