The Future of Machines That Move like Animals | Robert Katzschmann | TED

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2022-11-25 ・ TED


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The Future of Machines That Move like Animals | Robert Katzschmann | TED

63,710 views ・ 2022-11-25

TED


아래 영문자막을 더블클릭하시면 영상이 재생됩니다.

번역: Hyeryung Kim 검토: DK Kim
00:04
Modern engineering focuses on rotating motors
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3211
현대 공학 기술에서는 주로 회전 모터를 이용해서
00:07
to power almost any machine.
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7420
3129
기계를 움직이게 만듭니다.
00:10
It has taken about 200 years
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10590
2252
대략 이백 년이 걸려서
00:12
for motors to become what they are today.
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12884
3003
오늘날 사용하는 모터가 되었죠.
00:16
And they're still loud and unnatural in their ways.
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16346
3337
그런데 모터는 여전히 시끄럽고, 움직이는 방식도 어색합니다.
00:20
The constant noise of machines
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20267
2627
지속적인 기계 소음으로 인해서
00:22
causes problems for living beings everywhere,
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22936
3295
바다에서나 육지에서나
00:26
both in the ocean and also on land.
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26273
2502
모든 생물들이 고통받습니다.
00:29
Humans who are constantly exposed to noise can become stressed, depressed
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29401
5297
소음에 지속적으로 노출되면 사람들은 스트레스가 심해지고,
우울해지기도 하고, 심지어 이명이 생기기도 합니다.
00:34
and even develop tinnitus.
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34739
2169
00:38
In contrast,
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38159
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이와 반대로
00:39
there are no rotating motors in nature.
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3003
자연에는 회전 모터라는 게 없죠.
00:43
Nature often smoothly, glides, swims or wiggles,
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43623
4338
자연은 대개 부드럽게 미끄러지고, 헤엄치고 꿈틀거립니다.
00:47
without the rattling of rigid parts
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2753
딱딱한 부분들이 서로 부딪쳐 덜컥거리거나
00:50
or the loud rubbing of surfaces.
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2294
표면을 거칠게 비벼대거나 하지 않습니다.
00:53
I believe we can and should rehaul our approach to how we make machines.
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5964
이쯤에서 기계를 어떻게 만들어야 할지 다시 생각해 볼 필요가 있습니다.
01:00
Instead of using rigid or unnatural materials,
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60181
4171
뻣뻣하고 부자연스러운 재료를 사용하는 대신에
01:04
what if we made biomimetic machines?
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64394
2961
생체 모방 기계를 만들면 어떨까요?
01:07
Machines made of soft or living materials
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67397
2711
유연하고 살아있는 재료로 만들어지고
01:10
that are adaptive and safe to use in a variety of everyday tasks?
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5088
일상 생활 다방면에 적용할 수 있고 안전하게 사용할 수 있는 기계 말이죠.
01:16
Can you imagine boats or submarines that propel themselves
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76865
3503
물고기처럼 꼬리를 좌우로 흔들면서
01:20
by moving their tails from side to side,
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80410
2419
앞으로 나아가는 배나 잠수함을 상상해 본 적이 있나요?
01:22
just like fish do?
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82871
1418
01:24
So to imitate these natural movements,
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3503
이런 자연의 움직임을 모방하려면
01:28
we have to replace rotating motors
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회전 모터나 빠르게 회전하는 프로펠러를
01:30
and fast, spinning propellers
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2378
01:33
with artificial muscles.
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인공 근육으로 대체해야만 합니다.
01:35
And I can tell you this, this can be done.
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95634
2752
장담컨대 충분히 가능한 일입니다.
01:39
Our team of researchers at MIT and ETH Zurich
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3879
우리 매사추세츠 공대와 취리히 공대 연구팀은
01:43
has started to develop less disruptive robots
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2753
환경을 덜 훼손하는 로봇을 개발했는데
01:46
by introducing a new, biomimetic way of moving through water.
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106353
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새로운 생체 모방 방식으로 수중을 움직입니다.
01:52
We created a biomimetic robotic fish.
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생체 모방 로봇 물고기죠.
01:56
Her name is Sophie.
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로봇 이름은 소피입니다.
02:00
She's the first demonstration of a fully untethered, soft robot
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3670
소피는 최초로 구현된 완전 무선 소프트 로봇으로서
프로펠러 없이 해양을 탐사할 수 있습니다.
02:04
that can explore the ocean without the need for propellers.
