미래 웨어러블 디바이스 – S.LSI사업부 콜로키움

최근 개봉한 영화 ‘엣지 오브 투모로우’는 가까운 미래에 인류가 외계 종족의 침략에 맞서는 모습을 그리고 있습니다. 이 과정에서 주인공인 톰 크루즈(빌 케이지 역)는 각종 무기로 무장한 외골격 로봇 슈트를 입고 등장하는데요. 인간 운동 능력의 한계를 극복할 수 있도록 도와주는 이 ‘웨어러블 로봇’은 영화의 시작부터 끝까지 등장하며 인류의 핵심 무기로 활약을 펼칩니다.

이처럼 사람의 신체 기능을 확장해주는 웨어러블 기기가 과연 영화 속에서만 존재하는 걸까요? 지난 5월 27일, 삼성전자 화성캠퍼스 DSR동에서 열린 S.LSI 콜로키움에서는 웨어러블 기기를 뇌 과학자의 입장에서 분석하고 향후 발전 방향을 전망해보는 자리를 가졌습니다.

■ 사람을 닮은 ‘웨어러블 기기’

이 날 연사로 나선 KAIST 뇌과학연구센터 김대식 교수는 미래 웨어러블 기기의 주요 테마로 ‘자기 확장’을 꼽았습니다. 웨어러블 기기는 인간이 이미 가지고 있는 욕구를 실현시켜주는 형태로 발전해야 한다고 제시했는데요, 이런 욕구를 기반으로 웨어러블 기기의 플랫폼이 발전할 것으로 전망했습니다.

육체적 능력을 확장해주는 외골격 슈트, 커뮤니케이션 능력을 확장해 주는 스마트폰 등이 이러한 확장과정의 일부라고 정의했는데요, 결국은 두뇌 능력의 확장까지 이루어 질 것이며, 이를 위해선 딥 러닝(Deep Learning) 기술이 웨어러블 기기에 적용될 것으로 전망했습니다.

“사람은 겉으로는 별로 특이해 보이지 않는 이 뇌를 통해서 우주를 생각하고 무언가를 창조합니다.”

이 날 강의는 인간 두뇌의 신비로움에 대해 언급하며 시작됐는데요. 인간의 뇌는 1000억 개의 뉴런(신경세포)들이 높은 밀도로 연결되어 있으면서도, 이를 가동하기 위해선 하루에 불과 초코바 하나 정도의 열량이면 충분하다고 합니다. 그리고 평생 리셋이 필요없으며, 소프트웨어와 하드웨어 구분없이 한 덩어리로 되어있습니다.

이러한 뇌의 신비로운 특성 중에서도 가장 특이한 것이 바로 ‘불변성(invariance)’인데요. 이 불변성 덕분에 컴퓨터에게는 아주 어려운 문제일지라도, 사람은 쉽게 해결할 수 있다고 합니다.

예를 들어 사람은 태어나 한두 번 강아지를 보면, 나중에 어떤 강아지들을 봐도 이것이 강아지라는 것을 쉽게 인식합니다. 하지만 컴퓨터는 저장되어 있는 강아지 이미지와 조금만 달라도 새로운 이미지를 강아지라고 인식하는데 어려움을 겪습니다.

김대식 교수는 사람을 닮은 웨어러블 기기 구현을 위해 뇌의 ‘불변성’을 모방할 수 있는 ‘딥 러닝(Deep Learning)’ 기술이 필요하다고 강조했습니다.

■ 딥 러닝(Deep Learning)과 웨어러블 기기의 융합

딥 러닝(Deep Learning)은 인간의 사고 방식을 모사한 기술입니다. 특정한 자극에 반응하고 그 반응정도를 스스로 저장하는 가상의 신경망을 계층 형태로 구성한 후, 여러 자극을 신경망에 노출시켜 학습시키는 기술입니다. 이렇게 학습된 신경망은 새로운 자극이 들어왔을 때, 기존 학습 결과를 바탕으로 이 자극이 무엇인지 판단하게 됩니다.

딥 러닝 기술은 기존 기술에 비해 높은 정확도를 보여, 이미 글로벌 IT 업체들이 딥러닝 전문가를 영입하고 있다고 하는데요,

김대식 교수는 미래 웨어러블 기기가 이 기술을 통해, 사용자가 보고 듣는 내용을 분석하고 유용한 정보를 전달해 줄 것으로 예상했습니다. 더 나아가 사용자의 행동까지 예측해 적절한 서비스를 제공할 것으로 기대하고 있습니다.

하지만 이러한 딥 러닝에도 기술적 한계가 있습니다. 대상을 정확하게 인식하고 사람처럼 판단하기 위해서는 신경망을 학습시킬 방대한 규모의 데이터가 필요하기 때문입니다. 또한 이런 데이터가 늘어날수록 이를 처리하는 속도가 느려지는 문제가 있는데요. 이를 극복하기 위해선 클라우드 컴퓨팅을 활용하거나 딥 러닝 전용 프로세서를 개발해야 한다고 합니다.

김대식 교수는 딥 러닝 전용 프로세서 개발이 클라우드 컴퓨팅 활용보다 적합하다고 언급했는데요, 이는 사용자의 민감한 정보가 유출될 위험이 있는 클라우드보다는 기기 자체에서 정보를 처리하는 방법이 안전하고 빠르기 때문입니다.

이렇게 약 한 시간 동안 강연이 진행된 후, 임직원들과 함께 생각을 나누는 질의응답 시간으로 이어졌는데요. 미래 웨어러블 기술 관련 토론하는 시간을 끝으로 이 날 강연은 종료되었습니다.

단순히 사람을 흉내내는 수준을 넘어, 사람처럼 사고하고 느끼고 상호작용하는 기기의 등장은 인간의 오랜 꿈이었습니다. 이를 방증하듯 스스로 보고, 생각하고, 행동하는 기기들은 다양한 영화와 소설의 모티브가 되어왔는데요. 사람의 신체로는 제한됐던 일을 알아서 척척 해결해주는 웨어러블 기기를 현실에서도 만날 수 있다면 어떨까요? 머지 않은 미래에 뇌 과학과 반도체 기술의 발달로 더 똑똑하고 친절한 기기들이 탄생하길 기대해 봅니다.