현대 로봇 산업은 빠른 속도로 발전하며 인간의 삶을 개선하는데 많은 도움을 주고 있습니다.

본 글은 '인류를 위한 로봇'을 주제로 하는 2부작 시리즈 중 첫번째 포스트입니다.

* 인류를 위한 로봇1 – 신체적 결함을 보완해주는 로봇

* 인류를 위한 로봇2 – 로봇의 감성 터치, 인간과 교감하는 로봇

 

2012년 개봉한 미국의 SF 코미디 영화 ‘로봇 앤 프랭크’는 가정용 로봇이 보편화된 가까운 미래를 배경으로 은퇴한 전직 금고 털이범 ‘프랭크’와 휴머노이드 로봇 ‘VGC-60L’의 우정을 보여준다. 프랭크의 로봇만능주의자 아들 헌터는 따분한 은퇴 생활을 보내고 있는 아버지에게 로봇을 선물한다. 프랭크는 식습관부터 운동습관까지 사사건건 잔소리를 늘어놓는 로봇이 못마땅하다. 하지만 프랭크는 만약 건강관리가 실패하면 자기는 폐기 처분될 것이라고 감정에 호소하고, 저염식 식단으로 바꾼다면 도둑질에 동참하겠다는 귀여운 협박을 하는 인간미 넘치는 이 로봇에게 점차 마음의 문을 열어간다.

 

로봇은 사람과 친구가 될 수 있을까?

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전세계의 많은 엔지니어들이 동료로서 역할을 하는 로봇들을 개발 중이다. 전통적으로 도구로 활용되던 로봇이 점차 우리의 친구, 사회적 동료로 변화하고 있는 것이다. 그러나 사람들은 로봇의 신기함에 익숙해지고 나면 곧 로봇을 사용하는 데 점점 흥미를 잃곤 한다. 그래서 과학자들은 좀 더 호감이 가고 매력적인 로봇을 만들 수 있도록 로봇의 기능적인 연구에서 더 나아가 로봇과 사람간의 감정적인 상호 작용에 대한 연구를 지속하고 있다.

Yale 대학교의 Social Robotics Lab도 그 중에 하나이다. 이 실험실에서는 인간의 사회적 행동, 특히 초기 사회성 기술 계발 단계의 컴퓨터 모형화와 사회적으로 상호작용하는 로봇을 사용하여 사람의 행동을 연구한다. Brian Scassellati 교수와 그의 팀은 사람처럼 행동하는 로봇Nico를 사용하여 사람과 로봇의 가위바위보 실험을 했다. 가위바위보가 엄청나게 신나는 놀이는 아니기 때문에 사람은 곧 지루함을 느낀다. 그 때 갑자기 로봇이 사람처럼 부정행위를 하기 시작한다. 로봇은 자기가 지면 사람이 낸 손 모양을 보고, 재빨리 자신이 이길 수 있도록 손 모양을 바꾼다. 그러자 참가자들이 흥미롭게 로봇에 반응하기 시작한다. 로봇이 자기가 이겼다고 하자, 한 참가자 여성은 활짝 웃으며 “난 그렇게 생각하지 않아. 네가 손을 바꿨잖아. 이건 불공평해” 라고 응답한다.

또 다른 실험에서는Beatbots LLC.에서 제작한 작고 노란 로봇 Keepon을 이용해서 인공 지능 로봇이 인간의 학습에 미치는 영향을 조사했다. 사람들은 학습 현장에 물리적으로 로봇이 존재 했을 때, 더 많이, 더 열심히 배웠다. 귀여운 노란 로봇이 “당연하게 들리겠지만, 이거 한 번 볼래?”, “오~ 예! 한 번 더 해보는 게 어때? 난 준비가 되었어!”라고 말을 건네며 참여자들의 학습을 도왔다. 한 건장한 성인 남성은 콩콩거리는 Keepon을 따라 무릎 춤을 추며 신나게 학습에 참여한다. 로봇의 사회적인 반응이 우리에게 학습을 하도록 동기 부여를 하는 것이다.

 

로봇 Nico와 가위바위보 실험과 Keepon과 학습 실험(출처:  Yale 대학교 Social Robotics Lab 홈페이지)

 

내 감정을 이해하고 공감해주는 로봇

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사람들은 누구나 타인으로부터 공감 받기를 원하기 때문에, 상대방의 감정을 이해하고 공감하는 것은 관계를 형성하는 데 매우 중요한 사회성 기술이다. 만약 로봇이 이러한 공감의 기술을 가지고 있다면, 우리에게 좀 더 가깝게 다가올 수 있지 않을까? 뮌헨 기술 대학교의Barbara Gonsior는 2012년 IEEE 지능형 로봇과 시스템에 관한 국제 컨퍼런스에서 로봇이 사람의 감정을 거울처럼 보여주었을 때의 (emotional mirroring) 효과에 대한 실험을 했다.

