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

번역: Hyeryung Kim 검토: DK Kim

Modern engineering focuses on rotating motors

현대 공학 기술에서는 주로 회전 모터를 이용해서

to power almost any machine.

기계를 움직이게 만듭니다.

It has taken about 200 years

대략 이백 년이 걸려서

for motors to become what they are today.

오늘날 사용하는 모터가 되었죠.

And they're still loud and unnatural in their ways.

그런데 모터는 여전히 시끄럽고, 움직이는 방식도 어색합니다.

The constant noise of machines

지속적인 기계 소음으로 인해서

causes problems for living beings everywhere,

바다에서나 육지에서나

both in the ocean and also on land.

모든 생물들이 고통받습니다.

Humans who are constantly exposed to noise can become stressed, depressed

소음에 지속적으로 노출되면 사람들은 스트레스가 심해지고,

우울해지기도 하고, 심지어 이명이 생기기도 합니다.

and even develop tinnitus.

In contrast,

이와 반대로

there are no rotating motors in nature.

자연에는 회전 모터라는 게 없죠.

Nature often smoothly, glides, swims or wiggles,

자연은 대개 부드럽게 미끄러지고, 헤엄치고 꿈틀거립니다.

without the rattling of rigid parts

딱딱한 부분들이 서로 부딪쳐 덜컥거리거나

or the loud rubbing of surfaces.

표면을 거칠게 비벼대거나 하지 않습니다.

I believe we can and should rehaul our approach to how we make machines.

이쯤에서 기계를 어떻게 만들어야 할지 다시 생각해 볼 필요가 있습니다.

Instead of using rigid or unnatural materials,

뻣뻣하고 부자연스러운 재료를 사용하는 대신에

what if we made biomimetic machines?

생체 모방 기계를 만들면 어떨까요?

Machines made of soft or living materials

유연하고 살아있는 재료로 만들어지고

that are adaptive and safe to use in a variety of everyday tasks?

일상 생활 다방면에 적용할 수 있고 안전하게 사용할 수 있는 기계 말이죠.

Can you imagine boats or submarines that propel themselves

물고기처럼 꼬리를 좌우로 흔들면서

by moving their tails from side to side,

앞으로 나아가는 배나 잠수함을 상상해 본 적이 있나요?

just like fish do?

So to imitate these natural movements,

이런 자연의 움직임을 모방하려면

we have to replace rotating motors

회전 모터나 빠르게 회전하는 프로펠러를

and fast, spinning propellers

with artificial muscles.

인공 근육으로 대체해야만 합니다.

And I can tell you this, this can be done.

장담컨대 충분히 가능한 일입니다.

Our team of researchers at MIT and ETH Zurich

우리 매사추세츠 공대와 취리히 공대 연구팀은

has started to develop less disruptive robots

환경을 덜 훼손하는 로봇을 개발했는데

by introducing a new, biomimetic way of moving through water.

새로운 생체 모방 방식으로 수중을 움직입니다.

We created a biomimetic robotic fish.

생체 모방 로봇 물고기죠.

Her name is Sophie.

로봇 이름은 소피입니다.

She's the first demonstration of a fully untethered, soft robot

소피는 최초로 구현된 완전 무선 소프트 로봇으로서

프로펠러 없이 해양을 탐사할 수 있습니다.

that can explore the ocean without the need for propellers.

Sophie pumps water back and forth within a highly deformable tail.

소피는 자유자재로 움직이는 꼬리를 이용해 물을 앞뒤로 밀어냅니다.

Her tail movement imitates the natural swimming motion of real fish.

이 동작은 실제 물고기가 헤엄치는 방식을 모방한 것입니다.

Sophie's natural design allows her to closely monitor aquatic life.

소피는 실제 물고기처럼 자연스럽게 디자인되어서

해양 생물을 가까이에서 관찰할 수 있죠.

Now, there's a catch.

그런데 단점이 좀 있습니다.

Sophie is energy-hungry and loud.

소피는 에너지를 많이 쓰고, 시끄럽습니다.

Yes, we successfully managed to build a robot that swims like a fish,

우린 물고기처럼 헤엄치는 로봇을 만드는 데는 성공했습니다.

but...

하지만...

Sophie requires a motor and a pump to properly work.

소피가 제대로 작동하려면 여전히 모터와 펌프가 필요합니다.

Now we are replacing that motor and pump,

이제 우리는

which is noisy and not desired in such a way,

시끄럽고 거추장스러운 모터와 펌프 대신

we're replacing it with silent, artificial muscles.

소음이 없는 인공 근육을 이용할 것입니다.

These muscles are called HASELs.

바로 헤이즐이라고 부르는 인공 근육입니다.

They directly and efficiently convert electrical energy

헤이즐은 매우 빠르고 효과적으로

전기 에너지를 이용해 근육을 수축합니다.

into muscle contractions.

Take a look at this large muscle we made to lift and lower a leg.

다리를 접었다 폈다 하는 이 커다란 근육을 보세요.

A stack of flexible sheets contracts and relaxes

유연한 얇은 판들을 모은 것이 수축과 이완을 반복합니다.

just like a thigh muscle does.

허벅지 근육이 움직이는 것과 같죠.

Let me tell you how this works.

이게 어떻게 작동하는지 설명드리겠습니다.

