슈퍼인간의 탄생 03> 센서 기술로 사이보그를 실현

쓰쿠바대학교에서 설립한 벤처기업으로 도쿄증권거래소 마더스에도 상장된 사이버다인(CYBERDYNE)이 개발한 로봇 슈트 ‘HAL(Hybrid Assistive Limb)’은 병으로 인해 신체가 마비되는 등 도우미가 필요한 환자가 많은 의료분야 등에서 실용화 단계로 나아가고 있다. 일본에서는 후생노동성으로부터 의료기기로 제조‧판매할 수 있는 허가를 받았다. 또한, 독일 등 유럽에서도 의료기기로서의 특허권을 취득했다. 간호 현장이나 재활의학용으로 이용할 예정이라고 한다.
 
HAL의 핵심 기술은 인간에게서 파워 슈트로 입력을 원활하게 하는 ‘근전(筋電) 센서(EMG sensor)’라고 할 수 있다. 근전 센서란 인간이 근육을 움직일 때 발생하는 미세한 전압을 계측하는 센서를 말한다. 최근 이 센서 기술과 받은 신호를 처리하는 기술이 비약적으로 발전하였다. 과거에는 뇌파나 심전도를 측정할 때 대부분 끈적이는 페이스트를 바르고 전극을 연결했다. 그리고 한때 유행했던 기기로 전극을 배에 붙이고 EMS(전기적 근육자극)로 복근을 단련하는 기기라든가, 어깨에 붙여 어깨 결림에 효과적인 패드 등이 있는데 이는 대개 겔(Gel) 모양의 전극이다. 이것은 피부를 촉촉하게 유지하여 안정적으로 근전을 측정하거나 조직에 전류를 흐를 수 있게 한다.

한편 최근에 ‘활성 전극(active electrode)’이라는 새로운 기술이 등장하였다. 자세한 설명은 생략하지만, 표면의 전기저항이 높아도 안정적으로 근전이나 안전위(眼電位), 뇌파 등 생체신호를 계측할 수 있는 기술이다. 따라서 이제는 생체 계측을 실험실 밖에서도 손쉽게 쓸 수 있게 된 것이다. 그리고 전제조건으로 컴퓨터에 의한 신호처리와 제어가 있다. 센서가 취합한 데이터의 특징을 추출하고 학습을 통해 신호를 분류하거나, 데이터의 이력을 토대로 동작을 예측하여 불편함 없이 동작을 지원하는 기술이 등장한 건 대단한 사건이다. 이러한 기술들이 거듭 등장하면서 파워 슈트가 최근 들어 주목받기 시작했다.

사이보그와 증강신체의 차이
필자가 연구한 ‘증강인간공학’은 인간이 천부적으로 타고나는 운동과 감각, 그리고 지적인 처리기능을 과학 기술의 힘을 빌려 물리적, 정보적으로 증강하려는 연구개발 영역이다. 따라서 증강신체란 과학기술을 통해 신체의 기능을 한층 업그레이드하는 것을 의미한다. 비슷한 개념을 띠고 있는 낱말로 ‘사이보그(Cyborg)’가 있다. 사이보그라면, 이시노모리 쇼타로의 만화 『사이보그 009』라는 명작이 있는데 거기에 등장하는 주인공들처럼 신체에 인공물을 끼워 넣어 한층 기능을 강화한 것을 의미한다. 사전을 찾아보면 사이보그란 낱말의 뜻은 ‘(Cybernetic Organism에서) 동물, 특히 인간의 생체 기능 중 중요한 부분을 전자기기 등으로 대체해 놓은 것’이라 나와 있다. 여기서 등장하는 ‘사이버네틱 오르가니즘’이란 ‘생명을 유지하는 데 관련 있는 기관(Organ)’과 ‘생물과 기기를 제어할 수 있는 기술(Cybernetics)’을 융합한 것을 일컫는다.