첫 번째 단계는 사용자의 기분에 맞장구를 쳐주는 것이다. 로봇 Eddie는 사람에게 “How are you?” 라고 묻는다. 그리고 사람이 무슨 대답을 하든지 간에 “Me too!”라고 대답한다. 두 번째 단계는 게임을 하면서 유대감을 형성하는 것이다. Eddie는 참가자와 스무고개 놀이를 하면서 자신의 목소리와 얼굴 표정 등의 감정 상태를 참가자의 기분에 맞게 변화시킨다. 세 번째 단계는 사람에게 자발적으로 참여 가능한 추가 업무를 주면서 얼마나 도와주는지를 시험하는 것이다. 게임을 마친 후 로봇은 사람에게 그들이 원하는 만큼 그림에 라벨을 붙여 달라고 요청한다. 참가자들은 이 고의적으로 지루하게 만든 업무로부터 아무 때나 떠날 수 있다. 그 결과 참가자들은 로봇이 그들의 기분에 맞췄을 때 그렇지 않았을 때에 비하여 65% 더 많은 그림에 라벨을 붙여줬다. 내 감정을 이해하고 공감해주는 로봇에 더 호의적으로 대한 것이다. 이 실험은 인간 관계에서 공감이 중요한 역할을 하는 것처럼, 로봇은 공감하는 능력을 통하여 사회적인 역할을 수행할 수 있다는 것을 보여준다.

 

공감하는 로봇 Eddie실험 (출처: IEEE spectrum)

 

로봇을 불쌍하게 여기고 동정하는 사람

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우리가 로봇과 사람에게 느끼는 감정은 어떻게 다를까? 독일의 뒤스브루크-에센 대학교 사회 심리학자 Astrid Rosenthal-von der Pütten과 그녀의 동료들은 아기 공룡 로봇 Pleo를 가지고 인간의 뇌가 로봇에 대한 사랑이나 폭력을 목격했을 때 어떻게 반응하는지를 실험했다. Pleo는 카메라나 음성 인식 기능은 없지만, 피부 아래의 약40개의 센서가 빛, 소리, 움직임을 감지하여 스스로 움직이고, 환경의 변화에 자동으로 반응한다. 예를 들면, Pleo는 베터리를 소모하는 활동을 하고 나면 바닥에 누워 쉬고, 쓰다듬어 주거나 입에 먹이를 넣어 주면 신이 나서 가르렁거리고, 노래를 부르고, 끼익끼익거린다.

 

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그림 1. 아기 공룡 로봇 Pleo (출처: Pleo 홈페이지)

 

실험진은 14명의 참가자들에게 두 가지 종류의 영상을 보여주면서 fMRI (functional magnetic resonance imaging)를 이용하여 그들의 뇌를 촬영했다. 첫 번째 영상에서는 실험자들이 초록 티셔츠를 입은 여성과 초록 공룡 Pleo를 사랑스럽게 대한다. 간지럼을 태우고, 안고, 어루만지고, 마사지를 하며 애정을 표현한다. 두 번째 영상에서는 실험자가 여성과 Pleo를 폭력적으로 대한다. 실험자는 Pleo를 줄로 목을 조여 질식시키고, 세게 흔들고, 때리고, 치고, 비닐 봉지에 넣어 가두고, 위에서 떨어뜨리며 온갖 잔혹한 행위를 한다. 이 때 Pleo는 울고, 소리를 지르고, 숨을 헐떡거리고, 숨이 막혀서 콜록거리는 소리를 내면서 고통을 표현한다. 물론 여성도 Pleo와 비슷한 소리를 내며 반응 한다.



잔혹 행위를 당하는Pleo (출처: IEEE spectrum)


놀랍게도, 영상을 보여주며 감정과 연결된 대뇌 변연계를 촬영한 결과, 참가자들의 뇌는 사람이나 로봇에게 매우 비슷한 반응을 보였다. 참가자들은 사람과 로봇에게 애정 어린 행동을 할 때에도 각각 비슷한 뇌활동을 했고, 폭력적인 행동을 할 때에도 사람에게나 로봇에게 비슷한 감정을 느꼈다. 우리가 로봇에게도 사람과 같은 감정이입을 하고 있는 것이다.