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3712
02:12
Sophie pumps water back and forth within a highly deformable tail.
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소피는 자유자재로 움직이는 꼬리를 이용해 물을 앞뒤로 밀어냅니다.
02:20
Her tail movement imitates the natural swimming motion of real fish.
36
140261
4839
이 동작은 실제 물고기가 헤엄치는 방식을 모방한 것입니다.
02:29
Sophie's natural design allows her to closely monitor aquatic life.
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5005
소피는 실제 물고기처럼 자연스럽게 디자인되어서
해양 생물을 가까이에서 관찰할 수 있죠.
02:36
Now, there's a catch.
38
156236
2377
그런데 단점이 좀 있습니다.
02:39
Sophie is energy-hungry and loud.
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2669
소피는 에너지를 많이 쓰고, 시끄럽습니다.
02:42
Yes, we successfully managed to build a robot that swims like a fish,
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162701
4462
우린 물고기처럼 헤엄치는 로봇을 만드는 데는 성공했습니다.
02:47
but...
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167205
1126
하지만...
02:52
Sophie requires a motor and a pump to properly work.
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172794
5005
소피가 제대로 작동하려면 여전히 모터와 펌프가 필요합니다.
03:00
Now we are replacing that motor and pump,
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2836
이제 우리는
03:03
which is noisy and not desired in such a way,
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183555
4171
시끄럽고 거추장스러운 모터와 펌프 대신
03:07
we're replacing it with silent, artificial muscles.
45
187767
3796
소음이 없는 인공 근육을 이용할 것입니다.
03:12
These muscles are called HASELs.
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2878
바로 헤이즐이라고 부르는 인공 근육입니다.
03:16
They directly and efficiently convert electrical energy
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196151
4170
헤이즐은 매우 빠르고 효과적으로
전기 에너지를 이용해 근육을 수축합니다.
03:20
into muscle contractions.
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200321
1877
03:23
Take a look at this large muscle we made to lift and lower a leg.
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다리를 접었다 폈다 하는 이 커다란 근육을 보세요.
03:29
A stack of flexible sheets contracts and relaxes
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209122
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유연한 얇은 판들을 모은 것이 수축과 이완을 반복합니다.
03:32
just like a thigh muscle does.
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2336
허벅지 근육이 움직이는 것과 같죠.
03:38
Let me tell you how this works.
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이게 어떻게 작동하는지 설명드리겠습니다.
03:41
So we take laminated sheets
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얇은 판들을 많이 모아서
03:45
to create pouches.
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이렇게 주머니들을 만듭니다.
03:48
We have several of these pouches within a single muscle.
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228266
2961
근육 하나 속에 주머니가 여러 개 들어가죠.
03:51
We now take a conductive ink
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231686
1627
그런 다음 전도성 잉크로 주머니 표면을 코팅합니다.
03:53
and spray-coat that ink onto these pouches,
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233354
3337
03:56
and then we inject them with oil.
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236733
2210
그 다음엔 여기에 기름을 주입합니다.
04:01
After having done this,
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1293
이렇게 하고 나면
04:03
we have a conductive ink that acts like a flexible electrode
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243198
4254
이 전도성 잉크는 신축성이 있는 전극처럼 작동하는데
04:07
that squeezes these liquid-filled pouches
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247494
3295
전압이 걸리면 액체가 충전된 주머니를 쥐어짭니다.
04:10
when a voltage is applied.
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250830
1669
04:15
Now, just like muscles with real fish,
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3378
이제 진짜 물고기 근육과 유사한
04:19
we take this kind of filmed muscles
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3128
이 얇은 필름 같은 근육들을
04:22
and pair them up as antagonistic pairs
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3003
길항 작용을 하도록 짝을 지은 다음
04:25
and put them into our soft robotic fish design.
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265345
3712
우리 소프트 로봇 물고기에 적용해 보겠습니다.
04:30
We 3D-print the hull
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270725
2586
물고기의 몸통과 척추 부분을 3D로 인쇄합니다.
04:33
and the spine of this fish,
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273353
1835
04:38
using soft and rigid materials.
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3462
부드러운 재료와 단단한 재료를 이용해서요.
04:43
The fish now swims silently
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3086
이제 물고기가 조용히 헤엄칩니다.
04:46
by electrically charging the muscles inside of the fish
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286699
3337
전기 충전된 체내의 근육을 활용해서
04:50
in an alternating fashion from one side to the other.
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290036
4087
이 끝에서 저 끝으로 번갈아 왔다갔다 합니다.
04:55
To improve our designs,
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2169