사이보그와 증강신체를 명확하게 구분하기란 어려운데 필자는 증강신체를 옷이나 신발처럼 ‘비침습(非侵襲)적’이며 ‘탈착(脫着)이 가능한’ 것이며 ‘장착(裝着)하면 신체와 하나가 되는 것’으로 정의하고자 한다. 원래 인간의 신체가 아닌 인공물은 인공신장 등과 같이 신체에 삽입하면 그것으로 신체 일부가 되고, 한번 신체에 삽입하면 쉽게 탈착할 수 없어 증강하기가 어렵다. 하지만 증강신체는 파워 슈트처럼 손쉽게 탈착할 수 있고 나아가 과학기술의 진보를 통해 더욱 증강된 신체를 획득할 수 있다. 데라사와 부이치의 만화 『코브라』의 주인공은 왼팔에 사이코건(Psycho Gun)을 장착한 우주해적인데 일견 보기에도 사이보그 같다. 그러나 사이코건은 탈착이 가능하므로 증강신체이다. 이와 관련하여 『피터팬』에 등장하는 후크 선장도 한쪽 손의 후크 부분은 탈착할 수 있다.

※저자소개_이나미 마사히코(稻見昌彦)
도쿄대학 대학원 정보이공학계 연구과 시스템정보학 전공교수, MIT 대학 객원과학자, 게이오대학 대학원 미디어디자인 연구과학교수 등을 거쳐서 2015년 11월 현재 재직중. 인간증강공학, 자유자재화기술, 인터테인먼트 공학 전공. 광학미채, 촉각증강장치, 동체시력증강장치 등, 인간의 감각과 지각에 대한 각종 기술 개발과 참여. 초인스포츠협회의 공동대표 역임. 미국 ‘타임’지의 ‘Coolest Invention of the Year’를 수상.

연재는 총 10회로 3월 10일까지 매주 3회 연재됩니다.
SF매니아와 로봇, 인공지능에 관심이 있는 독자라면
매주 월, 수, 금을 기다려 주세요^^

<연재 목차>
01> SF를 통한 영감
02> 목적(WHAT)과 수단(HOW)의 작용
03> 센서 기술로 사이보그를 실현
04> 의수도 보철에서 증강으로
05> 영화 매트릭스 같은 인공외골격
06> 새로운 신체를 받아들이는 뇌
07> 마치 영화 슈퍼맨처럼…
08> 사용하기 편한 인간형의 신체
09> 신체를 교환하다
10> 누군가의 신체에 올라타다

『슈퍼인간의 탄생』 출간 전 연재 이벤트(~3/14 마감)
기대평 댓글을 달아주세요. 출간 전 연재 종료 후 3명을 추첨해
『슈퍼인간의 탄생』을 1권씩 보내드립니다.

세창인문산책 2월 네 번째 강연회

2017년 2월 21일, 책거리 공간산책 2층

2월의 세창인문산책 강연회 주제는 '자크 라캉'입니다. 1강에 이어 2강은 21일에 열립니다.
세창인문산책 강연은 철학을 주된 주제로 다루므로 약간은 어렵다 느끼실 수도 있습니다.
사전에 관련 서적이나 강연자의 저서를 읽어 오시면 더욱 유익한 시간이 됩니다.

사전예약을 하실 분은 여기를 클릭하세요^^ 

『슈퍼인간의 탄생』 02> 목적(WHAT)과 수단(HOW)의 작용

영화 《2001: 스페이스 오디세이(2001: A Space Odyssey)》의 한 장면

엔터테인먼트나 창작 작업(픽션)에서 영감을 얻어 인간공학에 관한 연구 작업이 발전하는 경우도 있지만, 반대로 과학기술 연구 과정에서 얻은 영감으로 창작 작품이 만들어지는 경우도 있다. 가령 1968년 미국에서 개봉된 스탠리 큐브릭의 명작 《2001: 스페이스 오디세이》에 MIT(매사추세츠 공과대학)의 천재 컴퓨터 과학자인 마빈 민스키가 자문역으로 참가했던 사실은 유명한 일화이다. 이 작품에 등장하는 인공지능 컴퓨터 ‘HAL9000’은 SF와 연구 작업이 상호작용한 결과이며, 이후 A.I.(Artificial Intelligence: 인공지능)에 대한 연구의 방향을 결정짓고 A.I. 이미지의 원형으로 자리매김한다. 한편 민스키는 1970년에 설립한 MIT 인공지능 컴퓨터 과학연구소의 창립자 중 한 사람으로 활약하였다.
  
