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로봇 강아지 '주잉', 넘어져도 스스로 균형 잡는다...훈련 방법은?

    • Travis 기자
    • |
    • 입력 2021-01-11 17:26
    • |
    • 수정 2021-01-11 17:26
[출처: Zhejiang University]

로봇 업계에서 사족 보행 로봇 강아지를 이야기할 때, 대표적으로 언급되는 기업은 최근 현대에 인수된 미국 로봇 개발 기업 보스턴 다이나믹스다. 보스턴 다이나믹스는 사족보행 로봇 '스팟(Spot)'이 경사로에서도 균형을 잡고 걸어 다니는 모습을 선보이며 대중을 놀라게 했다.

일반적으로 로봇 공학 분야에서 로봇의 움직임과 균형을 잡도록 하기 위해 개발자가 직접 코드를 작성해야 한다. 그러나 매셔블, 와이어드 등 여러 해외 매체가 중국 저장대학교와 스코틀랜드 에딘버러대학교 연구진이 특별한 방식으로 로봇 강아지 '주잉(Jueying)'이 스스로 균형을 잡도록 훈련한 사실을 소개했다.

가상훈련으로 로봇 트레이닝한다?
에딘버러 대학교 리 지빈(Zhibin Li) 박사 연구팀은 주잉을 효율적으로 훈련하기 위해 가상 로봇 강아지 소프트웨어를 이용했다. 연구팀은 8가지 전문 알고리즘을 이용해 학습 구조를 개발했다. 로봇 강아지에 복잡한 행동을 알려주기 위한 목적이다.

연구팀은 알고리즘과 딥 뉴럴 네트워크로 로봇 강아지 컴퓨터 모델에 걷는 법, 몸의 균형을 바로잡는 법 등을 터득하도록 훈련했다. 그리고, 강화학습도 함께 훈련했다. 가상 로봇 강아지가 훈련을 제대로 수행하면 디지털 공간에서 일정한 보상을 하고, 제대로 행동을 하지 못하면 약간의 벌을 주는 방식으로 훈련했다.

리 박사는 "인공지능(AI) 접근 방식은 로봇의 경험을 포착하며 행동을 학습한다. 반면, 가상 로봇 강아지 훈련은 실제 상황에서 발생할 수 있는 모든 시나리오를 설정하고, 여러 환경을 설정해 훈련한다"라고 설명했다.

전문 알고리즘을 훈련한 뒤에는 모든 알고리즘을 하나로 합쳐 움직이도록 로봇 강아지 '주잉'을 훈련했다. 그리고, 연구팀은 가상훈련에서 학습한 내용을 실제 로봇에 전송했다. 가상 환경에서 훈련을 받은 알고리즘 덕분에 주잉의 인공 뇌는 달리는 법, 회전하는 법, 균형을 잡는 법 등 각각의 알고리즘의 능력에 접근하며 행동한다.

또, 주잉의 뇌에서 코치 역할을 하는 알고리즘은 AI와 협력해 로봇 강아지가 제대로 움직이도록 도움을 준다. 이 덕분에 연구팀이 주잉을 막대기로 밀쳐서 넘어뜨렸을 때, 주잉은 순식간에 스스로 균형을 잡고 일어서는 모습을 보였다.

전문가의 설명
우선, 리 박사는 이번 로봇 훈련 과정과 관련, "아기가 걸음마를 배우는 것과 마찬가지로 로봇은 단순히 지시만 따라 움직이면, 환경에 쉽게 적응할 수 없다. 실제 세계의 힘과 표면의 미끄러움 정도 등은 항상 예측할 수 없다. 단순한 지시에 따라 움직이기만 한다면, 상황에 따라 움직임을 수행하는 능력에 차이가 발생할 것"이라고 말했다.

이어, 그는 "주잉이 효율적으로 움직임을 터득하도록 도움을 주기 위해 사람과 같은 방식으로 시행착오를 겪으며, 걷는 법을 배우는 것이 해결책이다. 각종 상황을 예상하면서 유연함과 적응력을 함께 결합해, 과거에는 어려움이 있었던 여러 움직임을 효율적으로 수행하게 된다"라고 설명했다.

그렇다면, 가상 환경 연구에 대한 또 다른 전문가의 의견은 어떨까?

서던캘리포니아대학교 생체 의학 공학 박사 알리 마르자니네자드(Ali Marjaninejad)는 가상 환경을 이용한 로봇 훈련은 실제 상황에서 마주할 예상치 못한 상황에서 필요한 작업을 수행하는 데 도움을 줄 유용한 대안이라고 평가했다.

또, 그는 가상훈련이 실제 환경에서 작업 처리 과정의 효율성을 향상하기 위한 훈련에 필요한 계산 작업 수가 줄어들고, 훈련 과정의 어려움도 줄어드는 데 도움이 된다는 점도 함께 언급했다.

Travis 기자

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