휴머노이드는 어떤 원리로 동작하는걸까?

어릴적 부터 인간과 감정을 공유할 수 있는 로봇이 있으면 좋겠다는 생각을 종종 했다. 로봇의 형태는 큰 의미가 없다고 생각했지만 최근에 등장하고 있는 인공지능과 결합된 휴머노이드에 관심이 생겼다. 과거 ‘인류를 파괴하겠다’고 밝혀 큰 논란을 일으킨 인공지능 로봇 ‘소피아’를 중심으로 인간과 유사한 외모를 가진 휴머노이드는 어떤 원리로 움직이고 생각할까. 소피아는 어떤 알고리듬으로 작성되어 인류를 파괴하고자 하는 의지를 드러냈던 것일까? 인공지능과 결합된 휴머노이드가 어떻게 동작하고 어떻게 활용되는지 알아보았다.



왜 인간형일까?

항상 의문을 가졌던 부분이다. 굳이 로봇이 인간과 유사한 형태를 해야하는 이유에 관해서. 위기 상황에서 이용되는 로봇들, 인간이 할 수 없는 로봇들마저 인간 형태를 띄어야 하는 이유가 늘 궁금했다. 필자는 그 이유가 어릴때 떠올린 생각처럼 단순히 감정을 공유하기 위한게 아닐까 하는 수준 낮은 생각을 했다.

로봇이 어떻게 생겼느냐가 어디서 활용되는가를 결정할 수 있다. 일상속에서 이용되는 계단이나 문을 포함한 다양한 물체는 인간이 인간을 위해 설계한 것이다. 로봇이 이런 환경 속에서 사람을 도우려면 인간과 유사한 형태를 지니고 있어야 한다. 그래서 휴머노이드는 더욱 인간과 유사할 수 있도록 발달되어야 한다.

우선 이 글에서 다뤄지는 휴머노이드는 인간을 위기상황에서 구해주는 로봇이 아닌 사람의 말을 이해하고 답해야하는 페퍼와 소피아와 같은 인간 상호작용에 중점을 둔 로봇에 초점을 두었다. 또 두 휴머노이드에 들어있을 기술에 먼저 초점을 두었는데, 음성인식 기술이 적용되어 있을거라 생각되었다. 최근에 널리 사용되는 애플의 시리, 아마존의 알렉사, 구글의 어시스턴트등 음성인식 기술은 어떤 원리로 동작하고 있는가.


음성인식 기술

현재 등장하고 있는 음성인식 기술도 딥러닝을 기반으로 발달하고 있다. 딥러닝을 기반으로 혁신적인 성능을 보이고 있는 이 음성인식 기술은 클라우드 서버와 고성능의 GPU를 기반으로 눈부신 발전을 거듭할 수 있었다. 음성인식의 아직 해결하지 못한 과제는 등록되지 않은 어휘와 억양이나 사투리에 따라서 인식이 불가능 하다는 점에 있다.

가장 널리 사용되고 있는 음성인식 알고리듬은 음향모델로 소리단위를 딥러닝 기술로 학습해서 지식화해 놓고 디코더에서 사용 한다. 언어 모델은 단위나 어휘적 쓰임새를 학습해 지식으로 가지고 있는데 예를 들어 ‘아버지’라는 어휘 다음에 ‘는’, ‘이’, ‘를’ 등과 같은 어휘가 어느정도의 확률로 나타날 수 있는가를 나타내는 통계적 모델이 일반적으로 적용된다.


챗봇

소피아가 사람의 말을 들었다면 대답을 해야한다. 정확히 소피아에게 어떤 알고리듬이 적용되어 있는지 알 수 없지만. 이는 챗봇에 활용되고 있는 인공지능을 통해서 해결이 가능해 보인다.

챗봇은 열린 대화를 하는 경우 인공지능을 적용하고 닫힌 대화를 하는 경우에는 적용하지 않아도 무방하다. 열린 대화는 일상속에서 발생하는 정확한 답이 없는 대화를 뜻하는 것으로 주로 열린 대화가 진행되는 소피아에게는 인공지능 ‘보이스 봇’이 적용되어야 한다.

열린 대화에서는 상대방의 의도를 파악하는 과정을 거쳐야 하는데 상대방이 특정한 말을 했을 경우 그 의도를 파악하기 위해 적게는 수십 많게는 수백 개의 문장으로 러닝시키고 그와 유사한 패턴이나 맥락이 있으면 의도를 파악해서 답변을 하게된다.


활용

일본 소프트뱅크 로보틱스의 ‘페퍼’는 주변 환경 인식을 위해 25개의 센서와 3D센서를 갖추고 있다. 사람이 말하는 음성의 억양이나 톤 등을 기반으로 사람의 감정을 파악할 수 있다. 손님에게 인사하고 길을 안내해 주는 등의 고객 응대를 하며 손님과 눈을 맞추고 흥미로운 대화를 하는 등 비즈니스 분야에서 사용되고있다.

프랑스 알데바란 로보틱스가 개발한 소형 휴머노이드 로봇인 ‘나오’는 교육용으로 활용되고 있으며 자폐아 치료에도 활용되는 등 소셜 기능이 강화되었다. 자폐아는 다른 사람의 대화에서 예측이 어렵기 때문에 언어 장애가 발생하는데 인공지능 로봇의 경우는 일정한 패턴을 보이기 때문에 자폐아의 언어 능력 향상에 큰 도움을 주고 있다.

홍콩 헨슨 로보틱스의 인간형 휴머노이드인 소피아는 많은 논란을 일으키며 약한 인공지능인지 강한 인공지능인지 갑론을박이 이어지고 있는데 사우디아라비아 정부로부터 세계 최초로 시민권을 받은 로봇으로 스스로 사고하며 문제를 해결할 수 있는 컴퓨터 기반의 인공지능이다. 이는 인간이 하는 지적인 활동을 대체할 수 있다고 알려져 있다.


결론

기존에 개발된 휴머노이드는 인간처럼 움직이는 것을 중심으로 위기 상황에 처한 인간을 돕는 활동을 주로 했으나, 이 휴머노이드의 구조와 움직임에 음성인식 기술과 챗봇(소셜 기능)이 추가된 인간 상호작용 중심의 휴머노이드는 비즈니스 시장에서 활동하거나 교육분야에서 활용되기도 하는 등 폭 넓은 분야에서 이용되고 있고 앞으로의 발전이 무궁무진하다.

WRITTEN BY

배진오

웹 개발자 지망생
im@baejino.com

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