만약 3억 년 전으로 돌아갈 수 있다면, 당신은 지구 생명 진화사에서 중요한 장면을 목격할 수 있다. 그것은 어류(鱼类)의 조상들이 물에서 벗어나 바다에서 육지로 도약하는 것이다. 오늘날 우리는 과거로 돌아갈 수는 없지만, 과거를 현재로 "돌아올 수 있도록"  만들수는 있다. 영국 케임브리지 대학교 연구팀은 최근 《사이언스 로보틱스》 잡지에 중요한 연구를 발표했다. 고대 생물 로봇을 개발하여 생명 진화에 관한 다양한 가설을 검증해 주었는데,  이 기술은 우리에게 고대 생물 탐구의 새로운 문을 열어주었다.

일반적으로 화석 퍼즐은 고생물학자들이 고대 생물의 존재 상태를 복원하는 데 도움이 된다. 그러나 화석은 우리에게 "무엇인가"만을 알려줄 뿐 "어떠한지"에 대해선 대답하기 어렵다. 예를 들어, 몇 개의 손상된 뼈 화석에서 이 생물의 완전한 운동 방식을 어떻게 추론할 수 있을까? 이 문제를 해결하기 위해 로봇 개발자들은 독창적으로 바이오닉 기술을 도입하여 반복적인 연습이 가능한 실험 "무대"를 만들었다. 지속적인 조정과 최적화를 통해 역사적 진실에 가장 가까운 "공연"을 점차적으로 재현하고 있다.

예를 들어, 독일 훔볼트 대학교의 연구팀은 3D 모델링과 생체모방 로봇 기술을 활용하여 초기 페름기에 살았던 베르트헤이트 산행 용( 山行龙)의 운동 방식을 시뮬레이션한 결과, 이 생물이 사족 직립 보행을 더 선호한다는 것을 발견했다. 미국 카네기멜론 대학의 연구원들은 소프트웨어 로봇을 사용하여 측낭충(侧囊虫) 이 사라진 운동 방식을 재현하고 이동 속도를 높이는 방법을 추론했다.

이러한 연구 사례는 고생물학 연구에서 바이오닉 로봇의 거대한 잠재력을 보여준다. 3D 모델링, 소프트웨어 재료 구동 및 로봇학 등의 첨단 기술을 적용하여 생체 모방 로봇은 마치 유능한 "시공간의 배우"처럼 과학자들의 다양한 추측에 따라 고대 생물의 가능한 운동 방식과 기능을 생생하게 시연할 수 있다. 이러한 사고방식에 따라 케임브리지 대학교 연구진은 "고생물 계몽(启发)  로봇"이라는 새로운 연구 방법을 제안했다.  즉 로봇 기술을 생물 진화 연구에 적용하여, 고대 생물의 특징을 가진 로봇을 제작함으로써 고대 생물의 운동 패턴과 행동 메커니즘을 재현하고 수륙 전환, 비행 기원 등의 가설을 검증하는 데 사용할 수 있다는 것이다.

고생물의 지혜와 생명의 진화는 현대 과학기술에 혁신적인 영감을 불어넣어 주며, 로봇 공학의 난제를 돌파할 수 있는 새로운 길을 열어준다. 예를 들어, 중국 난징대학교는 미국 과학 연구 기관과 협력하여 고대 삼엽충의 눈 구조에서 영감을 받아 매우 큰 심도 촬영 능력을 가진 마이크로 카메라를 개발했다. 중국 저장대학교 연구진이 심해 사자 물고기의 신체 구조를 모방하여 개발한 스마트 소프트웨어 로봇은, 전 세계 최초로 마리아나 해구에서 만 미터급 심해 잠수를 성공적으로 돌파하고 자유롭게 헤엄치는 로봇이다. 이러한 '자연의 스승'이라는 혁신적 사고방식은 바이오닉 로봇 분야의 발전을 위한 새로운 길을 개척하고 새로운 동력을 육성하고 있다.

더욱 기대되는 것은, 연구원들이 '생체 모방(仿生) '에서 '유사 생체(类生) '로의 도약을 탐구하고 있다는 점이다.  즉, "로봇 물고기를 개발하여 물속에서 헤엄치는 것을 모방한다", "드론을 개발하여 하늘을 나는 것을 모방한다"는 공식에서 벗어나, 자연계의 다양한 생물 패턴과 그 뒤에 숨겨진 일반적인 법칙을 더 깊이 탐구하기 시작했다. 예를 들어, 중국과학기술대학교 팀은 자연계에서 코끼리 코, 문어 촉수 등의 운동 모드를 체계적으로 개괄했다. 개발된 신형 소프트웨어 로봇은 물건을 잡고 복잡한 작업을 완료하는 데 거의 동물의 팔다리에 필적한다.

또한, 개미 군락의 운영 방식을 참고하여 효율적인 협력을 위한 로봇 군집 알고리즘을 개발하고 있다. 관련 과학 연구는 더 이상 단일 생물의 모양이나 동작을 모방하는 데 국한되지 않고, 보다 거시적이고 본질적인 생물학적 원리에 초점을 맞추어 로봇에 적용할 수 있는 일반적인 지능형 방법을 설계한다. 이러한 변화는 마치 미술 창작에서 '사실파'에서 '사의파(写意派,  인상파) '로의 진화와 같아서, 더 이상 한눈에 알아볼 수 있을 정도의 사실을 모방하는 것에 집착하지 않고 '신운(神韵) '과 '의경(意境) '을 추구한다.

과거를 이해하는 것은 미래를 파악하는 것이다. 바이오닉 로봇은 역사의 문을 여는 열쇠일 뿐만 아니라, 기술 혁신을 촉진하는 촉매제이기도 하다. 미래에는 고생물학, 생물학 및 로봇 등 학제 간 협력을 통해서 인류는 로봇의 더 많은 형태와 강력한 성능을 탐구할 것이다. 이는 심우주 발사, 심해 탐사, 재난 구조, 의료 수술, 산업 생산 등 여러 분야에 응용될 것으로 기대된다. 고대의 지혜는 미래의 발전을 깨우치며, 고대의 생물 로봇을 모방하는 것은 겉보기에는 '복고적'이지만, 사실은 더욱 '혁신적'이다.  (저자 위쥔즈(喻俊志)는 베이징대 공과대학 교수)

2025.01.17

(원문보기) https://lx.huanqiu.com/article/4L6pc7mTTQx

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