전기전자/정보통신

Nikkei Computer_2019.10.3 특집 요약 (p22~47)

AI가 만들어 내는 싱귤래리티
도라에몽의 최신 기술, 그 ‘비밀 도구’가 실현되는 날
 

AI가 사람의 능력을 뛰어넘는 싱귤래리티가 일어나면 세상과 사람들의 생활이 어떻게 진화될 것인가? 기술을 기반으로 상상하는 것은 상당히 어렵다. 그렇다면 “이런 것이 가능하면 좋겠다”와 같은 니즈로 눈을 돌린다면 미래를 내다볼 수 있지 않을까? 여기에 아주 좋은 소재가 있다. 바로 도라에몽의 최신기술을 구사한 궁극의 솔루션인 ‘비밀 도구’가 그것이다. 어린 시절에 누구나 동경했던 그 비밀 도구는 언제, 어떤 모습으로 현실이 될 수 있을까? 닛케이 컴퓨터는 창간 1000호를 기념해 대담한 예측에 나섰다.

Part 1. 집필∙작곡을 프로 수준으로
5가지 도구, 앞으로 3년 이내에 완성 가능

도라에몽의 ‘비밀 도구’는 대략 1,600 종류이다. 몇 가지는 AI 등 디지털 기술의 진화에 의해 ‘완성’이 보이기 시작했다. 지금부터 3년 후인 2022년까지 실현 가능성이 있는 5가지 비밀 도구를 소개하겠다.

● 보기 좋은 문장, 아무나 술술 잘 쓸 수 있어 → 모범 편지 펜 (심층학습, 뉴럴 네트워크)

도라에몽의 ‘모범 편지 펜’은 아무것도 생각하지 않아도 쓰고 싶은 것을 술술 대신 써주는 도구이다. ‘연령표’를 사용하면 연령에 맞는 표현으로 써준다. 또한 심금을 울리는 감동적인 문장을 쓸 수도 있다.

물론 현 시점에서는 ‘모범 편지 펜’을 완벽하게 실현할 수 있는 기술은 존재하지 않다. 그러나 심층학습(딥러닝)의 연구가 진행됨에 따라 텍스트 생성 기술은 급속도로 진화하고 있으며 앞으로 2~3년 안에 실용화 될 가능성이 있다.

최근에 브레이크스루 기술로서 들 수 있는 것은 미국 구글이 2017년 6월에 발표한 ‘Transformer’와 구글이 Transformer의 응용기술로서 2018년 10월에 발표한 ‘BERT(Bidirectional Encoder Representation from Transformers)’이다.

Transformer는 입력한 단어 열로부터 문장의 의미를 이해한 뒤에 ‘주목(Attention)’해야 할 단어를 추출할 수 있는 뉴럴 네트워크이다. 또한 BERT는 Transformer를 복잡하게 조합시킨 거대한 뉴럴 네트워크로서 예측하고 싶은 단어의 앞에 있는 문장뿐만 아니라 뒤에 있는 문장에도 ‘주목’함으로써 단어의 의미를 보다 정확하게 파악할 수 있다.

-- ‘무엇을 쓸 것인가’에도 심층학습을 적용 --

● 자택에서 낚시나 우주 탐색 → 돗자리 낚시터 (원격 조작 로봇, VR)

바다나 강에서 떨어진 장소에 있으면서도 실제 낚시의 즐거움을 실감할 수 있을 뿐만 아니라, 실제로 물고기를 잡을 수 있다---. 도라에몽의 비밀 도구인 ‘돗자리 낚시터’와 비슷한 세상이 2~3년 후에는 실현될 수 있을 전망이다.

ANA홀딩스가 개발하고 있는 ‘ANA AVATAR’는 원격 조작 로봇과 가상현실(VR) 고글, 인터넷 회선 등을 조합시킨 기술이다. 낚싯대의 조작 및 피드백, 영상을 저지연으로 전송하는 코덱(Codec, 부호화 방식), 네트워크 기술이 핵심 기술이 된다.

