D-Bug_강병수

[로봇공방 워크숍]

4차

(강연) Understanding Minds through Synthesis : A Neuro-Robotics Research Project / 준타니(KAIST 전기 및 전자공학부 교수)

(워크숍) 액션 프로젝트 : 아두이노와 센서_곤충 로봇 제작 워크숍 / 강병수
(Media Artist)

일시 : 2014년 5월 31일 토요일 오후 1시 30분~
장소 : 타작마당

주최 : 아트센터 나비


로봇공방 4차 워크숍은 KAIST 전기 및 전자공학부 준타니 교수를 초대하여 인지과학 관점에서 바라본 로보틱스에 대한 강연과 강병수 작가와 함께 하는 ‘액션 프로젝트 : 아두이노와 센서를 활용한 곤충 로봇 제작 워크숍’을 진행하였다.

[리뷰]

1부 : Understanding Minds through Synthesis : A Neuro-Robotics Research Project

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​  로봇공방 참여 작가들과 KAIST 전기 및 전자공학부 준타니 교수의 대화 장면

인지(Cognitive)라는 것은 지식이고 지식은 주체와 세계의 관계를 파악하는 것을 의미한다. 인지과학은 주관적인 나의 마음이 객관적인 세상과 어떻게 연결되는지, 뇌를 통해 세상을 인식하고 행동을 통해 세상에 반응하는 주체의 뇌와 행동, 마음을 연구하는 학문이다.

과학적인 방법론 이전에 마음에 대한 탐구는 철학의 영역이었다. 이 때 마음에 대한 탐구는 지식은 인간의 이성과 논리를 따른다는 합리론(Rationalism)과 감각에 의해 얻은 경험에 따라 축적된다는 경험론(Empiricism)으로 분리되었다.

합리론에 따르면 이성과 논리는 인간이 가진 고유한 능력이기 때문에 인간은 경험하지 않아도 선험적으로 무엇인가를 알 수 있다는 입장이다. ‘나는 생각한다, 고로 존재한다(Cogito, ergo sum).’ 즉, 외부의 경험이 허상이어도 생각하는 주체는 존재해야 한다고 말한 데카르트가 유명한 합리론자의 예로 들 수 있다.

반면 로크는 경험론의 입장에서 모든 지식은 관념(ideas)의 복합이며 인간은 태어날 때 빈 서판(라틴어 tabula rasa)처럼 지식이 없는 백지 상태이지만 마치 조각칼이 서판에 흠집을 내듯 외부의 경험을 통해 점점 인간에게 지식으로 새겨진다고 비유한다.

인지과학은 그 특성상 심리학, 신경과학, 인공지능, 로보틱스, 언어학의 꾸준한 발전을 가능하게 하였고 과학기술에 대한 시대적인 요구는 인간과 인공지능, 로봇의 연결에 초점이 맞추어져 로보틱스의 연구에서도 인간 감각과 지각, 운동 기술이 결합된 로봇 개발이 가속화되고 있다. 융합과학기술로서 인지과학은 인공지능 시스템, 로봇에서 형태의 기계적인 지각(machine pattern recognition)과 움직임의 제어, 감각과의 연결에 집중한다.

준타니 교수가 이끄는 연구팀도 인간의 뇌를 추상화시킨 모델을 제안하고 센서를 통해 사람의 촉각이나 시각과 같은 환경 정보를 받아들인 로봇이 손이나 모터 근육을 이용하여 인간에 의해 미리 학습된 구조, 기능, 인지된 정보를 통해 다음 단계에서 어떻게 행동할 지 스스로 예측하고 움직일 수 있도록 시뮬레이션한다.

예를 들어, 하나의로봇(joystick)의 movement를 통해서 neural network가 움직임을 학습하면 안정적인 dynamic pattern이 나타나는데 이 때 안정적인 dynamic patten이 나타난다는 것은 로봇(joystick)이 학습을 완전히 제대로 했다는 것을 의미한다. 그런데 다른 움직임을 재학습시키면 로봇(joystick)은 처음의 prediction과 다르기 때문에 저항하게 되지만 지속적인 외력을 가하게 되면 neural network가 처음과 다른 움직임에 재적응하여 dynamics가 새롭게 변하게 된다.