문제는 SF와 연구 작업이 공존하면서도 역할분담이 가능하냐는 점이다. 영화나 애니메이션 등 SF작품을 보고 등장하는 인물이나 사물을 그대로 만들려고 하는 연구자가 있을 것이라 여긴다면 오해다. 확실히 SF작품에서 영감을 얻어 연구한 결과, 기술이 탄생할 수 있었다고 보는 게 설득력이 있다. 그러나 연구 작업과 창작(픽션)은 특별한 몇몇 경우를 제외하고는 대부분 직접 결부되어 있지 않다. 왜냐하면 ‘만들고 싶은 것(WHAT)’은 창작을 통해 묘사할 수 있지만 ‘어떻게 만들어 낼 것인가(HOW)’라는 문제까지는 제시할 수 없기 때문이다. 따라서 만들고 싶은 것(WHAT)을 어떻게 만들어 낼 것(HOW)인지는 연구자의 능력에 달려 있다.

필자의 경험으로는 ‘공각기동대’에서 묘사하고 있는 ‘열광학미채’라는 목적(WHAT)을 당시 연구하고 있던 ‘재귀성 투영기술’ 등 입체영상과 ‘강막투영형(綱膜投影型) 디스플레이’라는 수단(HOW)과 결부시켜 배경을 실시간으로 사람 몸 위에 입체적으로 비추면 마치 몸이 투명하게 보일 수 있을 것이란 영감에 도달할 수 있었다.

 1973년부터 방영된 TV 애니메이션 《도라에몽(ドラえもん)》의 한 장면.

실현하려는 의지가 중요하다
SF작품은 ‘만들려고 하는 대상(WHAT)’을 제시하고 있어서 인간, 특히 필자와 같은 연구자에게는 동기부여가 되는 존재이다. 운동에 소질이 없던 어린 시절의 필자를 위로해준 것이 『도라에몽』이었다. 1972년생인 필자와 시대를 함께한(다고 느끼고 있는) 세대들은 주인공 ‘노비타’를 자신의 분신과 같은 존재로 여겼을 것이다. 필자와 같은 세대들은 책상 서랍을 열어 ‘아직 도라에몽이 오지 않았군’이란 말을 해야 초등학교 4학년이라 할 수 있을 정도로 『도라에몽』을 좋아했다. 그때는 ‘앞으로 기술이 제대로 발전한다면 도라에몽은 반드시 나타날 거야’라고 생각했다.

현실에서 가능했으면, 그리고 우리가 꿈꿨던 것들을 실현해 준 것이 『도라에몽』이다. 도라에몽의 마술 도구를 보지 못했다면 많은 사람은 불가능하다고 생각했을 것이다. 작품에 ‘암기빵’이라는 식빵이 있어 공책과 책을 잠시 누른 다음 먹으면 빵 표면에 찍힌 내용을 정확하게 암기할 수 있다. 어쩌면 현대에서는 스마트폰의 기억영역을 확장하면 가능하리라 생각한다. 실제 방법에 차이가 있으나 가까운 미래에는 등장할 것이다.

책상 서랍을 열자 ‘타임머신’이 등장하는 일은 아직 현대과학기술로는 실현하기 힘들다. 그러나 문을 열면 가고 싶은 곳으로 갈 수 있는 ‘모든 곳으로 통하는 문’은 어쩌면 실현할 수도 있다. ‘모든 곳으로 통하는 문’과 같이 순간 이동을 실현할 방안(HOW)은 이 책에서 내용으로 다루고 있다. 이처럼 도라에몽의 마술 도구는 연구자에게 아이디어의 보고다. 강단에서 학생들을 가르치는 지금도 간혹 다시금 읽어 보면 이전과 전혀 다른 새로운 느낌을 받곤 한다. ‘작품에 나온 이것을 실현하고 싶다’는 의욕이 연구 과정과 기술개발에 동기를 부여한다.