 

교육용으로 활용되는 아이들과 상호작용하는 로봇

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우리는 어렸을 때 인형이나 로봇과 같은 장난감을 가지고 놀면서 우리의 상상력을 사용하여 그 장난감에 생명을 불어넣곤 했다. 하지만 지금은 로봇 공학의 발달 덕분에 장난감들이 스스로 움직이며 아이들의 행동에 지능적으로 반응한다. 똑똑해진 로봇은 아이들과 상호작용하며 학습도우미로서의 역할을 한다. WityWorX에서 만든 부엉이 모양의 로봇 IXI-Play는 춤을 추고, 소리를 내며, 유아들과 소통한다. IXI-Play는 기울이고 굽힐 수 있는 말랑말랑한 몸을 가지고 있고, 작은 LCD화면인 눈은 깜박거리거나 감정을 표현 할 수 있다. 내장된 카메라와 시각 소프트웨어가 얼굴, 물체, 카드, 색깔 등을 인식하고, 음성 인식 기능은 특정 명령어에 반응하며, 터치 센서는 간단한 물리적인 상호 작용을 가능하게 한다. 안드로이드 운영 시스템에 기반한 IXI-Play는 언어 학습, 시간 기록, 사진/비디오 카메라, 뮤직 플레이어, 계산과 수학, 춤추기 등의 앱을 이용하여 아이들과 소통하는 다양한 게임을 제공한다. 아래 영상에서 IXI-Play와 단어 놀이 중인 여자 아이는 몹시 즐거워한다.

 

IXI-Play와 놀고 있는 여자아이 (출처: IEEE spectrum)


아이들과 로봇과의 교감은 아이들의 학습 집중도와 창의성을 높이는데 도움을 주기 때문에 교육을 목적으로 다양한 로봇들이 개발되고 있으며, 세계 각국에서도 이러한 로봇을 정규 교육과정에 활용하고 있다. (한국교육개발원 참고) 한국의 교육부에서도 유아교육 선진화 방안의 하나로 2009년부터 로봇기반교육(R-Learning)을 시행 중이다. 로봇기반교육은 로봇 형태의 멀티미디어 기기를 이용하는 교육 방법으로, 한국과학기술연구원(KIST) 로봇기반교육 지원단에서 미래지향적 유아교육시스템을 지원하고 있다. (KIST 로봇기반교육지원단) 2013년 10월 기준으로 1,834개 유치원에서 2,417대의 로봇을 활용해 로봇기반 교육을 실행 중이다. 교육용 로봇에 대한 수요는 꾸준히 증가 중으로 앞으로 더 많은 기업들이 교육용 로봇에 투자를 할 것으로 보인다.

 

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그림 2. R-Learning 인증을 받은 KT의 교육용 로봇 Kibot2 (출처: whowired.net)

 

자폐증의 진단과 치료에 활용되는 로봇

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친구 같은 휴머노이드 로봇은 자폐증을 진단하고 치료하는데 도움을 주고 있다. 미국에서만 180만명의 자폐증 사례가 있고, 연간 350억 달러의 비용을 자폐증 치료에 사용하고 있다. (Robotics Business Review 참고) 자폐증 유아는 자신의 감정을 표현하고, 타인이 주는 몸짓, 표정 등의 정보를 해석하고, 감정을 이해하는데 어려움을 가지고 있어 타인과의 의사소통을 피하게 된다. 치료전문가들은 아이들이 감정적으로 반응하게 하려고 노력하지만, 종종 아이들을 눈을 맞추게 하고, 신체적인 접촉을 하고, 감정을 드러내도록 하는데 어려움을 느낀다. 하지만 로봇은 일단 인간보다 상호작용이 더 간단하고 그 행동을 쉽게 예측 할 수 있기 때문에, 자폐증 아이들은 로봇에 안심하고 접근하게 된다. 따라서 로봇을 활용한 치료는 자폐증 아이들의 마음의 문을 열게 하는데 효과적인 방법이 될 수 있다.