-- 낚시로 잡아 올린 물고기는 다음날 배송 --

● 분실물이 곧바로 돌아 온다 → 잃어버리는 물건을 다시 돌아오게 하는 스프레이 (스마트 태그, Bluetooth Low Energy)

중요한 물건에 태그를 붙여 놓으면 흘리거나 분실해도 주인에게 되돌아 온다. 이런 편리한 IoT 서비스가 2020년에 등장할 전망이다.

실용의 키워드가 되는 기술을 ‘스마트 태그’이다. 근거리무선통신기술 ‘Blue tooth Low Energy(BLE)’와 배터리를 갖춘 태그이다. 지갑이나 열쇠 등 분실하면 곤란한 물건에 부착해 스마트폰 앱으로 분실물의 소재지를 확인할 수 있다.

-- 재빨리 찾아내어 주인에게 돌려준다 --

● 조용한 직장에서 집중력 향상 → 흡음기 (노이즈캔슬링, 기계학습)

주위의 소음을 없애는 기술을 접목시킨 새로운 타입의 오피스가 2022년경에는 확대될 전망이다. 도라에몽의 비밀 도구에 소음 등을 빨아들여 캔 안에 넣을 수 있는 ‘흡음기’가 있다. 소리를 넣은 캔을 만드는 것은 어렵지만, 소음을 없애는 디지털 기술은 착실히 발전하고 있다.

가장 널리 사용되고 있는 것은 ‘노이즈캔슬링’이라는 기술이며 이어폰이나 헤드폰에 채택되고 있다. 내장된 마이크가 주위의 소리를 수집해 노이즈 소리를 특정해 제거하는 구조이다. Web회의 시스템에서 사용하는 스피커폰에도 채택되고 있다.

-- 노이즈를 내보내 소음을 없앤다 --

● 가사를 마이크에 대고 말하면 바로 작곡 → 멜로디 올챙이 (자동작곡, 감성 데이터베이스)

멜로디 올챙이는 가사를 마이크에 대고 말하면 자동으로 곡을 만들어 주는 도구이다. 도교도시대학의 오타니(大谷) 교수가 사례로 든 것은 자동 작곡시스템인 ‘Orpheus’. 인본어의 가사를 입력하면 주로 가사의 억양을 분석해 자동으로 작곡, 인공 음성으로 노래를 부른다. 멜로디 올챙이와 같이 다양한 곡조를 선택할 수 있다. Orpheus 의 음성 인식 및 자연언어처리의 정밀도에 따라 2~3년 안에 실용 레벨에 도달할 것으로 보인다.

-- 센서로 감정을 계측 --

Part 2. 동시 통역 / 유체 이탈 / 괴력
10년 이내에 이루어질 8가지 도구

자동 번역, 유체 이탈, 셀프 의료, 괴력 발휘 ---. 화상인식 및 로보틱스, VR 등의 기술진화로 인해 이루어질 것 같은 8가지 도구를 제시한다. 5년 후에는 어려울 수 있으나, 10년 후, 즉 2029년에는 실용화될 것이다.

● 사카모토 료마 (坂本 龍馬)와 전화로 통화한다. → 가공 통화 어댑터 (챗봇, 대화 엔진)

도라에몽의 비밀 도구인 ‘가공 통화 어댑터’는 전화기에 어댑터를 부착하면 실제로는 연결되지 않았는데 원하는 상대와의 대화가 가능한 도구이다. 실존 인물은 물론, 역사상의 인물, 애니메이션이나 만화 캐릭터와도 대화할 수 있다.

포인트가 되는 기술은 자연언어처리 및 음성인식과 같은 AI(인공지능)기술과 질문에 대한 자동응답 프로그램의 챗봇 기술이다.

-- 신주쿠(新宿) 2가의 마담도 재현 --
-- LINE 참여, 기업 용도에 가능성 --
-- 대화 데이터의 축적이 열쇠 --

● 열중증(熱中症)과 이별, 연중 쾌적 → 에어컨 수트 (모바일 배터리)

도라에몽의 비밀 도구 ‘에어컨 슈트’는 입으면 몸 주변의 온도를 에어컨처럼 조절해주는 는 옷이다.

