‘C3PO처럼 우리 모두가 기대했던 로봇입니다.’: 왜 아직 인간형 로봇이 우리 집에 들어오지 않았나요? | 과학

나2013년 미국 로봇회사 보스턴 다이나믹스(Boston Dynamics) 그녀는 새로운 로봇을 공개했다아틀라스. DARPA 로봇공학 챌린지에서 공개된 6피트 2인치 크기의 로봇은 고르지 않은 땅을 걷고, 상자에서 뛰어내리고, 계단도 오를 수 있습니다. 그것은 소설에서 자주 묘사되는 비전과 같았습니다. 우리처럼 행동하도록 설계된 로봇은 모든 종류의 일상 작업을 수행할 수 있습니다. 뭔가 시작된 것 같았습니다. 로봇은 우리의 지루하고 지루한 모든 일을 대신하게 될 것이며, 노인 간호인의 역할도 맡게 될 것입니다.

그 이후로 우리는 컴퓨터 비전에서 기계 학습에 이르기까지 인공 지능의 도약을 목격했습니다. 최근 대규모 언어 모델과 생성 AI 시스템의 물결은 인간과 컴퓨터의 상호 작용을 위한 새로운 기회를 열어줍니다. 그러나 연구실 외부의 물리적 로봇은 주로 공장과 창고에 국한되어 안전 케이지 뒤에서 매우 특정한 작업을 수행합니다. 가정용 로봇은 정확히 로봇 Rosie가 아닌 진공청소기와 잔디 깎는 기계로 제한됩니다.

작년에 설립된 영국 정부의 연구 개발 기관인 ARIA(Advanced Research and Invention Agency)의 로봇 공학 프로그램 책임자인 Jenny Reid는 “로봇 몸체는 1950년대 이후로 크게 발전하지 않았습니다.”라고 말했습니다. 컴퓨팅과 소프트웨어 분야에서 일어난 일을 살펴보면, 거의 일어나지 않은 일이 정말 놀랍습니다.”

로봇을 개발하려면 더 많은 자원이 필요하다고 브리스톨 대학의 로봇 공학 및 인공 지능 교수인 Nathan Lepora는 말합니다. 컴퓨터를 가진 재능 있는 사람은 알고리즘을 작성할 수 있지만 로봇을 만들려면 물리적 장치에 대한 액세스가 필요합니다. “그것은 훨씬 느리고 훨씬 더 어렵습니다. 이것이 로봇이 AI에 뒤처지는 주된 이유입니다.”라고 그는 말합니다.

연구실과 기업에서는 수많은 새로운 휴머노이드 로봇이 개발 중이고 일부는 시장에 출시되기 시작하면서 이러한 격차를 메울 수 있기를 바라고 있습니다. 보스턴 다이내믹스는 지난 4월 원래 유압 모델인 Atlas를 중단하고 향후 몇 년 내에 출시할 예정인 새로운 전기 버전을 공개했으며 내년에 현대 공장에서 테스트를 시작할 예정입니다. 오레곤에 본사를 둔 Agility Robotics는 자사의 Digit 로봇이 직업에 대한 대가를 받는 최초의 인간형 로봇이라고 주장합니다. 물류 시설에서 상자 운반엘론 머스크(Elon Musk)는 옵티머스(Optimus) 또는 테슬라 봇(Tesla Bot)으로 알려진 테슬라의 인간과 유사한 로봇이 내년부터 자동차 공장에서 작업을 시작할 것이라고 주장했습니다.

그러나 엄격하게 통제된 환경 밖에서 로봇이 작동하는 모습을 보기까지는 아직 갈 길이 멀다. Reid는 인공 지능의 발전이 현재의 하드웨어로는 더 이상 발전할 수 없으며 많은 작업에서 로봇의 물리적 능력이 중요하다고 말합니다. 생성적 AI 시스템은 시를 쓰거나 그림을 그릴 수 있지만 우리가 절실히 자동화하고 싶은 더럽고 위험한 작업은 수행할 수 없습니다. 이러한 작업을 수행하려면 상자 속의 두뇌 이상의 것이 필요합니다.

