하버드의 TERMES 로봇, 설계도 없이 성을 쌓다 — 흰개미식 신호만으로

하버드 대학교 자기조직화 시스템 연구 그룹(Self-Organizing Systems Research Group)의 한 팀이 머리 크기만 한 건설 로봇 떼를 만들어, 복잡한 계획이나 설계도 없이 구조물을 세울 수 있게 했다 — 이 연구는 Science에 실렸고 2014년 2월 WIRED가 보도했다. 나미비아의 흰개미 둔덕에서 영감을 받은 대학원생 Kirstin Petersen과 전임 연구원 Justin Werfel은 이 접근법을 TERMES라고 불렀다.

원리는 1959년 프랑스 생물학자가 흰개미 군체가 어떻게 자기조직화하는지를 설명하기 위해 고안한 스티그머지(stigmergy)다. 각 흰개미는 진흙덩이를 떠서 쌓고, 다른 개체들이 어디에 지을지를 이끄는 화학적 신호를 남긴다. 어떤 흰개미도 설계도를 따르지 않으며, 모두가 완성된 결과물과 그 과정에서 무엇에 주목해야 하는지를 안다. 로봇들은 벽돌로 같은 루프를 실행한다 — 로봇이 벽돌을 어디에 놓을지는 다른 로봇들이 이미 한 일과 최종 구조물이 무엇이어야 하는지에 달려 있다.

극소주의가 핵심이다. 로봇들의 전체 동작 범위는 앞으로 가기, 뒤로 가기, 회전, 오르기, 감지, 그리고 벽돌을 집거나 놓기뿐이다. 그로부터 이 무리는 성과 피라미드를 포함한 다양한 구조물을 지었다. WIRED 기사는 인간이 이미 대규모로 스티그머지식 건설 프로젝트를 하나 운영하고 있다고 지적한다. 바로 위키백과로, 기여자들이 '지혜의 진흙덩이'를 쌓아 서로 연결된 네트워크로 응집시킨다.

설계도를 버려라. 모든 건설자에게 최종 목표와 몇 가지 규칙만 주고, 각자가 형성되는 구조물을 읽게 하라 — 흰개미의 스티그머지를 로봇 위에서 실행한 것이다.

이는 다중 로봇 건설에서 가장 취약한 요소인 중앙 계획과 계획자를 제거하고, 지어진 구조물이 정보를 나르게 한다.

흰개미가 개념 증명이었다. 같은 규칙이 곤충에서 자기축을 따라 배치된 8피트 높이의 냉방 둔덕까지 확장된다.

각 로봇은 국소 감지와 다섯에서 여섯 가지의 원시 동작만 필요로 하므로, 무리는 개별 고장을 견디며 건설의 손실이 없다.

조정에는 누군가의 머릿속에 있는 계획이 필요하지 않다. 모든 행위자가 공유된 산출물을 읽을 수 있다면, 구조물 자체가 지시를 나른다 — 위키백과가 이미 보여주듯이.

이 연구는 2014년 2월 Science에 발표되었고, 성과 피라미드를 짓는 모습이 영상으로 생중계로 시연되었다. WIRED는 이를 흰개미에서 영감을 받은 건설자들의 새로운 군대로 표현했다.