진정한 상호교감의 로봇기술 향연
인간과 로봇의 상호작용(HRI) 학술대회

3월 3일~6일 독일 빌레펠트대에서 열려

한성대학교 정보통신공학과 조혜경 교수팀이 지난 3일부터 6일까지 독일 빌레펠트 대학에서 개최된 ‘인간-로봇 상호작용 학술대회’에서 ‘최우수 시연상(Best Demonstration Award)’을 수상했다는 낭보가 있었다.

조 교수팀은 미국컴퓨터학회(ACM)와 국제전기전자공학회(IEEE)가 공동 개최한 9차 인간-로봇 상호작용(HRI 2014) 학술대회에서 어린이용 로봇 콘텐츠 저작도구인 ‘SiCi(Smart ideas for Creative interplay)’를 발표하고 그 우수성을 인정받아 수상을 받았다고 알려졌다.

이 SiCi는 2009년부터 산업통상자원부의 산업융합원천기술개발사업의 지원을 받아 개발된 소프트웨어다. 가상 세계의 캐릭터와 실제 세계의 로봇을 연결해 재미있는 스토리텔링, 게임, 과학실험, 아트 창작 등의 다양한 아이디어를 쉽게 구현할 수 있게 하는 융합교육 도구로, 인간과 로봇의 상호인터페이스분야의 의미있는 프로그램이다. 이렇듯 인간과 로봇이 상호 교감하는 각종 기술개발의 현주소를 알아보는 국제학술대회가 바로 이 HRI국제학술대회이다.

이 학술대회는 전세계의 인간-로봇 상호작용 발전의 최신 이론, 기술, 데이터, 비디오에 대한 아이디어를 교환하는데, 올해의 주제는 ‘(E)병합 관점’이며, 로봇 공학의 뿌리인 사회심리학, 인지과학, HCI, 인간공학, 인공지능, 테크놀로지, 그리고 더 많은 인간-로봇 상호작용의 종합 연구를 소개하는 자리이다.

세 명의 기조 연설자 중에 남캘리포니아대학의 ‘마야 마타릭’교수는, 자폐증 치료와 스펙트럼 장애, 뇌졸중 및 외상성 뇌 손상 생존자 및 알츠하이머 질환과 다른 형태의 치매를 가진 사람과 함께 아이들을 위한 로봇을 이용한 치료법에 대하여 이야기하였고, 왕립런던대학의 ‘마야 팬틱’ 교수는 비전 기반의 탐지, 추적, 얼굴 표정과 몸의 제스처와 같은 인간의 행동 신호의 분석, 웃음, 사회 등 인간 행동의 복합 분석을 포함한 인간 행동의 시스템 이해에 대한 연구에서 세계 최고의 전문가답게, 민감한 인간의 모델을 기반으로 인간을 위해 만들어진 인간 중심의 예측 가능한 인터페이스와 인간의 제스처 기계 분석, 인간-컴퓨터 상호 작용의 기계 분석에 대한 발표를 하였다. 빌레펠트 대학의 ‘헬게 리터’교수는 신경 계산, 자기 조직 및 학습 시스템, 로봇인지, 데이터 분석 및 대화형 HRI에 대한 응용 프로그램에 대해 발표하였다.

첫째 날인 3일에는 워크숍 주제로, ‘감성로봇에 대한 응용프로그램’ ‘고령화에 대한 사회적 보조로봇 : 우리는 고정관념에 갇혀 있습니까?’ ‘더 나은 HRI에 대한 시각 시스템’ ‘HRI : 로봇공학 및 신경과학의 융합’ ‘인간-로봇 상호작용 알고리즘’ ‘인간-로봇 상호작용을 위한 인지아키텍처’ ‘비대칭 상호작용에서 인간과 로봇’ ‘문화인식로봇’ ‘인간-로봇 상호 작용의 타이밍’ ‘혁신에 대한 HRI의 실험’ 등의 10개 분과 워크숍이 진행되었다.

둘째 날 발표의 주요 주제로는, ‘한국, 터키, 미국에서 로봇디자인 및 사용에 대한 문화적 변수’ ‘영화의 ​​특수효과, 캐릭터의 로봇공학 오버랩’ ‘로봇-생물 감정 이입의 상호 작용’ ‘인간과 로봇모드 동작의 학습기반 모델링’ ‘상호작용기술’ ‘로봇의 예절과 문화의 영향’등이 눈길을 끌었으며, 세션프로그램으로 ‘인간과 모바일 로봇도우미의 성능 비교’ ‘그룹상호작용’ ‘공동활동의 상호의존성에 대한 지원설계’등의 워크숍과 ‘자율차량과 인간의 상호작용’에 대해 패널토론이 이어졌다.