우리는 설계를 개선할 때
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we do not rely on tedious trial and error fabrication.
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297544
3378
진부한 시행착오에 의존하지 않습니다.
05:01
Instead, our software rapidly simulates
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301798
4671
대신 우리 소프트웨어가 신속하게 모의 실험을 하고
05:06
and optimizes a design for performance
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306469
3796
성능을 높이기 위해 설계를 최적화합니다.
05:10
before we have to build it.
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310265
1793
실제 제품을 만들기에 앞서서요.
05:14
Our approach creates a continuous design space
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4463
이렇게 하면 기존의 디자인에
05:19
that interpolates between existing fish designs to create new designs.
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319148
4463
새로운 설계를 계속해서 반영할 수 있습니다.
최적화 과정에서 지속적으로 설계 공간을 탐색하다보면
05:25
Our optimization then explores this continuous design space
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325029
4088
05:29
to come up with new and faster creatures we have not seen before.
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329158
4463
전래 없이 빠르게 움직이는 새로운 것이 탄생합니다.
05:34
Robots one day might even be made of living muscle cells.
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334247
4755
언젠가는 살아있는 근육 세포로 로봇을 만드는 날도 오겠죠.
05:39
Wouldn't it be great if such a living robot would then heal itself,
83
339043
5673
그런 로봇이 진짜 인간의 근육처럼
스스로 치유할 수 있다면 정말 멋지지 않을까요?
05:44
just like human muscles do?
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344757
1752
05:47
I can tell you this.
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347927
1168
우리는 근육 세포부터 시작해서
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Starting from muscle cells,
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349137
1293
05:50
we can already print, grow and stimulate muscles.
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350471
4547
이미 근육을 인쇄하고 키우고 자극을 줄 수 있습니다.
05:56
We are now beginning to make these muscles larger,
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356311
3628
이제 이 근육들을 확대하고,
05:59
longer-lasting and controllable.
89
359981
2836
수명을 늘리고, 제어하는 연구도 시작됐습니다.
06:04
It’s a fascinating challenge to engineer a standalone muscle
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364777
4588
면역 체계가 있는 부수 조직에 의존하지 않는,
06:09
without a supporting organism
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369365
1752
독립된 한 근육을 조작하는 것은 대단히 매력적인 도전입니다.
06:11
that provides this muscle with an immune system.
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371117
2795
06:15
These living muscles efficiently convert chemical energy that comes from nutrients
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375997
6256
이 살아있는 근육은
영양소에서 얻은 화학 에너지로 효율적으로 수축을 할 수 있습니다.
06:22
into muscle contractions.
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382295
1960
06:25
Living muscles can eventually become sustainable
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385506
3129
살아있는 근육은 결국
지속 가능하며 생분해성인 기계가 되고
06:28
and biodegradable machines
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388676
1752
06:30
that decrease emissions and pollution
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390428
3629
배출물과 오염 물질을 줄입니다.
06:34
all while actually truly mimicking nature.
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394057
3211
정말 실제적으로 자연을 모방하는 것이죠.
06:39
So all of this,
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399103
1168
제가 말씀드린 이 모든 것들이
06:40
what I've told you, is possible
100
400271
2211
06:42
with the knowledge that researchers and engineers have today.
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402523
3754
과학자들과 연구자들이 현재 보유한 지식만으로 가능합니다.
06:47
I believe we have to rethink every machine ever invented
102
407654
3962
앞으로 우리는 기계를 고안할 때마다
06:51
from a holistic perspective.
103
411616
1752
총체적인 시각으로 재고해야 합니다.
06:53
We have to rethink what the machine should do
104
413660
3420
기계가 해야 하는 일과 해서는 안 되는 일을
06:57
and what it should not do.
105
417121
1919
다시 생각해봐야 합니다.
07:00
I think we want machines that safely integrate with us,
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420500
3170
우리는 안전하게 사용할 수 있고
07:03
improve our quality of life.
107
423670
2752
삶의 질을 높여주는 그런 기계를 원하죠.
07:06
All the while, we respect nature,
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426422
3254
그러면서도 우리는 자연을 소중히 다뤄야 하고
07:09
and don't pollute our world with loud noises.
109
429717
2795
세상이 시끄러운 소음으로 오염되지 않도록 해야 합니다.
07:14
So let's reimagine machines to take on forms
110
434681
4587
이제 다 함께
한번도 생각해보지 못했던 새로운 기계를 재창조해봅시다.
07:19
we have never thought of before
111
439268
2795
그리고 한번도 가본 적 없는 미지의 장소를 발견해봅시다.
07:22
and discover places we have never been to before.
112
442105
3420
07:25
Thank you.
113
445525
1168
감사합니다.
07:26
(Applause)
114
446693
3086
(박수)
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