최종편집 : 2019.11.22(금) 317호

 

 

 

[사이언스칼럼 ③]4차 산업혁명의 핵심기술(3)

2019.09.06 10:47:01

 

 

4차 산업혁명은 ICT 기반 기술과 첨단 디지털 기술이 빅뱅(Big-Bang)으로 융합되고 ‘사람+장소+사물+제품’이 인공지능 기반으로 초 연결되는 새로운 세상이다.

4차 산업혁명은 이전의 세가지 혁명과 근본적으로 다르다. 사물 인터넷, 클라우드, 빅데이터, 모바일, 소셜미디어 의 ICT 기반 기술에 인공지능, 사물인터넷, 3D 프린팅, 자율주행차 등 첨단 디지털 기술들이 동시 다발적으로 융합하여 일어나는 기술 주도형 사회의 대혁명이라 할 수 있다.본 고에서는 4차 사업혁명의 핵심 기술 8가지에 대해 소개하고자 한다.
 

5. 빅데이터

빅데이터는 다음의 3가지 특징을 가지는 큰 데이터를 일반적인 빅데이터로 정의하고 있는데, 부피가 크고, 변화의 속도가 빠르며, 데이터의 속성이 너무도 다양한 데이터를 지칭한다.

산업계에서 빅데이터를 바라보는 시각은 크게 두 가지로 분류할 수 있다. 하나는 비정형 데이터를 중심으로 효과적으로 데이터를 처리하는 기술과 정형 데이터베이스에서 대규모 저장 시스템을 연구하는 분야이다.
 
지금까지 업계에서 이야기되고 있는 빅데이터는 전자에 속하는 분야이며, 후자의 빅데이터는 기존의 대용량 데이터베이스와 장비 시장을 장악하고 있는 글로벌 기업들을 중심으로 부각되고 있는 기술로 광의의 빅데이터를 의미한다.

빅데이터와 함께 떠오르는 키워드에는 생각하는 기계, 즉 “기계가 사람 대신 기사를 쓴다”, “기계와 사람의 대결”과 같은 기계와 사람을 비교하는 글이 많이 있다.

빅데이터가 지식이라는 키워드를 널리 사용하게 하는 역할을 하기는 했지만, 아직 빅데이터가 지식을 생산하는 시스템으로 보기는 어렵다.

그럼 왜 사람들이 생각하는 기계에 관심을 갖는 것인가 의문이 생긴다.

이것은 사람과 기계가 갖는 차이점에 대해서 이해해야 한다.

사람은 자신의 경험을 바탕으로 정신적으로나 육체적으로 성장한다.

TV 방송 프로그램 중에 ‘생활의 달인’이라는 프로그램이 있는데 한 분야에서 오랜 경험을 가지고 달인의 경지에 오른 사람들을 소개한다.

같은 일을 반복하면서 나름의 방식을 터득하고 남들보다 더 잘하게 되는 것인데, 사람은 같은 일을 반복할 때 항상 같지 않고 조금씩 다르게 수행한다.

이것이 사람들에게 변화를 주고 이렇게 하면 더 쉽게 할 수 있구나 하는 생각을 갖게 된다. 이것이 학습이다.

그런데 기계는 그렇지 못하다. 같은 일을 하면 매번 똑같이 반복한다.

따라서 기계가 계속 변화할 수 있도록 방식을 바꾸고 내부적으로 동작하는 것이 과거의 경험을 반영하는 것이다.

이것이 기계 학습(machine learning)이다. 기계가 사람처럼 생각하고 행동하도록 하는 것이다. 따라서 빅데이터가 만드는 정보를 좀 더 정확하게 하기 위해서는 기계 학습이 병행되어야 하며, 생각하는 기계에 대한 이해도 여기서 출발해야 한다.

기계가 가지고 있는 근본적인 특징은 단순하고 반복적인 일을 잘한다는 것이다. 나쁜 의미로 아무리 반복해도 좋아지지 않는다는 것이다.

그런데 이 근본적인 특징이 항상 나쁘지만은 않다.

사람은 학습에 의해서 발전하고 지능을 넓혀 가지만, 반대로 자신의 생각 때문에 잘못된 판단을 하는 경우도 종종 있다.