에이 유용한 로봇을 설계하는 것은 대개 손에서 시작됩니다. “로봇 공학의 많은 사용 사례는 실제로 물체를 손상시키지 않고 정밀하고 기술적으로 물체를 조작하는 능력에 달려 있습니다.”라고 Reid는 말합니다. 그리고 인간은 이것에 아주 능숙합니다. 우리는 아령 들어올리기에서 달걀 껍질 다루기, 당근 다지기에서 소스 젓기 사이를 본능적으로 전환할 수 있습니다. 우리는 또한 점자를 읽는 능력으로 입증되는 탁월한 터치 감지 기능을 갖추고 있습니다. 이에 비해 로봇은 어려움을 겪고 있습니다. 아리아 프로그램5,700만 파운드의 자금을 지원하는 Challenged World 이니셔티브는 이 문제에 초점을 맞추고 있습니다.

런던에 본사를 둔 Shadow Robot의 이사인 Rich Walker는 로봇 공학 기술에 대한 한 가지 과제는 규모라고 말합니다. 그리고 그는 Camden에 있는 회사 사무실에 다음과 같은 전시물을 전시했습니다. 그림자의 숙련된 손그들은 네 개의 손가락과 한 개의 엄지 손가락, 그리고 너클을 모방한 너클을 가지고 있으며 인간 손 크기입니다. 그러나 손가락은 섬세해 보이지만 손은 인간의 팔뚝보다 훨씬 넓은 로봇 팔에 부착되어 있으며 전자 장치, 케이블, 모터 및 손을 작동하는 데 필요한 모든 것이 포함되어 있습니다. Walker는 “이건 포장 문제입니다.”라고 말합니다.

인간 크기의 손의 장점 중 하나는 인간의 도구를 다루기에 적합한 크기와 모양이라는 것입니다. Walker는 실험실 피펫의 예를 제시하며, 이를 Sugru 성형 가능한 접착제로 수정하여 더욱 인간 친화적으로 만들었습니다. 피펫을 로봇의 손에 직접 부착할 수도 있지만, 이 경우에는 피펫만 사용할 수 있고 가위나 드라이버는 사용할 수 없습니다.

그러나 완전히 인간과 유사한 손이 모든 작업에 가장 적합한 것은 아닙니다. 최신 Shadow Robot 손인 DEX-EE는 좀 이상해 보입니다. 손가락보다 엄지손가락에 더 가까운 세 개의 손가락이 있으며, 인간의 손가락보다 눈에 띄게 크고 촉각 센서로 덮여 있습니다. 이 회사는 알파벳의 AI 연구실인 Google DeepMind와 협력하여 이를 설계했습니다. 이 회사는 강화 학습으로 알려진 시행착오 접근 방식인 반복적인 시도를 통해 물체를 집는 방법을 배울 수 있는 로봇 손을 원했습니다. 그러나 이로 인해 문제가 발생했습니다. 로봇 손은 일반적으로 물체에 부딪히지 않도록 명시적으로 설계되었으며 부딪힐 경우 부서지기 쉽습니다. DeepMind의 연구 엔지니어인 Murilo Martinez는 원래의 능숙한 손으로 실험을 했을 때 “30분마다 힘줄이 부러졌습니다”라고 말했습니다.

DEX-EE는 내구성을 우선시합니다. 비디오 프레젠테이션 망치로 두드리면 세 손가락이 즐겁게 열리고 닫힙니다. 더 큰 크기는 더 큰 릴을 수용하므로 와이어 스트링에 스트레스가 덜 가해지며 최소 300시간 동안 안정적으로 작동할 수 있습니다.