셋째 날에는 ‘케어로봇을 만드는 방법’에 대하여 ‘마야 매트릭’박사의 기조연설을 시작으로 각 세션프로그램이 이어졌다. ‘공유의 시선이 인간-로봇 핸드오버타이밍에 미치는 영향’ ‘제스처와 상황에 맞는 로봇과의 통신’ ‘방향탐색모델의 비용평가’ ‘마음으로 로봇을 설계하기’ ‘홈 환경에서의 로봇에 대한 창의적이고 통합적인 연상혼합방법’ ‘공공장소에서의 사회참여: 한 로봇의 이야기’ 등의 발표가 이루어졌고, 그 후에 연구소와 지역투어프로그램을 가졌다.

마지막 날인 3월 6일에는 ‘얼굴표정의 자동분석’ ‘로봇교사와 학습자 인터페이스’ ‘공간과 어린이의 HRI’ ‘텔레프레즌스 로봇은 외국인 선생님과의 의사소통에 아이들을 도와줍니다’‘로봇과 어린이 상호작용에 있어 감정표현’ ‘개인의 학습차이에 따른 로봇교사 개인화’ ‘학습자료의 효과 및 대화디자인’ ‘로봇 동작으로 아이들에게 장난감정돈 동기부여하기’ ‘2인용 게임 재활로봇’ ‘당뇨병아동의 일지작성을 위한 원격로봇’등의 내용발표가 있었다. 이날 마지막 프로그램으로 발표된 논문에 대한 시상식이 있었다.

다음은 이번 학술대회에서 중점적으로 다루어진 주요 워크숍에 대하여 소개해 보겠다.

워크숍 1은 ‘감정적인 로봇에 대한 응용프로그램’을 주제로 ‘올리버 제길’, ‘크리스찬 베커’, ‘ 아사노’, ‘만자 로제’, ‘프랭크 헤겔’, ‘브리타 뢰데’ 등이 참여하였다. 이 팀의 참여자들은 인간, 표현 인식과 감정을 이해하는데, 사회적 상호 작용에 필수적이며, 따라서, 인공 감정은 인간-로봇상호작용(HRI)을 개선하고 보다 인간에 가까운 직관적 방식으로 상호 작용하는 로봇을 구축하기 위해 이용되고 있다고 하였다. 로봇이 이러한 특성과 표현의 감정을 인식하여 대화와 통신을 할 수 있으려면 다른 에이전트의 모델을 인식하고, 사회적 관계를 설정 유지하는 사회적 역량을 개발해야 하는데, 이러한 사회적 상호작용 로봇교육도구나 연구플랫폼, 장난감등은 서로 다른 목적을 위해 사용되어야 하며, 따라서 엔지니어링의 관점에서 특정 컨텍스트 요구 및 기대를 위한 로봇을 만드는 것이 필요하다고 발표하였다. 여기서는 상황에 따른 감성로봇 개발을 위해서 새로운 통찰력을 얻기 위한 아이디어를 교환하는 자리가 되었다.

워크숍 2는 ‘고령화에 대한 사회적 보조 로봇 : 우리는 고정 관념에 갇혀 있습니까?’라는 주제로 ‘아스트리드 와이즈’, ‘제네이 비어’, ‘타카시 시바타’ 등의 과학자들이 참여하였다. 주요 내용으로는 의료 시설과 가정에서 돌보미로봇의 HRI연구에 대한 의견교환이었는데, 이 주제에 대한 연구 프로젝트는 미국, 유럽, 아시아 대부분의 국가에서 수행하는 주제들이다. 이들은 노인의 복지를 향상하고 가능한 한 오랫동안 집에서 케어할 수 있도록 하는 것인데, 로봇공학자들만의 한계를 가지고 있다는 지적이 있었다. 이에 대해 ‘로봇을 향한 대중의 태도’가 고정 관념에 갇혀있는 경우 기존의 사람들은 로봇의 케어를 거부하는 경향이 많다고 조사되었다. 그래서 사용자의 요구 분석과 사용자의 평가를 연구하여 기존 의료로봇의 기능에서 연구결과를 수집하고 비교하여, 국가나 최종 사용자가 필요로 하는 욕구를 충족하도록 개발해야 하는 과정에 있다고 본다. 또한 윤리적, 법적 수준에서 미래의 보조 로봇에 대한 도전과 기회를 분석하고, 사회적으로 보조로봇이 수행해야 할 작업을 정리해 보고자 하는 것이다.