준타니 교수팀의 연구는 로봇에 초기의 움직임을 입력했을 때 어떤 continuous한 패턴을 생성해내는지를 확인하고 여러 가지 경우의 수에 대한 추가적인 움직임을 주었을 때 로봇이 학습하지 않았던 것도 일반화해서 스스로 행동할 수 있다는 점을 발견하는 데에 있다.
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준타니 교수 연구팀의 Neuro-Robotics Research Project를 설명하는 장면

최근 로봇공학 분야에서 주목할 만한 기념비적인 연구 성과가 발표되었다.

첫 번째는 일본 통신업체 소프트뱅크(대표: 손정의)가 6월 5일 발표한 인간의 감정을 느낄 수 있는 말하는 로봇 ‘페퍼(Pepper)’이다. 페퍼는 사람의 표정이나 목소리의 상태를 분석하여 감정 상태를 추정한다고 있다는 점에서 인간과의 커뮤니케이션이 가능한 로봇으로 주변 상황을 파악하여 독자적으로 판단하고 행동하는 알고리즘을 탑재하고 있으며 내년 2월 시판할 예정이라고 한다. 사랑, 감정, 마음을 지닌 로봇이 우리에게 더 가까이 다가오고 있다.

두 번째는 인간처럼 생각하는 인공지능을 판별하는 튜링테스트 통과 사례가 영국 왕립학회가 개최한 튜링테스트 2014에서 나왔다는 소식이다. 1950년 앨런 튜링의 논문 게재 이후 64년 만에 공상과학 영화에서 등장했던 인간처럼 생각하는 인공지능의 성공 사례가 현실에서 나타난 셈이다. 영국 레딩대학교(University of Reading) 시스템공학부 연구진들이 러시아에서 개발한 유진 구스트만(Eugene Goostman)이라는 슈퍼 컴퓨터의 ‘유진’이라는 프로그램이 튜링 테스트를 통과했는데 ‘유진(컴퓨터)’은 5분 길이의 사람과의 텍스트 대화를 통해 심사위원 중 33% 이상에게 진짜 인간이라는 확신을 심어 주었다고 한다. 인간과 자유자재로 대화하는 똑똑한 로봇의 개발이 현실이 되고 있다.


* 튜링테스트(turing test) : ‘기계가 생각할 줄 아는 가(Can Machines Think)?’라는 질문에 답하기 위한 기준으로 영국 전산학자 앨런 튜링이 1950년대 철학 학술지 <마인드(Mind)>에 게재한 ‘컴퓨팅 기기와 지능(Computing Machinery and Intelligence)’에서 제안한 방법으로 기계가 인간과 얼마나 비슷하게 대화할 수 있는지 기계의 사고 능력을 판단하는 테스트. 사람과 컴퓨터가 대화하고 있지만 사람이 대화하고 있는 상대가 컴퓨터인지 사람인지 구분할 수 없다면 컴퓨터가 생각하는 능력이 있다고 봄.

지식 사회가 고도화되고 IT가 발전함에 따라 인지과학과 타 학문의 융합 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 특히 인지 로보틱스 연구는 인간-로봇의 상호작용, 사회적 로봇, 정서적 로봇, 자아 의식적 로봇의 개발을 더욱 가속화할 것으로 판단된다. 사회기술의 연결이 미래 사회 인간들의 행복한 삶 추구에 긍정적으로 기여하기를 기대해본다.

