▶▶ 영국

비행 방법을 보고 배우는 인공지능 헬리콥터

스탠포드 컴퓨터 과학자들은 다른 헬리콥터가 묘기하는 모습을 보고 로봇 헬리콥터 스스로 어려운 묘기를 가르치는 인공지능 시스템을 개발하였다.

그 결과, 복잡한 묘기로 완벽하게 에어쇼 공연을 할 수 있는 자율 헬리콥터가 개발되었다.

묘기는 “컴퓨터로 조종되는 헬리콥터에 의하여 비행하는 가장 어려운 곡예비행”이라고 본 연구를 지도하고 있는 Andrew Ng 교수가 말하였다.

이 연구에 그가 지도하고 있는 대학원생들은 Pieter Abbeel, Adam Coates, Timothy Hunter, Morgan Quigley 등이다.

환상적인 에어쇼는 소프트웨어 전문가들이 키보드로 조종하기보다 로봇들이 전문가를 관찰하여 배우는 “실습 학습(apprenticeship learning)”의 중요한 시범이다.

스탠퍼드의 인공지능 시스템은 숙련된 전파 조종 파일럿인 Garett Oku에 의해 비행하는 4피트 길이의 헬리콥터를 “보는 것”으로 비행하는 방법을 배운다.

연구 초기에 Abbeel과 Coates는 특정 묘기 비행을 위한 헬리콥터의 바람직한 궤도를 위한 명령어를 기술하는 컴퓨터 코드를 쓰려고 시도했다.

이러한 손수 코딩하는 방법은 신참 수준의 플립(flip)과 롤을 성공한 반면, 복잡한 틱톡(tic-toc)은 실패하였다.

자율 헬리콥터는 헬리콥터의 원격 조종기의 조이스틱을 사용하여 숙련된 파일럿의 정확한 손가락 움직임을 간단히 재연하여 묘기 비행을 할 수 있었다.

하지만 이러한 방법은 돌풍과 같은 제어가 불가능한 변수로 인하여 실패할 수 있다.

스탠퍼드 연구원들이 자율 헬리콥터가 에어쇼 묘기비행을 가능할 것이라고 결정했을 때, 그들은 자신들의 목표를 정의하는 것 조차 어렵다는 것을 깨달았다.

“‘잘 날기’위한 형식 명세는 무엇인가”에 대한 답은 숙련된 전파 제어 파일럿이 에어쇼에서 행하는 것이라고 결론을 내렸다.

그래서 연구진은 Oku와 다른 파일럿이 전체 에어쇼를 시연하는 동안 헬리콥터의 모든 움직임을 기록하였다.

Oku는 묘기를 수차례 반복하면서, 헬리콥터의 궤도가 필연적으로 각 비행마다 약간의 차이를 보였다.

그러나 Ng팀이 개발한 학습 알고리즘(learning algorithms)은 파일럿이 탐색하는 이상적인 궤도를 식별할 수 있었다. 그래서 자율 헬리콥터는 Oku보다 더 좋고 더 일관성 있는 비행을 배웠다.

▶▶영국

무인 항공기, 연속 비행 82시간 이상의 기록 수립

영국의 방위 기술 기업 QinetiQ는 태양 에너지를 동력원으로 하는 항공기 ‘Zephyr’가 무인 비행으로 82시간 37분을 기록하여 비공식 세계 기록을 수립했다고 발표하였다.

이는 미국 Northrop Grumman의 무인 정찰기 ‘Global Hawk’가 2001년 수립한 현재 공식 기록 30시간 24분을 훨씬 웃도는 숫자다.

초경량 탄소섬유로 태양 에너지를 동력원으로 하여 사람의 손을 사용하여 이륙하는 Zephyr는 고도 장시간 체공(HALE)형 무인 항공기(UAV)이다.

주간에는 날개를 덮은 종이 정도로 얇은 아몰퍼스(amorphous) 실리콘의 태양전지 패널에 의해서 발생하는 동력으로 비행하고, 야간이 되면 주간에 태양 에너지를 사용하여 충전해 둔 리튬-유황 전지로부터 동력을 얻는다.

이번 비행 시험은 애리조나(Arizona) 주에 있는 최고기온이 섭씨 45도가 되기도 하는 미국 육군 실험장의 사막에서 2008년 7월 28일부터 31일에 걸쳐 행해졌다.

QinetiQ에 따르면, Zephyr는 자동 조종 기능과 위성통신을 사용하여 비행해 최고 고도가 1만 8,000미터를 넘었다고 한다.

BBC 기사에 따르면, 고도 1만 8000미터에서는 기온이 마이너스 70도가 된다고 한다. Zephyr의 중량은 30킬로그램으로 2킬로그램의 통신 기기를 탑재하였다. 개발에는 영국 국방성과 미국 국방총성이 협력하고 있다.

QinetiQ에 의하면 Zephyr의 용도로는 지구 관측이나 방위·민간 분야에서의 통신 중계 등에서의 이용을 고려할 수 있다고 한다.

그리고 NASA는 민간 제트기보다 3배 이상 높은 고도 3만 미터로 6개월간 계속하여 비행할 수 있는 것을 목표로 무인기를 개발하고 있다고 한다.

▶▶ 미국

로봇을 이용하면 신장 절제 수술도 배꼽 크기의 절개만으로 가능

미시간에서 단일 절개를 통해 고도로 정밀한 3D 로봇 공학을 사용하여 헨리 포드 병원에서 병든 신장이 외과적으로 제거되었다.

“우리는 이러한 반복적인 절차를 수행할 수 있는 기법에 대한 몇 가지 개선을 하였다”라고 헨리 포드의 로봇 신장 수술 실장인 Craig Rogers가 말하였다.

그는 다 빈치 외과수술 시스템(da Vinci Surgical System)을 사용하여 지난주에 정밀한 수술을 수행했다.

대략 2.5시간에 걸쳐 로봇을 이용한 최소한의 수술 시간 동안 4개의 종양에 의하여 손상된 신장이 50세 환자의 배꼽 근처에 약 3센티미터의 절개를 통하여 제거되었다.

SIRS 신장절제술을 수행하는 것에 대한 잠재적인 이득은 개선된 미용, 더 빠른 회복 시간, 더 적은 상처와 혈액이다.

Rogers 박사와 그의 동료들은 신장 전체를 제거하거나 더 큰 절개를 해야만 하는 종양 제거에 대하여 부분적인 신장절제술을 시행할 수 있도록 하는 더 작은 신장 종양에 대한 로봇 수술을 개척하였다.

그들은 신장의 건강한 부분을 보존하고 회복기를 단축하였기 때문에 이러한 절차들은 혁신적이라고 간주되지만, 큰 종양을 가진 환자에 대해서는 실질적이지 않다.

헨리 포드 병원의 의사들은 로봇을 이용한 신장 수술을 130회 이상 실시하여 왔다.

헨리 포드 병원의 의사들이 다 빈치 시스템으로 로봇을 이용한 수술 시행할 때, 카메라와 작은 로봇 기구들이 작은 절개부를 통하여 삽입되고, 가까이 있는 조종기로 외과의사에 의해 조종된다.

일 년에 약 55,000명이 신장암을 진단 받고, 대부분 약 발길이만큼의 큰 절개를 하여 개복 수술을 받는다.

암 환자들과 비교하면, SIRS 신장절개술을 받기 원하는 지원자들은 방해, 결석, 선천적 이상에 의한 비기능 신장을 가지고 있다.