워크샵 3은 ‘로봇위크의 모델 : 더 나은 HRI에 대한 시각 시스템’을 주제로 ‘마이클 질리쉬’ ‘시몬 프린트롭’ ‘플로라 피리’ ‘예카테리나 포타포바’ 등이 참여하였다. 인간은 다른 사람과 지각을 통해 교류하는데, 이러한 인간주의 모델링 개념에 대한 관심이 지난 10년간 로봇개발에 강하게 증가하고, 자율로봇의 관심도 커져왔다. 특히, HRI에서 정보를 검출하고 직관적인 통신을 가능하게 하는 능력은 로봇 시스템의 중요한 기술이다. 그러나 인간의 관심과 로봇연구자 사이에는 지식 이전의 갭이 존재한다. 두 커뮤니티가 서로의 아이디어를 공유함으로써 서로 혜택을 누릴 수 있도록 이 워크숍에서는 시각 및 멀티 모달에 관심이 있는 연구자들이 자연과 실시간 HRI를 지원하기 위한 방법을 토론하였다.

▲ 첫째날의 워크샵 토론회

워크숍 4는 ‘HRI : 로보틱스 및 신경과학의 융합’에 대하여 ‘알레산드라 슈티’ ‘카트린 로한’ ‘유키에 나가이’ 등이 참여했다. 로봇에 대한 근본적인 문제는 로봇과의 상호 작용에 인간의 자연적인 사회적 기술을 전송하는 것이며, 동시에, 신경과학 및 심리학은 여전히​​ 인간과 인간의 상호 작용 메커니즘을 조사하는 것이다. 로봇은 이러한 서로 다른 역할을 융합하여 두 가지 연구를 통합하며, 이상적인 접점이 된다. 로봇 관점에서의 상호 작용 연구는 인지적 아키텍처를 구현한 다음에 실제 환경에서 테스트 할 수 있는 인지모델을 개발하기 위해 사용된다. 신경 과학의 관점에서, 로봇은 제어된 방식으로 인간의 파트너들과의 상호 작용을 설정하고 가능한 정량적으로 인지적, 물리적 상호작용의 행동과 신경 토대를 연구 할 수 있는 이상적인 자극을 나타낼 수 있다. 이 두 가지 접근 방식의 통합은 신경과학자에게 새롭고 흥미로운 질문을 제기 할 수 있고, humanrobot 상호작용 연구의 행동과 신경과학적 결과는 로봇 엔지니어를 위한 새로운 아이디어를 제공할 수 있다. 그러나 서로 다른 두 분야의 통합은 항상 어려우므로 이 워크숍에서는 문제를 해결하고 상호작용 연구의 맥락에서 두 분야 융합의 장점을 강조하기 위한 목적이 있는 자리였다.

워크숍 5는 ‘HRI알고리즘’을 주제로 ‘브레 아갈’ ‘소니아 체르노’ ‘크리스 하우저’ ‘채드 젠킨스’ 등이 참여하였다. 로봇은 지능형 동작 알고리즘을 통해 구현되는데, 로봇알고리즘연구의 대부분은 인간의 요소를 무시하고 있다. 그러나 오늘날의 로봇은 점차 인식, 해석과 인간에 반응 할 수 있는 능력이 포함되는, 완전히 새로운 기술적 접근 방법의 필요성이 제기되고 있다. 이 워크숍은 HRI 및 알고리즘을 연구하는 인간 친화적인 로봇의 상호 공유, 장기적인 비전을 향해 진전을 위해 긴밀한 관계를 개발하는 것이 중요하다. 이러한 로봇은 인간의 환경에 안전하고 사회적으로 수용 가능한 행동을 생성하는 정교한 알고리즘을 필요로 하는 것이라는 데 의견을 모았다.

워크숍 6은 ‘인간-로봇 상호작용을 위한 인지아키텍처’를 주제로, ‘폴 백스터’ ‘그렉 트랩톤’이 진행하였다. 이 워크숍은 HRI 인지아키텍처의 응용 프로그램을 소개하고 논의하는 자리로서 아키텍처가 자율적인 사회적 로봇의 개발을 보완하는 방법에 대한 다양한 의견을 나누었다.

워크숍 7은 ‘비대칭 상호 작용에서 인간과 로봇’을 주제로 ‘안나 리사 볼머’ ‘라스 쉴링먼’ ‘ 카타리나 J. 롤핑’ 등이 참여하였다. 로봇은 인간이 아니며, 외모는 비슷할 수 있지만, 서로 다른 강점과 한계가 있을 수 있는 존재로서, 로봇과의 상호 작용은 비대칭이라는 점에 주목해야 한다고 하였다. 로봇과 상호작용 할 때, 인간과 인간의 상호 작용과 같이 비대칭 상호 작용도 발생한다. 예를 들어, 자녀와의 상호 작용에서 어른은 아이의 능력과 이해에 적응해야 하는데, 자폐증이나 스펙트럼 장애(ASD)를 가진 사람들과의 상호 작용은 다르게 정보를 처리한다는 의미에서 비대칭이다. 이 워크숍에서 참가자들은 언어 및 비언어적 상호 작용 전략을 개발하는 방법에 중점을 두고, 인간과 인간, 인간과 로봇의 비대칭 상호 작용의 평행선에서 결정 요소뿐만 아니라 범위를 지원할 수 있는 방법을 연구하는 것이다. 비대칭 상호작용의 통신과 의사소통은 HRI의 새로운 모델링에 중요한 문제의식을 제공하였다.