예를 들면, 주변 친구들 중에 항상 이 친구가 만지면 컴퓨터가 고장이 나는 친구가 있다.

이 친구가 하는 말은 나는 한 것도 없는데 컴퓨터가 고장 났어 하고 하지만 기계(컴퓨터)는 거짓말을 하지 못한다. 어딘가 잘못된 것이 있다.

사람이 자신의 생각 속에서 스스로의 실수를 의식하지 못할 뿐 기계는 정확하게 반응한다. 기계는 입력에 대한 반응을 보이는 것으로 데이터를 가지고 이야기하지 감정이나 생각을 이입하지 않는다.

데이터가 잘못되어 있다면 결과도 틀리고, 데이터가 정확하다면 결과도 정확한 것이다.

빅데이터는 작은 데이터를 가지고 사람이 자의적으로 해석하는 것이 아니라 많은 데이터를 가지고 정확한 기계적 통계 바탕의 결론을 제공하는 것이다.

빅데이터 특징

6. 지능형 로봇

지능형 로봇은 인간이나 동물이 가진 감각과 유사한 기능을 담당하는 센서공학, 인간의 지능에 가까운 능력을 갖기 위한 인공지능이나 컴퓨터 사이언스, 의수나 의족 등의 의지공학이 융합된 기술 분야이다.

이외에도 기본 능력인 이동기능을 가지기 위한 차륜을 이용한 이동방법이나 뱀이나 전복 등의 이동기능을 모델로 한 무족 이동기술이 연구되고 있으며, 이들은 종래의 학문에 없는 로봇에만 해당되는 새로운 연구 영역이다.

 지능형 로봇 기술

지능형 로봇은 전통적인 기술의 범주를 벗어난 새로운 현대 기술의 한 분야로 그 이해를 위해서는 수학, 물리학, 생체학, 의학 등의 이학 분야와 기계공학, 전기공학, 전자공학, 제어공학, 컴퓨터공학 등의 공학 분야뿐만 아니라 센서/액추에이터 기술, 위치인식 기술, 환경인식 기술, 자율주행 기술, S/W와 H/W 플랫폼 및 System Integration 기술까지 포함된 포괄적인 융합기술이다.

지능형 로봇을 간략하게 정의하면 외부환경을 인식(Perception, Sensing)하고, 스스로 판단(Cognition Intelligence)하여, 자율적으로 동작(Manipulation, Motion)하는 로봇을 지칭한다.

지능형 로봇은 기존의 제조용 로봇과는 달리 인간의 오감(시각, 청각, 촉각, 후각, 미각)과 유사한 여러 종류의 센서(광 음향, 진동/온도/압력, 화학, 맛 센서)가 탑재되고, 임무에 적합하도록 다양한 알고리즘이 적용되어 연구 개발되고 있다.

로봇에 탑재된 여러 가지 센서로부터 현재의 로봇상태 및 주위환경에 대한 상황을 판단하고 자율적으로 동작하는 기능이 추가된 것이다.

세분화하면 상황판단 기능은 환경(물체)인식 기능과 위치인식 기능으로 나뉘고, 자율동작 기능은 조작제어 기능과 자율이동 기능으로 나눌 수 있다.

지능형 로봇은 인간의 골격과 손에 해당하는 기구부와 매니퓰레이터(manipulator), 근육에 해당하는 액추에이터(actuator), 오감에 해당하는 센서, 인간의 두뇌와 같은 기능을 담당하는 제어기 등으로 구성되어 있다.

제어기는 인간의 두뇌와 마찬가지로 로봇에 있어 가장 중요한 요소이다.
 
특히 센서 및 액추에이터 기술은 기본적인 요소기술로서, 인공눈, 초소형 모터, 촉각센서, 인공피부, 마이크로 모터, 인공근육 등 다양한 소재와 함께 기계·전자 분야의 융합기술이 구현되는 분야이다.

현재는 MEMS(Micro Electro-Mechanical System) 기술을 기반으로 한 센서기술과, 인간형 로봇을 위한 조작 이동기술에 필요한 인공근육에 대한 연구 등이 활발히 진행되고 있다.


/이영석 군산대 컴퓨터정보통신공학부 교수

[본 내용은 본사 편집방향과 다를 수 있습니다]

 

 

 

 

 

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