공창(共創)지능 시스템 프로젝트의 지향 목표

“뇌 과학과 로보틱스가 함께 창조하는 인지발달”

일본에서는 로봇 등의 인공물의 설계·제작·작동을 통해서 인간의 인지 발달과정에서 의문에 부닥친 연구인 「Asano 공창지능시스템 프로젝트」를 시작한지 5년 반이 경과한 2011년 3월에 완료했다. 그 결과는 프로젝트 최종심포지엄에서 발표와 토론을 거치며 연구기간 중, 연구의 심도를 더욱 높이기 위해 새로운 과제의 발견과 창출 등이 있었는데, 본지에서 이에 대한 자세한 내용을 살펴보겠다.

Asano 공창지능시스템 프로젝트의 기본 이념

● 기본 개념
뇌 과학과 로보틱스, 두 분야는 인간의 지능창발 과정의 이해와 구축이라는 관련 과제를 갖고 있지만 그 연결은 강하지 못했다. 최근 뇌과학, 신경과학은 비 침습 계측장치의 첨단기술을 무기로 지금까지 과학의 대상이 아니었던 인지·인식·마음 등의 문제에 다가오고 있으나 현재의 수단만으로는 인지·발달능력의 전형인 신체성에 기초한 커뮤니케이션과 언어 획득 능력의 연구 진전에는 역부족이었다.

인간형 로봇인 휴머노이드는 2005년 당시 급격히 발달한 것이지만 신체에 기초한 지능창발의 설계론이 확립되지 않았다. 뇌 과학과 로보틱스의 두 분야가 유기적으로 연결되면 로봇기술을 사용하여 검증 수단으로 이용함으로써 뇌 과학의 발전이 기대된다.

● 연구 목표
휴머노이드의 새로운 설계·제작·작동과 인지과학과 뇌 과학의 수법을 이용한 구성모델의 검증에 의한 과학과 기술이 융합한 새로운 영역인 「공창지능 시스템」의 구축을 지향하고 있다.
본 프로젝트에서는 ⑴신체적 공창지능 ⑵대인적 공창지능 ⑶사회적 공창지능 ⑷공창지능기구의 4개의 그룹으로 공창시스템을 구성하여 연구를 전개하였다.

● 기본 구상
다른 개체를 포함한 외계와 상호작용을 함으로써 어떻게 뇌의 기능을 실현하는가를 원리적으로 밝히는 것이 21세기 생명과학에 주어진 중요한 과제이며 전통적 뇌 과학의 발전만으로는 불충분하다. 「공창지능」의 사고방식에 의해 구성적 모델의 중요함이 인식되어 미시적인 것에 치우치는 과거의 뇌 과학, 생리학 연구에 보다 거시적 견해가 도입되어서 로봇 기술을 살린 새로운 뇌 과학의 연구 영역이 창출되어 뇌에 관한 여러 분야의 발전에 연계되기를 기대하고 있다.

● 기대된 성과
인간과 로봇에 관계하는 형태의 본질을 설명하는 학문적 영역이 세계에서 선도적으로 구축되어 2세 정도 어린이의 운동창발능력, 인지발달능력, 커뮤니케이션 능력을 갖추고 신경적인 기반이 부분적이지만 분명해졌기에 소 자녀 고령화시대에 대인 로봇으로써 도움이 되었다.

발달의 기초과정을 이해한 후 구축된 로봇은 표층적 이용으로, 종래의 교육의 도구와 달리 어린이의 정상적 학습을 촉진하는 도구로써 가치가 높다. 또한 자폐증 해명을 위한 접근으로써 정상 발달을 저해한다고 간주하는 경우의 발달 모델을 이용한 메커니즘 해명과 커뮤니케이션에 로봇과 인간의 대응하는 차이를 해명한 것을 들 수 있다.