워크숍 8은 ‘문화인식로봇’을 주제로 ‘마티아스 렘’ ‘마야 매트릭’ ‘타츠야 노무라’ ‘빌지 무 틀루’ 등이 참여하였다. 인간의 문화적 행동은 패턴연구가 중요하다. 문화는 무의식적으로 우리가 무엇을 구상하게 되는데, 문화가 로봇이 보는 방법에 영향을 미치고, 그들이 어떻게 사용자와 상호 작용하도록 프로그래밍되어야 하는지 처음부터 로봇시스템의 개발에 중요하다. 따라서 문화의 차이와 공통점에 대한 이해는 과학과 디자인에 영향을 미친다. 이 워크숍에서는 다른 문화 연구원과 로봇과의 상호 작용에 영향을 미치는 요인으로 문화에 관심이 있는 사람들 사이의 융합을 논의하였으며, 참석자들은 HRI에서 직간접적으로 영향을 미칠 수 있는 프로세스에 대한 문화의 영향을 이해하는 시간이 되었다.

워크숍 9는 ‘인간-로봇 상호작용의 타이밍’은 ‘가이 호프만’ ‘마야 카크맥’ ‘크리스탈 차오’등이 진행하였다. 로봇이 인간의 삶에서 매력적인 역할을 하려면 실시간의 타이밍이 중요한 요소이다. 타이밍은 특히 음성 대화의 중심문제인데, 효율성과 감정적 반응, 제스처, 시선, 기타 의사소통 신호와 같은 비언어 문제도 타이밍이 중요하다. 통신을 넘어, 기능 동작의 시간 동기화는 공유 자원과 물리적 공간이 필요하다, 또한 로봇을 동료로 인식하는 인간의 지각에 영향을 미친다. 특히 음악, 엔터테인먼트 로봇뿐만 아니라 표현로봇 등의 생산에 매우 중요한 요소이다. 이러한 타이밍에 관련된 다양한 연구를 탐구하고 이론적 접근, 모델, 시스템, 실험 연구, 통찰력을 논의하는 자리가 되었다.

워크숍 10은 ‘혁신 및 제품에 대한 HRI의 실험’을 주제로 ‘파올로 바라티니’ ‘거빈더 버크’ ‘니콜 미닉’ ‘마리아 엘레나’ ‘Giannaccini’ ‘아드리아나 타푸스’ ‘파비오 본사노리오’ 등이 참여하였다. 이 워크숍에서는 산업용 로봇사용 및 응용프로그램에서 실제 응용하는데 필요한 프로그램을 다루었다. 보조로봇과 의료로봇의 세계에서, 부가가치가 높은 새로운 시장을 위한 로봇제품 개발회사는 HRI의 높은 기능을 안전하게 통합 될 수 있는 방법에 대한 지침과 표준의 부족에 직면하고 있다. 연구가 급성장하면서 한편으로 ISO와 같은 표준화기구에 의해 채택 되기 어려운 현실에서 어떻게 실용화할 수 있는지를 다루었다. 주로 이 워크숍에서는 산업, 서비스, 의료로봇에 초점을 맞추어 HRI의 실험적인 시나리오와 프로토콜의 정의에 대한 논의를 촉진하는 로봇 기업 및 표준화의 대표적인 로봇 제품을 중심으로 토론하였다.

▲ 학술대회가 열린 빌레펠트 대학과 시내 전경

세계적인 HRI의 주요한 주제들로 4일간 로봇공학자들의 열띤 학술대회는 점점 인간화되어가는 로봇의 세밀한 기능들에 중요한 영감을 제공하였다. 한국의 공학자들도 당당히 중요한 일익을 담당하고 있지만, 아직 국제적 수준의 연구발표에는 시간이 걸릴 것으로 보인다. 그러나 한성대학교 교수팀의 수상과 한국의 주요 대학에 HRI연구소들이 밤잠을 못자며 연구에 매달리고 있어 조만간 이 학술대회에서 선구적인 역할을 하는 것도 그리 어렵지만은 않을 것이다. 아직은 기술개발에 따른 산업표준조차 정비되지 않은 상황이지만, 조용한 전원도시 빌레펠트에서 로봇이 기계가 아닌 인간과의 교감과 친근한 동반자로서 새로운 기술을 모색하는 이 행사에서 로봇산업의 새로운 미래를 엿보았다는 것이 학술대회의 큰 의미였다고 평가된다. ▒ 정미선 통신원