※저자소개_이나미 마사히코(稻見昌彦)
도쿄대학 대학원 정보이공학계 연구과 시스템정보학 전공교수, MIT 대학 객원과학자, 게이오대학 대학원 미디어디자인 연구과학교수 등을 거쳐서 2015년 11월 현재 재직중. 인간증강공학, 자유자재화기술, 인터테인먼트 공학 전공. 광학미채, 촉각증강장치, 동체시력증강장치 등, 인간의 감각과 지각에 대한 각종 기술 개발과 참여. 초인스포츠협회의 공동대표 역임. 미국 ‘타임’지의 ‘Coolest Invention of the Year’를 수상.

연재는 총 10회로 3월 10일까지 매주 3회 연재됩니다.
SF매니아와 로봇, 인공지능에 관심이 있는 독자라면
매주 월, 수, 금을 기다려 주세요^^

<연재 목차>
01> SF를 통한 영감
02> 목적(WHAT)과 수단(HOW)의 작용
03> 센서 기술로 사이보그를 실현
04> 의수도 보철에서 증강으로
05> 영화 매트릭스 같은 인공외골격
06> 새로운 신체를 받아들이는 뇌
07> 마치 영화 슈퍼맨처럼…
08> 사용하기 편한 인간형의 신체
09> 신체를 교환하다
10> 누군가의 신체에 올라타다

『슈퍼인간의 탄생』 출간 전 연재 이벤트(~3/14 마감)
기대평 댓글을 달아주세요. 출간 전 연재 종료 후 3명을 추첨해
『슈퍼인간의 탄생』을 1권씩 보내드립니다.

『슈퍼인간의 탄생』01> SF를 통한 영감

2017년 개봉예정인 루퍼트 샌더스 감독 《공각기동대-Ghost In The Shell》의 한 장면

-아래 필자인 이나미 마사히코 교수가 착용한 광학미체를 하고 있다. 

광학미체를 착용한 이나미 마사히코 교수

위 사진을 보면 피사체가 카멜레온처럼 배경에 융합되어 있다는 걸 알 수 있다. 겉옷과 주변의 풍경이 서로 동화된 듯 보인다. 이것이 바로 ‘광학미채(光學迷彩, Optical Camouflage)다. 움직이고 있는 인간 신체가 배경과 융화되어 투명하게 비친다는 사실은 실로 놀라운 일이다. 광학미채는 많은 해외 미디어에서 소개되었고 실연광경을 촬영한 동영상은 ‘유튜브(YouTube)’에도 올라와 있다. 사진처럼 저자가 등장한 이 동영상은 시청횟수 누계가 어림잡아 수백만 회에 이른다. ‘광학미채’는 미국 「타임」지 선정 2003년도 ‘가장 우수한 발명(Coolest Invention of the Year)’으로 보도되었다.

원리는 다음과 같이 설명할 수 있다. 먼저 광학미채에는 도로의 표지 등에 사용되는 ‘재귀성반사재(Retro Reflective)’가 쓰인다. 재귀성반사재는 빛이 입사하는 방향과 거의 같은 방향으로 반사하는 성질을 띠고 있어 투영된 빛을 난반사하는 경우가 없다. 따라서 요철이 있는 스크린에 여러 대의 영사기를 통해 입체영상을 구현할 수 있다. 또한, 주변의 밝기와 상관없이 주변 모습을 나타낼 수 있다. 그래서 광학미채를 착용한 인물이 주변 모습을 실시간으로 촬영한 다음 컴퓨터로 영상을 바로잡고 다시 영사기를 통해 입체영상을 투영한다. 그러면 영상을 보는 사람들에게는 화면 속의 겉옷 부분이 투명하게 보인다.

이러한 ‘광학미채를 왜 전환의 계기라고 하는가?’ 바로 SF(Science Fiction) 작품에서 느꼈던 강렬한 예감 때문이다. 광학미채에 대한 관심이 커지면서 수많은 연구가 속속 이어진 이유도 있지만, 그 이상으로 중요한 사건이 있다. 광학미채는 재귀성반사재와 영사기를 이용하여 특수 안경 없이 입체영상을 구현할 수 있는 ‘재귀성 투영기술’이라 한다. 그리고 이에 대해 동기인 가와카미 나오키와 함께 연구에 매진하고 있을 때 불현듯 만화 『공각기동대』를 떠올렸다.
 