● 연구 성과의 전체 정리
프로젝트의 중요한 목표의 하나가 「설계원리에 기초한 새로운 인간 이해의 구축」이며 이는 전략적 창조연구 추진사업이 지향하는 「새로운 과학기술의 흐름을 만드는 기초연구」에 합치하고 착실하게 성과를 올리고 있다. 사업 후반부에는 또 하나의 목표인 「인간과 공생하는 로봇의 새로운 설계론의 확립」을 확인하는 플랫폼 구축에 집중하였다.

● 신체적 공창지능 그룹
본 그룹에서는 운동기능학에 기초하여, 공기압 인공 근을 인간에 유사한 근 배치를 함으로써 지금까지 정성적으로 만 설명 할 수 있었던 주행이나 도약 등의 인간의 동적인 운동 제어에 대해서 실험적으로 실증하여 왔다. 근 골격 구조를 가진 로봇을 위한 관절구조를 개발하여 특허를 신청한 상태이다.

실제 생후 한돌 전후의 아기를 계측 후 아기 로봇 Pneu-born 13을 활용하여 보행 초기 행동의 실증실험을 실시하여「외선보행가설」의 타당성을 검토하였으며, 신경 진동자에 의한 운동학습을 시험하기 위한 플랫폼을 개발하였다. 운동능력(locomotion)의 발달은 인지의 발달과 밀접한 관계가 있다는 것이 명백하였다.

● 대인공창지능 그룹
태아, 신생아의 근골격·신경계 발달 시뮬레이션에 의해 모태 속에서 감각운동학습이 뇌신경계, 신체 골격계, 모태라는 환경의 3가지 상호작용에 의해서 가능하다는 것을 보여주고 있다. 모태 환경에서의 학습실험의 발상은 매우 독특하며 설계원리에 의한 태아의 감각운동학습의 가능성을 보여주는 것은 「신체가 뇌 모양을 만든다」의 좋은 예이다.

실세계에서 대상에 대하여 흥미가 자주 바뀌는 아기들의 아기의 성질을 시각정보에서 주목도를 추출하여 순화모델과 통합함으로써 흥미도 맵을 구성하여 모델화하고 로봇 자신의 행동에 의한 환경변화가 흥미를 지속시킨다는 것을 검증하였다.

● 사회적 공창지능 그룹
물리적 사호작용을 인간과 등신대로 실행하는 연구 플랫폼으로 CB2(생체를 모방한 어린이 로봇)를 개발하여 내외적으로 큰 방응을 얻었다. 인간의 보조로 CB2의 일어서기 실험에서는 상호작용을 대국적인 파라미터로 가시화하고 보조의 성공여부를 식별하였다. 등대신의 휴머노이드로 물리적 실험을 한 것은 세계에서 처음으로 실행한 것이다.

● 공창 지능기구 그룹
자폐증 환자처럼 발달 장애아를 대상으로 한 행동실험, 정상인을 대상으로 한 뇌 기능 이매이징 실험, 그리고 이들의 식견을 기초한 발달 모델 연구를 실시하고 있으며 인지발달의 기초가 되는 신체나 공간표상(空間表象)의 학습, 언어 획득에 이르는 발달 모델을 제안하고 있다.

커뮤니케이션 기능의 발달에 있어서 4 단계 발달모델을 구상하고 ⑴ 태아기의 공감각적 신체도식의 획득. ⑵ 신생아기의 수반성(隨伴性) 제어 ⑶ 신체운동 제어에서 역/순 모델의 동시 학습. ⑷ 좌표 변환의 학습에 관한 검증을 실시하였다.

● 정리
인지발달 과정에서 중요한 신체운동 기능, 인지 기능을 대상으로 연구를 하여 왔으며, 각 기능간의 연관에 따라 발달 단계가 구성되어서 각 연구 간의 연관을 진행시켰다. 실제의 로봇이나 컴퓨터 시뮬레이션 환경, 신경 과학의 식견과 계산적 발달모델 구축을 통해서 향후 태어나는 인간 이해를 목표로 하고 있다.

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