그러나 DeepMind의 연구 과학자인 Maria Bauza는 우리가 로봇과 함께 보내는 시간은 매우 가치 있다고 말합니다. 지난 주 DeepMind는 다음을 설명하는 연구를 발표했습니다. DemoStart라는 새로운 훈련 방법이 방법에는 동일한 시행착오 접근 방식이 필요하지만 실제 로봇 손 대신 시뮬레이션된 로봇 손을 사용하여 시작합니다. 너트와 볼트 조임과 같은 작업을 완료하기 위해 시뮬레이션된 손을 훈련시킨 후 연구원들은 이 학습된 동작을 실제 DEX-EE 손에 전달했습니다. Bauza는 “손은 여전히 ​​수천 번의 실험을 받고 있습니다. 하지만 우리는 처음부터 시작하지 않습니다.”라고 말합니다.

이를 통해 실험 수행에 소요되는 시간과 비용이 줄어들고 다양한 작업에 적응할 수 있는 로봇을 쉽게 훈련할 수 있습니다. 그러나 기술이 항상 완벽하게 전달되는 것은 아닙니다. DeepMind의 시뮬레이션된 로봇 손은 99.6%의 시간 동안 소켓에 플러그를 삽입할 수 있었지만 실제 손은 64%만 그렇게 할 수 있었습니다.

이 작품은 인공지능과 로봇 신체가 어떻게 나란히 진화하고 있는지를 보여주는 사례이다. 로봇은 물리적 상호작용을 통해서만 자신의 환경을 진정으로 이해할 수 있습니다. 결국 Reid는 ChatGPT와 같은 텍스트 생성기 뒤에 있는 대규모 언어 모델이 인터넷에 있는 거대한 공통 인간 언어 모음에서 훈련되었다고 지적합니다. “하지만 딸기를 따거나 샌드위치를 ​​만드는 느낌에 대한 데이터는 어디서 얻을 수 있나요? ”

DeepMind 로봇팀으로서 그는 쓴다“대규모 언어 모델은 나사를 조이거나 신발을 묶는 방법을 알려줄 수 있지만 로봇에 구현된다고 해도 이러한 작업을 자체적으로 수행할 수는 없습니다.”

마틴스는 더 나아갑니다. 그는 많은 AI 연구자들이 꿈꾸는 광범위하고 인간과 동등한 지능인 일반 인공지능(AI)을 달성하려면 로봇이 필수적이라고 믿습니다. 그는 인공지능이 우리 세상이 물리적인 형태를 가질 때만 진정으로 이해할 수 있다고 믿습니다. “내 생각에는 인간의 지능이 우리 몸 없이는 존재하지 않는 것처럼 AGI도 구체화 없이는 존재하지 않습니다.”라고 그는 말합니다.

손은 중요하지만 신체의 한 부분일 뿐입니다. Shadow Robot과 다른 회사들이 손가락에 초점을 맞추고 있는 반면, 점점 더 많은 회사와 연구소가 완전한 인간 로봇을 개발하고 있습니다.

휴머노이드 로봇의 매력은 부분적으로 심리적일 수 있습니다. Walker는 “이것은 우리 모두가 기대해 왔던 로봇입니다. 마치 C3PO와 같습니다.”라고 말했습니다. 그러나 영감의 원천으로 인간의 형태를 사용하는 데에도 논리가 있습니다. Agility Robotics의 공동 창립자이자 최고 로봇 공학 책임자인 Jonathan Hirst는 “우리는 인간을 중심으로 모든 환경을 설계했습니다. 따라서 인간에 가까운 형태를 갖는 것은 움직이고, 조작하고, 이동할 수 있는 매우 좋은 방법입니다.”라고 말합니다. 인간과 공존하라”

그러나 인간 디자인이 모든 직업에 가장 적합한 디자인은 아닐 수도 있습니다. 바퀴 달린 로봇은 휠체어 사용자가 갈 수 있는 곳이면 어디든 갈 수 있으며, 더 어려운 지형에서는 두 다리보다 네 다리가 더 나을 수 있습니다. 보스턴 다이나믹스(Boston Dynamics)의 개 같은 로봇 스팟(Spot)은 어디든 이동할 수 있습니다. 거친 땅이나 계단을 뛰어넘는다 로봇은 넘어지면 스스로 방어할 수 있는데, 두 다리를 가진 로봇은 하기 힘든 일입니다. Boston Dynamics 대변인은 이메일을 통해 “휴머노이드 로봇이 인간과 같은 모양을 가지고 있다고 해서 이것이 이런 방식으로 움직여야 하고 관절의 제약으로 인해 제한되어야 한다는 것을 의미하지는 않습니다.”라고 덧붙였습니다.