So we take laminated sheets

얇은 판들을 많이 모아서

to create pouches.

이렇게 주머니들을 만듭니다.

We have several of these pouches within a single muscle.

근육 하나 속에 주머니가 여러 개 들어가죠.

We now take a conductive ink

그런 다음 전도성 잉크로 주머니 표면을 코팅합니다.

and spray-coat that ink onto these pouches,

and then we inject them with oil.

그 다음엔 여기에 기름을 주입합니다.

After having done this,

이렇게 하고 나면

we have a conductive ink that acts like a flexible electrode

이 전도성 잉크는 신축성이 있는 전극처럼 작동하는데

that squeezes these liquid-filled pouches

전압이 걸리면 액체가 충전된 주머니를 쥐어짭니다.

when a voltage is applied.

Now, just like muscles with real fish,

이제 진짜 물고기 근육과 유사한

we take this kind of filmed muscles

이 얇은 필름 같은 근육들을

and pair them up as antagonistic pairs

길항 작용을 하도록 짝을 지은 다음

and put them into our soft robotic fish design.

우리 소프트 로봇 물고기에 적용해 보겠습니다.

We 3D-print the hull

물고기의 몸통과 척추 부분을 3D로 인쇄합니다.

and the spine of this fish,

using soft and rigid materials.

부드러운 재료와 단단한 재료를 이용해서요.

The fish now swims silently

이제 물고기가 조용히 헤엄칩니다.

by electrically charging the muscles inside of the fish

전기 충전된 체내의 근육을 활용해서

in an alternating fashion from one side to the other.

이 끝에서 저 끝으로 번갈아 왔다갔다 합니다.

To improve our designs,

우리는 설계를 개선할 때

we do not rely on tedious trial and error fabrication.

진부한 시행착오에 의존하지 않습니다.

Instead, our software rapidly simulates

대신 우리 소프트웨어가 신속하게 모의 실험을 하고

and optimizes a design for performance

성능을 높이기 위해 설계를 최적화합니다.

before we have to build it.

실제 제품을 만들기에 앞서서요.

Our approach creates a continuous design space

이렇게 하면 기존의 디자인에

that interpolates between existing fish designs to create new designs.

새로운 설계를 계속해서 반영할 수 있습니다.

최적화 과정에서 지속적으로 설계 공간을 탐색하다보면

Our optimization then explores this continuous design space

to come up with new and faster creatures we have not seen before.

전래 없이 빠르게 움직이는 새로운 것이 탄생합니다.

Robots one day might even be made of living muscle cells.

언젠가는 살아있는 근육 세포로 로봇을 만드는 날도 오겠죠.

Wouldn't it be great if such a living robot would then heal itself,

그런 로봇이 진짜 인간의 근육처럼

스스로 치유할 수 있다면 정말 멋지지 않을까요?

just like human muscles do?

I can tell you this.

우리는 근육 세포부터 시작해서

Starting from muscle cells,

we can already print, grow and stimulate muscles.

이미 근육을 인쇄하고 키우고 자극을 줄 수 있습니다.

We are now beginning to make these muscles larger,

이제 이 근육들을 확대하고,

longer-lasting and controllable.

수명을 늘리고, 제어하는 연구도 시작됐습니다.

It’s a fascinating challenge to engineer a standalone muscle

면역 체계가 있는 부수 조직에 의존하지 않는,

without a supporting organism

독립된 한 근육을 조작하는 것은 대단히 매력적인 도전입니다.

that provides this muscle with an immune system.

These living muscles efficiently convert chemical energy that comes from nutrients

이 살아있는 근육은

영양소에서 얻은 화학 에너지로 효율적으로 수축을 할 수 있습니다.

into muscle contractions.

Living muscles can eventually become sustainable

살아있는 근육은 결국

지속 가능하며 생분해성인 기계가 되고

and biodegradable machines

that decrease emissions and pollution

배출물과 오염 물질을 줄입니다.

all while actually truly mimicking nature.

정말 실제적으로 자연을 모방하는 것이죠.

So all of this,

제가 말씀드린 이 모든 것들이

what I've told you, is possible

with the knowledge that researchers and engineers have today.

과학자들과 연구자들이 현재 보유한 지식만으로 가능합니다.

I believe we have to rethink every machine ever invented

앞으로 우리는 기계를 고안할 때마다

from a holistic perspective.

총체적인 시각으로 재고해야 합니다.

We have to rethink what the machine should do

기계가 해야 하는 일과 해서는 안 되는 일을

and what it should not do.

다시 생각해봐야 합니다.

I think we want machines that safely integrate with us,

우리는 안전하게 사용할 수 있고

improve our quality of life.

삶의 질을 높여주는 그런 기계를 원하죠.

All the while, we respect nature,

그러면서도 우리는 자연을 소중히 다뤄야 하고

and don't pollute our world with loud noises.

세상이 시끄러운 소음으로 오염되지 않도록 해야 합니다.

So let's reimagine machines to take on forms

이제 다 함께

한번도 생각해보지 못했던 새로운 기계를 재창조해봅시다.

we have never thought of before

그리고 한번도 가본 적 없는 미지의 장소를 발견해봅시다.

and discover places we have never been to before.

Thank you.

감사합니다.

(Applause)

(박수)