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2부 : 액션 프로젝트_아두이노와 센서를 활용한 곤충 로봇 제작 워크숍

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빛 감지 센서, 진동모터, 버저, Led, 저항 등 재료를 소개하고 있는 강병수 작가

▶ 재료 소개

OHP 필름, 감광기판, LED, 수은건전지, 에칭파우더, 마이크로컨트롤러(ATtiny85), 밝기 감지 센서, 저항(100K), 배터리, 버저 모듈, 진동모터

​▶ 제작 순서​
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1. 재료를 준비한다.
PCB 기판을 만들기 위해 필요한 부품사진(위에서부터 회로가 인쇄된 OHP 필름, 감광기판, LED, 수은건전지), ​에칭을 위해 필요한 액체를 담을 통(현상액, 물, 에칭액), 에칭액을 만들기 위해 가루형태로 된 에칭 파우더

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2. 에칭파우더를 통에 담고 뜨거운 물을 넣어 뜨거운 에칭액을 만든다.
3. 감광기판에 인쇄된 OHP 필름을 올려놓고 LED 빛을 쏘아 현상한다.
4. 기판을 현상액에 담그고 패턴 이외의 부분이 금색(동판 원래의 색)이 될 때까지 현상한다.

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5. 현상이 완료되고 더 이상 현상이 되지 않도록 물에 씻어낸다.

6. 현상된 기판을 준비된 에칭액(에칭파우더와 뜨거운 물을 희석한)에 넣는다.
(에칭 작업(남은 부분의 부식현상)이 50% 정도 진행된 모습)
7. 더 이상 부식이 일어나지 않게 물로 씻어내고 에칭 작업을 완료한다. (에칭 완료 모습)
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8. 기판의 외부를 줄 작업을 통해 다듬는다.
9. 기판을 고정하고 핸드 드릴러로 구멍(1mm)을 뚫는다.
10. 드릴링(구멍뚫기)을 마무리한다.

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11. LED 부품을 배치하고 납땜한다.
12. 납땜 후 나머지 선을 리드커터로 잘라낸다.
​13. 마이크로컨트롤러(ATtiny85)를 고정하기 위한 소켓을 기판에 위치하고 납땜한다.

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14.벌레의 다리 역할을 하며 밝기 감지 센서와 동작되어 센서 값을 보내주는 역할을 하는 저항(100K)을 준비한다.
15. 저항을 기판에 배치하고 납땜한다.
16. 배터리를 고정하기 위한 배터리 홀더를 기판에 위치시키고 납땜한다.

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17. 벌레 로봇의 눈 역할을 하는 밝기 감지 센서를 준비한다.
18. 밝기 감지 센서를 위치시킨다.
19. 뒤집어서 밝기 감지 센서의 높이를 고정하고 납땜한다.

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20. 소리를 내는 모듈인 Buzzer 모듈을 납땜한다.
21. 벌레 로봇을 움직이게 하는 진동모터의 와이어를 고정하기 위해 납땜한다. (납땜 완료 모습)
22. 진동모터를 기판에 고정하기 위해 글루건을 묻힌다.

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23. 마이크로 컨트롤러(ATtiny85)를 칩의 점이 표시된 부분이 벌레의 위쪽 방향으로 위치시킨다.
24. 벌레 로봇의 더듬이 역할을 하며 전원(On Off)역할을 위해 라운드 소켓을 테프론 선에 납땜한다.
(라운드소켓과 테프론선이 결합된 모습)
25. 벌레 로봇에 준비된 테프론선을 납땜한다.

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26. 벌레 로봇이 완성된 모습 (아랫면, 옆면, 정면)

​* 워크숍 풍경

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​감광기판에 인쇄된 OHP 필름을 올려놓고 LED 빛을 쏘아 현상 작업 중인 엄윤설 작가, 이정태 대표

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​핸드 드릴로 기판에 구멍을 뚫고 있는 김용승, 김용호 작가

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​납땜 중인 전유진 작가와 돕고 있는 강병수 작가
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납땜에 집중하고 있는 이은상 작가

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​100% 제작 성공, 완성된 벌레 로봇의 모습

강병수 작가에 대해 더 궁금하신 점이 있다면 아래 홈페이지 방문을 추천드립니다.

http://www.bbaanng.com

http://hellogeeks.kr/

*리뷰 작성 : 이연경 학예연구원

 

* D-Bug 소스코드 / 회로도

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