영화의 초반부에는 주인공 구사나기 모토코가 ‘열광학미채(Thermo-optical Camouflage)’를 몸에 휘감고 차가운 미소를 머금은 채 어둠과 동화되듯이 사라지는 장면이 등장한다. 작품 속에 등장하는 열광학미채는 특수한 광학기술을 응용하여 착용한 사람의 모습을 위장할 수 있는 기술이다. 여기에 영감을 받아 만들어진 것이 앞의 사진 속에 등장하는 사람의 몸을 투명하게 보이게 하는 광학미채다.

SF는 공통언어
SF작품은 연구자에게 실로 막중한 역할을 하고 있다. 여기엔 2가지 이유가 있다. 첫째, SF작품은 일반인들에게 연구자의 연구 작업을 알기 쉽도록 전달하는 언어로서, 그리고 연구자들끼리는 연구 내용을 공유하고 이해할 수 있는 공통 언어로 기능한다. 《2001: 스페이스 오디세이》 외에 2001년 개봉된 스티븐 스필버그 감독의 걸작이자 인공지능을 주제로 다룬 《A. I.》라는 SF작품이 없었다면 어찌 되었을까? 아무런 지식도 없는 상태에서 일반인들은 ‘도대체 인공지능이란 무엇이고, 이를 통해 실현 가능한 기술은 무엇이지?’라는 생각을 할 것이다.

새로운 기술을 개발하는 데는 투자가 필요하다, 인공지능의 개발도 사회에서 응용할 수 있을 때만 국가나 기업의 투자를 받을 수 있다. 무엇을 위한 기술개발인지 분명하지 않은 것에 투자를 유치하기란 어렵다. 그러므로 SF작품을 통해 미래의 기술이 지닌 전망을 눈으로 직접 확인할 수 있도록 해야 한다. 이처럼 목적(WHAT)을 엔터테인먼트를 통해 사회에 널리 제시하는 일도 중요하다.

한편, 조금 낯선 얘기일지 모르나 연구자들은 그들 사이의 공통 언어로 SF에 등장하는 기술이나 인물의 이름을 쓰는 경우가 많다. 논문 등 공식적인 자리에선 거의 사용하지 않지만 같은 연구실이나 학회에 소속된 연구자들끼리는 오히려 영화 《스타워즈》나 《스타트렉》과 같은 SF 명작을 거론하는 편이 훨씬 대화를 풀어 나가기가 쉽다. 아이디어 회의를 할 때 “이런 것을 만들고 싶다.”며 SF작품을 예로 들면 “그것 말씀이군요.” 하며 바로 의견을 주고받을 수 있다. 할리우드 영화는 물론이거니와 만화 『도라에몽』 마술 도구까지도 잘 통하는 경우가 많다. 이처럼 SF작품은 사람과 기술 및 사람과 사람을 이어 주는 언어로서 전혀 부족함이 없는 가교 구실을 하고 있다.

※저자소개_이나미 마사히코(稻見昌彦)
도쿄대학 대학원 정보이공학계 연구과 시스템정보학 전공교수, MIT 대학 객원과학자, 게이오대학 대학원 미디어디자인 연구과학교수 등을 거쳐서 2015년 11월 현재 재직중. 인간증강공학, 자유자재화기술, 인터테인먼트 공학 전공. 광학미채, 촉각증강장치, 동체시력증강장치 등, 인간의 감각과 지각에 대한 각종 기술 개발과 참여. 초인스포츠협회의 공동대표 역임. 미국 ‘타임’지의 ‘Coolest Invention of the Year’를 수상.

