모든 동물은 신체에 손상을 입어도 빠른 시간 적응할 수 있는 능력을 갖췄다.

개들은 다리 한 쪽에 부상을 입어도 프리스비를 점프해 잡을 수 있으며, 인간 역시 발목을 접질러도 빠른 시간 적응해 최적화된 대응 방법을 찾는다.

이러한 생명체에 영감을 얻어 개발된 로봇이 화제를 모으고 있다. 미국 와이오밍 대학교(University of Wyoming) 연구팀이 개발한 로봇들은 부상 후 2분 내 새롭게 적응할 방법을 찾는다.

동영상에서 여섯 개의 다리로 움직이는 로봇은 다리 두 개가 손상되어도 보행을 지속하며, 팔에 손상된 모터를 여러 개 가진 로봇은 새로운 학습을 통해 옮겨야 할 물체를 정확하게 위치시킨다. 상황에 따라 알맞은 대응 알고리즘을 구현해 내는 학습 능력이 적용된 것이다.

프랑스의 피에르와 마리 퀴리 대학교 출신인 앙투안느 큘리(Antoine Cully) 등이 협력해 성과를 낸 이번 연구 결과는 영국의 권위 있는 학술지 네이처(Nature)에 발표됐다.

로봇은 실험 전, 공간에 대한 상세한 맵 제작을 위해 스스로 컴퓨터 시뮬레이션을 이용한다. 이는 로봇이 수행할 수 있는 여러 가지 움직임과 이에 대한 예측 값에 대한 직관력이다. 만약 로봇이 데미지를 입게 되면 이런 직관력을 이용해 보상적인 거동을 신속히 발견하게 된다. 학습 알고리즘이 이용되기 때문이다. 그리고 이 새로운 알고리즘은 “지능적인 반복행동과 오류(Intelligent Trial and Error)”라고 명명된다.



이 알고리즘은 맴-엘리트(MAP-Elites)라고 불리는 새로운 형태의 진화 알고리즘(evolutionary algorithm)과 손상에도 불구하고 거동의 효율적 탐색을 위해 이전 지식을 활용하는 ‘베이스 최적화 알고리즘(Bayesian optimization algorithm)’을 포함하고 있다. 

논문의 저자 앙투안느 큘리는 “손상을 입으면 로봇은 마치 과학자가 된 것처럼 행동한다”며 “원활히 동작할 수 있는 다른 움직임에 대해 예측 값을 가지고 있으며 이를 시험해 성공적인 결과를 도출한다”고 전했다. 

그는 또 “로봇이 시도하는 여러 행동은 새로운 실험을 하는 것과 유사하다. 대응을 위한 움직임이 적합하지 않으면 새로운 형태의 액션을 취할 정도로 영리함을 갖췄다”며 “뒷다리를 이용해서 보행이 원활하지 않으면 로봇은 다음에 앞다리를 이용한 보행을 시도하게 된다. 절름거리면서 걷다가 효율적으로 걷는 상태로 전환되기까지 약 2분 정도가 걸린다는 것은 매우 놀라운 일”이라고 연구 성과에 대해 설명했다.

이번 로봇 연구개발에 새롭게 적용된 알고리즘은 미래 로봇 개발에 큰 도움이 될 전망이다.