먼저 로봇은 자폐증의 진단을 위한 증거를 수집하는데 유용하다. 자폐증은 통상적으로 3세 이하에서는 진단하기 어려워 대략 5~6살 경에 뒤늦게 발견되어 특수 교육과 치료를 시작하게 된다. 자폐증은 평생에 걸친 질병이긴 하지만, 초기 치료가 향후 아이들의 삶을 크게 변화시킬 수 있다는 증거들이 점차 늘어나고 있기 때문에 조기 진단이 중요하다. 자폐증 아이들은 상대적으로 사람보다 로봇에 스스럼없이 접근하기 때문에, 눈에 카메라가 달린 로봇을 활용하면 기록을 통해 자폐 어린이의 특성을 파악하고, 그러한 유사 특성을 가진 아이들을 진단할 수 있다. (MIT Technology Review 참고) 일례로, 크로아티아 Zagreb대학교의 교육 재활 과학 교수진과 전자 컴퓨터 과학 교수진은 조인트 프로젝트를 통해 자폐증 어린이의 진단과 평가를 향상시키기 위해 휴머노이드 로봇 Rene을 사용했다. 카메라와 마이크, 스피커가 장착된 로봇은 자폐증의 특징인 반복되는 행동의 재발생과 같은 데이터를 모으고, 아이의 발성, 부모와의 친밀도, 대화를 먼저 시작하는지, 눈을 잘 맞추는지, 사물의 이름을 부를 수 있는지 등을 관찰한다. 이러한 정보는 아이의 자폐 진단에 활용된다.



자폐증 진단에 활용되는 Rene (출처: YouTube)


또한 로봇은 놀이 친구로서 자폐증 어린이에게 특정 유형의 행위를 학습시키고, 치료 전문가와 어린이 사이의 중재자 역할을 한다. 로봇과의 반복 학습은 자폐증 어린이가 새로운 기술을 배우는데 큰 도움이 된다. 또한 이러한 치료의 궁극적인 목적이 로봇과의 상호 작용을 증대시키는 것이 아니라, 사람과의 상호 작용으로 그 대상을 확대시키는 데 있기 때문에, 로봇이 타인과의 상호작용에 중재자 역할을 한다는 것은 큰 의미가 있다. KASPAR는 자폐증 유아에게 표정을 가르치는 대화형 로봇이다. 아이들은 로봇과의 놀이를 통해 로봇의 반응을 관찰하며 얼굴 표정을 배우고 소통하게 된다. KASPAR의 다국적 팀 리더인 Hertfordshire 대학교 Ben Robins박사는 자폐증 유아가 쉽게 로봇의 감정을 이해할 수 있도록 KASPAR가 표현하는 정보의 양을 최소화했다. 처음에는 박사를 무시하던 자폐증 유아들이 KASPAR와 체험을 공유하기 위해서 그의 손을 이끌고 로봇이 있는 장소로 데려갔고, 이전에는 항상 혼자 놀던 아이들이 KASPAR를 매개로 다른 친구들과 함께 놀게 되는 놀라운 일들이 일어났다.



자폐 어린이들이 편하게 의사소통 할 수 있도록 돕는 KASPAR (출처: Hertfordshire 홈페이지)


앞서 소개되었던 귀여운 노란 로봇 Keepon은 원래 자폐증 치료의 목적으로 개발되었다가 깜찍한 외모에 춤까지 잘 추다 보니 댄싱 로봇으로 이름을 알렸다. Keepon이 치료 목적으로 사용될 때는, 치료전문가는 다른 방에서 컴퓨터를 통해 카메라 영상을 보고, 키보드를 사용하여 원격으로 Keepon을 조정한다. Keeopn은 말도 할 수 없고, 물건을 조작하지도 못하며, 얼굴 표정을 변화시킬 수도 없지만, 자폐증 어린이들의 감정적인 반응을 발달시키는데 많은 가능성을 보여주고 있다. 치료전문가와의 교류에는 어려움을 느끼는 아이들도 Keepon과는 쉽게 눈을 맞추고, 그것을 사랑스럽게 만지기 시작한다. 만약 자폐증 유아가 특정한 움직임이나 행동을 반복해서 하는 경향이 있으면, 치료전문가는 Keepon을 그 행동의 박자에 맞춰 통통 튀거나 춤을 추게 한다. 그러면 아이들은 종종 그것을 눈치채고, 게임처럼 생각하면서 그들의 특정 행동의 주기를 변경하기 시작한다. 종종 사람들은 자폐증이 있는 사람을 로봇 같다고 묘사하지만, 역설적으로 로봇이 자폐증 어린이들에게 감정을 불어넣어 주고 있다.