에어컨 슈트를 구체화한 제품으로서 최근에 주목을 모으고 있는 것이 전동 팬이 부착된 작업복인 ‘공조복(空調服)’이다. 벤처의 공조복은 15년 정도 전에 개발되었으며 몸을 ‘시원하게’하는 것이 특화된 작업복이다.

-- 배터리가 진화, 8시간 동작 --
-- 몸을 따뜻하게 하는 작업복도 개발 --

● 안 쓰는 물건을 AI가 심사, 즉시 환금 → 자동매입기 (화상인식, 자율주행 로봇)

안 쓰는 물건을 기계가 심사해 그 자리에서 판매해 바로 돈을 받을 수 있다---. 그런 서비스가 5년 뒤에는 실용화될 전망이다. 도라에몽의 비밀 도구 중에서는 자동매입기’에 가깝다. 안 쓰는 물건의 처리와 환금을 동시에 실현하는 일석이조의 서비스이다.

실현의 열쇠를 쥐고 있는 것은 AI(인공지능)이다. 프리마켓 앱 '메루카리', 중고 브랜드 제품인 고메효(兵) 등이 AI를 사용한 사정(査定) 기술의 개발에 나서고 있다.

-- 가짜 브랜드 제품을 AI가 골라낸다 --

● 외국어, 모두가 유창 → 통역 곤약 (동시통역 시스템)

소형 번역기의 대표적인 제품인 소스넥스트의 '포켓토크(Pocketalk)'를 보고 도라에몽의 비밀 도구인 ‘통역 곤약’을 떠올린 사람도 있을 것이다.

‘동시통역기’ 개발은 급속도로 진행되고 있으며 2025년에는 실용화될 전망이다. 예를 들어 엔진을 개발해 다수의 번역 디바이스 및 번역 앱 전용으로 제공 중인 정보통신연구기구(NICT)는 현재 동시통역 시스템을 개발 중이다.

-- 이어폰 마이크 타입이 주류로 --

● 오감(五感)의 유체이탈이 현실로 → 감각 모니터 (헤드 마운트 디스플레이, VR)

촉감이나 향기 등 사람의 오감을 기계로 재현하는 기술이 앞으로 5~10년 안에 실현될 전망이다. ‘오감의 유체이탈’이라고 할 수 있는 기술이다.

오감은 시각과 청각, 촉각, 후각 미각으로 구성되어 있다. 그 중 시각은 원격지의 카메라로 촬영한 영상을 수신해 HMD(헤드 마운트 디스플레이)로 불리는 고글로 모니터링 하면 재현할 수 있다. 청각에 해당하는 음성도 마이크와 스피커, HMD로 재현할 수 있다.

-- 존재하지 않는 것을 만지는 신기함 --

● 당신의 병명, 정확히 진단 → 의사 가방 (AI 진단)

도라에몽에 등장하는 ‘의사 가방’은 엑스레이 카메라나 현미경이 장착된 가방 본체가 의사 없이도 병을 진찰해 약을 처방하는 비밀 도구이다.

이런 기술의 실현이 다가오고 있다. 핵심이 되는 것이 AI(인공지능)이다. 높은 정밀도로 병명을 맞추거나 최적의 치료약을 제안한다. 대표적으로는 벤처 유비(Ubie)가 2017년에 개발한 태블릿 타입의 문진 시스템이 있다.

● 누구나가 영화의 주역으로 → 배역 전환 비디오 (딥페이크)

핵심 기술은 ‘딥페이크(Deepfake)’. 심층학습을 사용해 동영상에 찍힌 인물의 얼굴을 다른 얼굴로 바꿀 수 있다. 지금은 ‘얼굴’만을 교체 대상으로 하고 있지만, 앞으로 3~4년 후에는 사진에 있는 인물이 동영상과 같은 움직임을 하는 기술을 실현할 수 있을 것이다. 이 기술은 인물의 전신을 찍은 화상을 심층학습으로 해석해 3D모델을 생성하는 것이다.

