스위스 로잔연방공과대학(EPFL) 연구자들이 물고기와 수영하면서 서로 의사소통하는 방법을 배우는 로봇을 개발했다. 이러한 역할은 이미 제브라피시(zebrafish) 무리들 사이의 실험에서 입증됐다.

‘phys.org’에 따르면 프란체스코 몬다다(Francesco Mondada) 교수가 이끄는 EPFL의 로봇시스템연구소(LSRO) 연구팀은 제브라피시 무리에 완벽하게 섞여들 수 있는 소형 로봇을 개발했다. 6개 기관이 협력하는 EU 연구 프로그램의 일환으로 진행된 이 연구 결과물은 최근 생체모사 및 모방(Bioinspiration & Biomimetics) 학술지에 게재됐다.

로봇 길이는 7cm로 실제 제브라피시보다는 좀 더 길지만 모양과 비율은 동일하다. 로봇은 수족관 아래에 설치된 작은 엔진에 연결된 자석을 통해 물에서 추진력을 만든다. 연구진이 제브라피시를 연구 대상으로 선택한 것은 이들 무리가 방향을 전환하고 이동 속도가 빠른 견고한 종이기 때문이다.

LSRO의 박사 후 과정 연구원인 프랭크 보넷(Frank Bonnet)은 "우리는 작은 물고기 무리에 침투할 수 있는 일종의 '스파이'를 만들었다"고 말했다. 연구 프로그램에는 두 가지 측면이 있다. 첫 번째는 생물학을 다루며 개별 물고기간의 사회적 상호작용을 연구한다. 이 로봇은 과학자들이 목표로 삼는 자극을 만들어 물고기의 반응을 테스트하는데 도움을 준다. 두 번째 측면은 EPFL 연구자의 로보틱스 개발 작업에 초점을 맞추는 것이다.

첫번째 목적을 위해 연구팀은 로봇이 제브라피시 무리에 섞여 행동에 영향을 줄 수 있는 주요 기준을 결정했다. 여기에는 모양, 색, 줄무늬 등과 같은 물고기의 신체적 특징이 포함됐다. 선형 속도, 가속 속도, 개별 물고기 사이의 거리, 학교 크기, 진동 및 동작, 꼬리를 움직이는 리듬 등과 같은 행동 특성도 고려됐다.

연구진은 로봇이 물고기의 행동에 영향을 미칠뿐 아니라 의사 소통 및 이동 방법을 학습해 자체 행동을 조정할 수 있는 폐쇄 루프시스템으로 개발하고자 했다. 결과적으로 로봇 물고기가 헤엄치는 메커니즘은 처음에는 생물학자의 도움으로 설계됐지만 이후 실제 물고기 무리들과 더 많은 시간을 보내면서 점차 향상된 것으로 나타났다.

연구팀은 다른 수족관에서 로봇을 테스트했으며 그 중 일부는 작은 방과 복도와 같은 영역으로 구성했다. 테스트에는 로봇과 상호작용하는 4마리 제브라피시 무리 10개가 포함됐다. 각 테스트에 대해 연구원은 개별 물고기의 위치와 움직임, 무리 전체의 움직임 및 무리에 통합하려는 로봇의 성향을 기록했다.

그들은 그 결과를 동일한 조건 하에서 로봇을 투입하지 않은 5마리의 제브라피시 무리의 헤엄에서 관찰한 결과와 비교했다. 결론은 명백했다. 보넷은 "물고기들은 문제없이 로봇을 무리로 받아들였다"며 "그리고 로봇은 물고기의 행동을 모방해 방향을 바꾸거나 한 방에서 다른 방으로 수영할 수 있었다"고 설명했다.