연재는 총 10회로 3월 10일까지 매주 3회 연재됩니다.
SF매니아와 로봇, 인공지능에 관심이 있는 독자라면
매주 월, 수, 금을 기다려 주세요^^

<연재 목차>
01> SF를 통한 영감
02> 목적(WHAT)과 수단(HOW)의 작용
03> 센서 기술로 사이보그를 실현
04> 의수도 보철에서 증강으로
05> 영화 매트릭스 같은 인공외골격
06> 새로운 신체를 받아들이는 뇌
07> 마치 영화 슈퍼맨처럼…
08> 사용하기 편한 인간형의 신체
09> 신체를 교환하다
10> 누군가의 신체에 올라타다

『슈퍼인간의 탄생』 출간 전 연재 이벤트(~3/14 마감)
기대평 댓글을 달아주세요. 출간 전 연재 종료 후 3명을 추첨해
『슈퍼인간의 탄생』을 1권씩 보내드립니다.

연재예고_우리도 슈퍼맨이 될 수 있다

인간공학의 현재를 보는 『슈퍼인간의 탄생』
출간 전 연재를 2월 17일부터 시작합니다.
    
2003년 타임(TIME)지 ‘가장 우수한 발명’에 선정된

‘광학미채’의 개발자 도쿄대 이나미 마사히코 교수의 최초 한국어판 책입니다.

2017년 개봉예정인 루퍼트 샌더스 감독 《공각기동대-Ghost In The Shell》의 한 장면.

광학미체를 착용한 이나미 마사히코 교수

책에서 말하는 증강인간공학(Augmented Human)은 우리에게 조금 낯선 단어입니다.

저자는 서문에서 다음과 같이 정의합니다.

기계와 정보시스템을 이용해 인간이 원래 지니고 있는
운동기능과 감각을 증강(增強)해 슈퍼맨을 만들어내는 것이다

줄이면 ‘평범한 인간을 슈퍼맨으로 만들어 준다’는 것입니다.
그럼 어떤 방식으로 만들까요?
그것을 위한 기술은 어디까지 와 있을까요?

 1967년 방영된 TV애니메이션 《수퍼꼬마 퍼맨(パーマン)》

 저자인 이나미 마사히코 교수는 말합니다.

현재의 기술이 진화하는 속도를 고려하면 2020년 무렵에는

후지코 F. 후지오의 만화 『슈퍼꼬마 퍼맨』 정도는 가능하지 않을까 생각한다.

슈퍼꼬마 퍼맨은 초능력을 바탕으로

마치 슈퍼맨이나 로보캅과 비슷한 능력을 발휘합니다.
하늘을 날며, 괴력을 발휘하는...
정말, 2020년이면 이러한 슈퍼인간이 가능할까요?

 2014년 개봉한 호세 파딜라 감독 《로보캅(RoboCop)》 한 장면

※저자소개_이나미 마사히코(稻見昌彦)
도쿄대학 대학원 정보이공학계 연구과 시스템정보학 전공교수, MIT 대학 객원과학자, 게이오대학 대학원 미디어디자인 연구과학교수 등을 거쳐서 2015년 11월 현재 재직중. 인간증강공학, 자유자재화기술, 인터테인먼트 공학 전공. 광학미채, 촉각증강장치, 동체시력증강장치 등, 인간의 감각과 지각에 대한 각종 기술 개발과 참여. 초인스포츠협회의 공동대표 역임. 미국 ‘타임’지의 ‘Coolest Invention of the Year’를 수상.

연재는 총 10회로 3월 10일까지
매주 3회 연재됩니다.
SF매니아와 로봇, 인공지능에 관심이 있는 독자라면
매주 월, 수, 금을 기다려 주세요^^

<연재 목차>
01> SF를 통한 영감
02> 목적(WHAT)과 수단(HOW)의 작용
03> 센서 기술로 사이보그를 실현
04> 의수도 보철에서 증강으로
05> 영화 매트릭스 같은 인공외골격
06> 새로운 신체를 받아들이는 뇌
07> 마치 영화 슈퍼맨처럼…
08> 사용하기 편한 인간형의 신체
09> 신체를 교환하다
10> 누군가의 신체에 올라타다

『슈퍼인간의 탄생』 출간 전 연재 이벤트(~3/14 마감)
기대평 댓글을 달아주세요
출간 전 연재 종료 후 3명을 추첨해
『슈퍼인간의 탄생』을 1권씩 보내드립니다.