자폐증 치료 목적으로 개발된 Keepon (출처: IEEE spectrum)

 

치매, 노인, 환자들을 위한 로봇

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아기 바다표범 로봇 Paro는 환자들과 그들을 돌보는 사람들의 스트레스를 줄여주기 위해 일본 AIST에서 개발되었다. 동물치료의 진화된 형태인 Paro는 동물치료에서 발생할 수 있는 알러지나 긁히거나 물리는 위험성을 피하고, 산책이나 먹이를 주는 등의 번거로운 일을 없애면서, 동물치료에서처럼 치매 환자, 노인, 입원 중인 어린이, 정신장애가 있는 사람들에게 감정적인 부분에서 도움을 준다. Paro는 항균성 털의 외피부터 젖꼭지 충전 장치까지 모든 것이 사랑스럽다. 이 털복숭이 로봇은 촉각, 빛, 청각, 온도, 자세를 감지하는 5가지 센서가 있어 사람과 환경을 인지한다. Paro는 환자와의 상호작용에 따라 놀람, 행복, 화 같은 다른 감정들을 표현하고, 실제 아기 바다표범과 비슷한 소리를 낸다. 쓰다듬어주면 꼬리를 흔들고 눈을 깜빡 거리며 평온한 소리를 낸다. 제법 똑똑해서 주인의 목소리도 인식하고, 이름도 배울 수 있다. 또한 주인을 기쁘게 하는 방향으로 행동하는 것을 학습하고, 사랑 받기 위해 그 행동들을 반복한다.

 

치매, 노인, 환자들 위한 로봇 Paro (출처: YouTube)


2010년 기준으로 이 로봇은 일본에서 동물이 금지된 건물에 살거나 귀찮은 일이 없는 애완동물을 원하는 노인들에게 1,300여개가 팔렸다. 반면 일본의 양로원에서는 동물 치료가 보편화 되어 있지도 않고, 비싼 로봇에 보험 지원이 되지 않아 Paro의 구매가 많지 않았다. 그 다음으로 Paro가 많이 팔린 나라는 덴마크이다. 2008년 이후로 덴마크의 양로원들에서 주로 공적 자금을 이용하여110개의 Paro를 구매했다. Paro가 치매 환자들을 진정시키고, 그들의 의사소통을 돕는다는 연구 결과를 토대로 Paro의 유럽 판매 회사인 비영리 Danishi Technological Institute는 양로원에서 Paro를 구매해 사용하도록 독려하고 있다. Paro는 현재 미국에서 Class 2 의료 기기로 허가를 받은 후 노인을 치료하고 돌보는 장치로서의 가능성을 시장에서 시험 받고 있는 중이다. (The Wall Street Journal 참고) 물론 환자들이 로봇에 감정적으로 의지 하도록 하는 것이 윤리적으로 올바른가 대한 의문점은 끊임없이 제기 되고 있다.

 

나랑 친구하자. 난 네가 필요해.

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사람마다 그 정도는 다르겠지만, 결론적으로, 우리는 로봇과 친구가 될 수 있다. 로봇은 우리를 자극하고, 반응하게 하며, 감정을 불러일으키고 행동하게 만든다. 로봇은 감정적인 교류와 상호작용을 통해, 우리의 학습 효과를 높이기도 하고, 자폐를 진단/치료하기도 하며, 애완동물과 같은 역할을 하기도 한다. 어떤 사람들은 감정이 없는 로봇이 감정을 가지고 있는 척 하는 게 불편하게 느껴질지도 모른다. 하지만 나는 기분이 좋은데 침울한 로봇이나, 나는 기분이 우울한데, 완벽하게 행복한 로봇보다는 나를 이해해 주는 로봇에 훨씬 더 끌리는 게 당연한 거 아닐까? 그리고 그러한 마음 맞는 친구가 우리의 삶을 더 풍요롭게 만들어 줄 것이다.

로봇과 인간이 교감할 수 있다는 사실은 또 다른 관점에서도 의미 있는 시사점을 준다. 사실은 로봇은 전혀 감정을 느낄 수 없는데, 우리가 로봇에게 어렵고 힘든 일을 시키면서 어딘지 모르게 불편한 감정을 느끼게 되는 곤란한 상황이 발생 할 수도 있다는 것이다. 다시 영화 ‘로봇 앤 프랭크’로 돌아가서, 프랭크는 자신의 친구인 로봇에게 사람에게는 못할 짓을 해야만 하는 어쩔 수 없는 상황이 발생한다. 프랭크는 무척 갈등했지만, 결국 로봇에게 그 일을 한 뒤 죄책감을 느끼며 괴로워한다. 이 영화에서처럼 슬픈 상황이 발생하는 것을 방지하기 위해서는, 로봇과 사람의 감정에 대한 지속적인 연구를 통해 로봇과 사람 사이의 상호작용이 둘 간의 건강한 관계에 기반하여 가능한 쉽고 자연스럽게 이루어져야 할 것이다.

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