● 무거운 짐을 들어 올릴 수 있다 → 슈퍼 장갑 (인공 근육, 개호용 로봇)

‘악력(握力)’을 높이는 장치가 제품화되고 있다. 대표적인 제품이 오카야마(岡山) 현에 본사를 두고 있는 다이야 공업이 2017년 10월에 개발한 Power Assist Glove이다. 형상은 명칭대로 장갑이며 글로브는 약 50g의 경량. 손등에 박아 넣은 고무제 튜브와 그 주변의 신축성이 있는 천으로 ‘인공근육’을 구성하고 있다. 부속의 컨트롤러의 스위치를 누르면 인공근육에 이산화탄소 봄베로부터 압력이 가해져 손가락을 구부려 약 2kg의 악력을 실현할 수 있다.

Part 3. 동물과 대화 / 투명인간 등
5가지 도구, ‘특이점’에는

애완견과 대화가 된다면 얼마나 굉장할까? 투명인간이 된다면 무엇을 하고 싶은가? 누구나 원하는 3가지 도구의 실현도 더 이상 꿈의 이야기가 아니다. AI가 사람의 능력을 뛰어넘게 된다는 2045년에는 반드시 실현될 것이다.

● 휴면 자금으로 자산 운용 → 돈 꿀벌 (초소형 드론, 경량화 소재)

‘돈 꿀벌(カネバチ)’은 수 십 마리의 벌들이 길가에 떨어져 있는 동전을 알아서 찾아내주는 도라에몽의 비밀 도구이다. 배수구 청소를 하던 주인공 노비타 군이 100엔 동전을 발견. “잠자고 있는 돈을 찾아내면 일본을 위해 큰 도움이 된다”고 도라에몽을 설득해 만들어졌다.

제일생명경제연구소에 따르면 일본에서 휴면 ‘장롱 예금’의 총액은 2019년 1월말 시점에 50조엔을 돌파. 전년 대비 약 5% 페이스로 늘어나고 있다고 한다. 그러나 가까운 미래에 생활하는 것만으로 자산 운용이 가능한 시대가 다가올 전망이다. 배경에는 디지털 기술의 진화가 있다.

세븐은행과 투자 앱을 취급하는 TORANOTEC은 공동으로 ‘리얼 잔돈 투자’ 프로젝트의 실증실험에 착수한다. 세븐은행 등이 개발한 ‘잔돈 투입 박스’를 편의점 등에 설치. 쇼핑 할 때 생기는 잔돈을 투입하는 것만으로 TORANOTEC의 자회사가 제공하는 잔돈 투자앱 ‘토라노코’에 충전되어 해당 앱이 제공하고 있는 펀드에 투자할 수 있는 구조다. 금융청의 ‘FinTech 실증실험 허브’ 지원 안건에 채택되어 있다.

-- 곤충 사이즈의 드론이 실현의 열쇠 --
돈 꿀벌과 같이 떨어져 있는 동전을 자동으로 줍는 소형 비행물체를 만드는 것은 쉽지 않다. “(곤충 사이즈로 동전을 운반하는 비행 물체는) 영원히 실현되지 못한다”라고 드론 개발을 추진하고 있는 에어로넥스트의 오가와(大河) 공력연구소 상석연구원은 말한다.

최대 걸림돌은 배터리이다. 배터리 능력은 매년 향상되고 있으나, 동전을 운반할 정도의 동력을 만들어 낼 배터리가 곤충 사이즈의 초소형 드론에 탑재될 수 있을 정도로 소형화되는 것은 적어도 향후 10~20년 안에는 어려울 전망이다.

-- 경량의 동전이 등장한다면 --

● 동물과 대화, 마음이 통하는 순간 → 동물 언어 헤드폰 (감정 분석, 웨어러블 단말기)

모든 동물과 대화하는 기술의 실용화는 10년 이상 후가 될 전망이다. 일단은 동물이 어떤 방법으로 감정을 표현하는 지를 조사할 필요가 있다.

현재는 데이터 수집이 중심이지만 AI(인공지능)의 활용에 의해 연구가 크게 진전될 전망이다. 울음소리의 특징을 학습시킨 AI를 사용해 효율적인 데이터를 수집하거나 전문가만이 알 수 있는 울음 방식의 차이를 판별할 수 있게 될 가능성이 있다.