현재 휴머노이드 로봇은 여전히 ​​자신의 기반을 찾으려고 노력하고 있습니다. 매력적인 비디오와 세련된 디자인은 사람들에게 자신이 얼마나 능력 있고 신뢰할 수 있는지에 대한 비현실적인 느낌을 줄 수 있다고 브리스톨 대학의 Libora는 말합니다. 보스턴 다이나믹스(Boston Dynamics)가 제작한 영상도 인상적이지만, 이 회사는 로봇이 실패하는 모습을 보여주는 재미있는 영상으로도 유명합니다. 지난 1월 머스크는 로봇의 범위를 확장하겠다는 계획을 발표했습니다. 비디오 공유 셔츠를 접는 옵티머스 – 하지만 예민한 시청자들은 그가 로봇이라는 분명한 징후를 발견했습니다. 원격으로 조종됐어요.

로봇을 실험실이나 산업 환경에서 집이나 공공 장소로 가져갈 때 가장 큰 과제는 안전입니다. 지난 6월 전기전자공학회(IEEE)는 휴머노이드 로봇의 표준을 탐구하기 위한 연구 그룹을 발족했습니다. 공유 공간에 로봇을 두는 것은 보호 케이지에 갇힌 산업용 로봇과는 다른 제안이라고 그룹 회장인 Aaron Prather는 설명합니다. “Amazon 시설이나 Ford 공장의 동료 작업자와 상호 작용하는 것은 다릅니다. 왜냐하면 이 로봇을 사용하여 작업하는 훈련된 작업자이기 때문입니다.”라고 그는 말합니다.[But if] “이 로봇을 공원에 두었습니다. 아이들과 어떻게 상호작용할까요? 무슨 일이 일어나고 있는지 이해하지 못하는 사람들과 어떻게 상호작용할까요?”

Hirst는 소매 부문의 로봇이 다음 단계로 선반에 상품을 보관하거나 뒷방에서 작업할 것으로 예상합니다. Prather는 우리가 곧 테이블을 서빙하는 로봇을 보게 될 것이라고 믿습니다. 그러나 많은 응용 분야에서 로봇을 사용하는 것은 재정적으로 타당하지 않을 수 있습니다. 워커는 배달 로봇의 예를 든다. “비용 효율적이어야 합니다. [compared] “최저 임금을 받는 기간제 계약을 맺고 전기 스쿠터를 사용하는 사람과 함께요.”라고 그는 말합니다.

제가 인터뷰한 대부분의 로봇 전문가들은 설거지, 빨래, 개 산책 등을 할 수 있는 다목적 가정용 로봇은 아직 갈 길이 멀다고 말했습니다. 보스턴 다이나믹스(Boston Dynamics)는 “유용한 휴머노이드 로봇의 시대가 도래했지만 진정한 다목적 휴머노이드 로봇으로 가는 길은 멀고 험난하며 수년이 걸릴 것”이라고 말했다. 노인 인구에 대한 솔루션으로 종종 선전되는 간병 로봇은 특히 어려운 전망이 될 것이라고 Reed는 말합니다. “로봇이 노트북을 안정적으로 분해하거나 샌드위치를 ​​만들어 줄 수 있는 수준까지 도달한 다음 노인을 어떻게 돌볼 수 있을지 생각해 보겠습니다.”라고 그녀는 덧붙입니다. 즉, 로봇이 돌봄 작업을 처리하기를 원하는 경우입니다. 예술이나 시처럼 어떤 역할은 인간적인 손길을 동반한다면 더 좋을 수도 있습니다.