-- 울음소리 이외의 감정을 이해 --

● 좋아하는 옷을 즉시 착용 → 옷 갈아입기 카메라 (AR, 3D프린터)

좋아하는 디자인의 옷으로 순식간에 갈아입고 싶다---. 그런 요구 사항의 경우, 실제 옷으로 갈아입는 것은 앞으로 10년 이상 걸릴 전망이지만, AR(증강현실)과 AI(인공지능)을 사용한 가상공간 안에서는 실현이 가능해 지고 있다.

● 어젯밤 꿈, 영상으로 공유 → 꿈 TV (브레인 머신 인터페이스)

자는 동안에 꾸고 있는 꿈을 TV 화면에 비추게 한다. 도라에몽의 비밀 도구인 꿈 TV는 꿈이라는 뇌 속의 이미지를 영상으로 보여준다. 간단하게 사용할 수 있게 되는 것은 10~20년 정도가 걸릴 것으로 보이나. 연구는 착실히 진행되고 있다.

뇌 안의 활동을 파악해 기계에 연결시키는 기술은 BMI(Brain-Machine Interface)라고 한다. 2013년에 국제전기통신기초기술연구소(ATR)의 가미타니(神谷) 씨 그룹이 발표한 논문이 세계적으로 유명하다. 수면 중의 뇌 상태를 fMRI(뇌 안의 혈류 등을 특정하는 기계)를 사용해 판독하며, 그와 병행해 본인에게 꿈의 내용을 들어 기록하는 형태로 뇌활동과 꿈 내용의 대응 관계를 모델화한 것이다. 이를 기반으로 꿈을 가시화 하는 것에 성공했다.

● 사람도 건물도 모습을 지운다 → 투명 망토 (스텔스, 메타머티리얼(Metamaterial)

한정적인 조건이라면 이미 투명해지는 기술은 개발되고 있다. 예를 들어 도쿄대학 첨단과학기술연구센터의 이나미(稲見) 교수는 2006년에 배경에 인물이 섞이게 해 투명하게 보이게 하는 기술인 ‘광학미체(光學迷彩)’를 발표해 화제가 되었다.

이나미 교수가 개발한 광학미체는 ‘재귀성 반사재’로 불리는 재료로 재작한 망토를 사용한다. 빛이 입사하는 방향과 거의 같은 방향으로 반사하는 성질을 띠고 있다. 경비원의 반사 조끼 등에 사용되고 있다.

-- 전신을 디스플레이로 감싼다 --

Part 4. 순간 이동은 가능한가?
검증, 꿈의 3대 도구

‘대나무 헬리콥터’, ‘타임머신’, ‘어디로든 문’--. 싱귤래리티 이후의 시대는 이것들이 ‘'3종 신기(神器)'가 되어 있을지도 모른다. 최대 난관이라고 불리는 3대 도구의 실현 가능성을 정면으로 검증해 보았다.

도라에몽의 비밀 도구 중에서도 특히 매력적이며 많은 사람들이 실현되기를 원하는 것은 ‘대나무 헬리콥터’ ‘타임머신’ ‘어디로든 문’의 3가지일 것이다.

-- ‘하늘을 자유롭게 비행하는’ 기술이 속속 등장 --
도라에몽의 비밀 도구 중 가장 등장 횟수가 많은 것이 바로 대나무 헬리콥터이다. 대나무 잠자리와 같은 행태로 머리에 붙여 회전시키면 자유롭게 하늘을 날 수 있다.

실제로 유명한 사례는 프랑스인의 발명가 프랭키 자파타 씨가 개발한 '플라이보드(Flyboard)이다. 플라이보드는 제트 엔진을 탑재한 스케이트보드 정도의 비행 장치. 인간이 서서 타면 혼자서 하늘을 날 수 있다. 2019년 8월에는 시속 140km로 22분간 비행해 영국과 프랑스간의 도버해협을 횡단했다.

-- ‘조금 앞의 미래’ 라면 갈 수 있다 --
가장 실현이 어려운 것이 타임머신일지도 모른다. 타임머신은 과거나 미래에 갈 수 있는 이동수단을 말한다. 임의로 시간 및 장소를 지정해 이동할 수 있지만, ‘초(超)공간’으로 불리는 가공 공간을 통해 이동하기 때문에 이와 동일한 이동 수단을 개발한다는 것은 불가능하다.

그러나 현재 기술이라도 ‘조금 앞의 미래’라면 갈 수도 있다. 빨리 움직이는 이동 수단에 계속 타고 있으면 되는 것이다. “신칸센(新幹線)에 60년간 계속 타고 있으면 10만분의 5초만이지만 미래에 갈 수 있다”라고 릿교(立教) 대학부의 하라다 교수는 말한다.

물리학을 기반으로 했을 때 “고속으로 이동하는 이동 수단 안에서는 정지해 있는 곳보다 시간의 진행이 느리다”(하라다 교수). 시속 약 300km로 움직이는 신칸센 안에서 60년이 경과했을 때 지구상의 정지되어 있는 장소에서는 60년과 10만분의 5초가 경과하고 있는 것이다.

-- 순간 이동에 조금이라도 가까워진다 --
도라에몽의 비밀 도구 ‘어디로든 문’은 가고 싶은 장소를 떠올리며 문을 열면 맞은 편이 그 장소로 연결되어 바로 갈 수 있는 도구이다.

연구자와 기술자는 2가지 어프로치를 통해 ‘어디로든 문’에 접근하려는 노력을 기울이고 있다. 그 중 하나는 VR(가상현실) 기술을 사용해 이동한 것과 동일한 체험이 가능하게 되는 것이다. 그러나 실제로 이동하고 있는 것은 아니다. 여기서 기대되는 또 다른 시도가 있다. 이동 수단의 스피드를 가능한 한 빠르게 하려는 움직임이다.

그 상징적인 것이 JR도카이(東海)가 건설 중인 리니아 중앙 신칸센이다. 도쿄 도의 시나가와(品川) 역부터 아이치(愛知) 현의 나고야(名古屋) 역까지의 구간으로 2027년에 개업을 목표로 공사가 추진되고 있다. 개업한다면 두 역 사이의 286km는 최고속도 40분으로 연결된다. 최고 속도는 시속 500km이다.

리니아 중앙 신칸센은 과거의 신칸센과는 다른 ‘초전도자기부상식철도(리니어모터카)’라는 기술로 운행된다. 초전도는 일정한 조건에서 전기 저항이 제로가 되는 기술이다. 초전도를 사용해 전자석을 만들면 차량을 부상시킬 정도로 강력한 자력이 만들어 진다. 부상한 차량은 도로와의 마찰 저항이 없기 때문에 초고속으로 주행할 수 있다.

마찰 저항을 없애 고속으로 이동시키는 기술은 그 외에도 있다. 예전부터 있는 것이 ‘기송관(에어 슈터)’이다. 병원에서 진료 기록부나 검사 검체를 운송하는 목적으로 사용되고 있으며 건물 안에 튜브 타입으로 전용 배관을 만들어 캡슐에 넣어 물건을 이동시킨다.

기송관의 원리를 사람의 이동에 응용하려는 아이디어도 있다. 그 중에 미국 전기자동차 대기업인 테슬라 창업자 엘론 머스크 씨가 구상을 발표한 ‘하이퍼 루프’가 유명하다. 감압된 튜브를 선로 대신 사용해 캡슐 안의 사람을 초고속으로 이동시킨다는 구상이다. 로스앤젤레스와 샌프란시스코 간의 약 600km를 시속 1200km, 30분만에 연결시킨다는 발상이다.

그러나 튜브의 열팽창에 어떻게 대처할 것인지, 대지진 등의 비상 사태에 어떻게 대응할 지 등 과제는 산적해 있다. 이미 실험 주행을 반복하고 있는 초전도 리니아에 비해 실현에는 더 많은 시간이 걸릴 전망이다.

초전도 리니아도 하이퍼 루프도 수백km 단위의 토목 공사가 필수이다. ‘어디로든 문’의 편리성에는 못 미치지만 꿈의 순간 이동은 조금씩 실현에 가까워지고 있다. AI(인공지능)가 사람의 능력을 뛰어넘는 싱귤래리티가 실현된다는 시점인 2045년에는 세계의 어딘가에 완성되어 있을 지도 모른다.

 -- 끝 --