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4차 산업혁명, 전통 제조업에도 기회다

 

4차 산업혁명은 인간과 사물 간 연결이 확대되고 인공지능과 빅데이터의 연계·융합으로 기술 및 산업구조가 초(超)지능화되는 것을 골자로 한다. 4차 산업혁명의 중심에는 인공지능 기술이 있다고 할 수 있다. 과거의 인공지능은 확정된 환경에서 유한개의 솔루션을 탐색하는 일을 했다. 그 기술 수준은 그리 높지 않았다. 제한된 데이터 환경에 최적화된 기계학습은 현실세계의 복잡한 상황을 다 반영할 수 없었기 때문이다. 기존에 경험하지 못했던 많은 양의 데이터가 축적되고 있는 지금은 기계학습의 문제 해결력이 증대되기에 안성맞춤인 환경이 됐다. 하지만 기존 기계학습 방법으로는 급속히 증가한 데이터로부터 최적의 솔루션을 찾기 어려웠다. 이런 상황에서 초기 기계학습 연구자들이 뉴런의 연결구조를 모방해 만든 인공신경망의 한계를 넘는 심층신경망을 구현했다. 결국 사물인터넷 기술을 통해 더 많은 센서와 기기들이 연결되고 이들로부터 축적된 데이터가 빅데이터를 형성하고 이를 통해 인공지능 기술이 한층 더 성장할 수 있게 된 것이다. 이렇게 초연결성이 초지능으로 이어지면서 미래에는 미처 생각하지 못한 기술과 서비스가 나올 것으로 예상된다.

 

4차 산업혁명은 이미 진행되고 있다. 기업들의 움직임이 활발하다. 퀄컴은 사물인터넷 핵심인 비메모리 반도체 유망 기업을 인수해 사물인터넷 분야의 강자로 발돋움하고 있다. 아마존은 인공지능과 로봇기술을 활용한 물류 창고와 빅데이터를 기반으로 한 전자상거래 분야에서 독보적 기업으로 거듭나고 있다. 국내 몇몇 연구소와 대표 기업들의 4차 산업혁명 대응도 눈에 띈다. 한국과학기술연구원(KIST)은 4차 산업혁명에 대비하기 위해 인공지능 및 양자컴퓨팅 관련 연구에 5년간 290억원을 투자하겠다고 밝혔고 삼성전자, 네이버 등은 사물인터넷, 인공지능, 가상현실 등 4차 산업혁명과 관련된 사업을 수행하며 연구개발 투자를 하고 있다. 전통적인 제조업 분야에도 긍정적인 변화가 일어나고 있다. 노동력과 임금 문제로 인해 하락세를 걷던 제조공장이 4차 산업혁명의 신기술과 융합되면서 혁신적인 산업 분야로 발전하고 있다. 해외에서는 독일의 지멘스, 미국의 GE, 일본의 도요타 등이 대표적이다. 국내에서는 한국남동발전이 손꼽힌다. 한국남동발전은 스마트 발전소를 구현하기 위해 종합상황실을 구축하고 예측진단프로그램을 활용해 고장예방과 설비관리 효율 향상을 도모하는 한편 빅데이터에 기반한 ‘스마트 연료센터’ 운영을 통해 연료비 절감효과를 거두는 등 능동적으로 대처하고 있다.

 

4차 산업혁명으로 인한 경제·사회적 영향은 이전의 산업혁명보다 파괴적일 것으로 보인다. 이에 따라 각국은 규제를 완화하고 산학연 협력 플랫폼을 구축해 많은 첨단 융합제품을 내놓는 등 적극적으로 대비하고 있다. 세계경제포럼(WEF)이 해마다 발표하는 국가경쟁력 순위 평가에서 한국은 2016년 3년 연속 26위를 기록했다. 10년 만에 최저치로 떨어진 시점에서 4차 산업혁명은 위기이자 기회가 될 수 있다. 기존 산업의 디지털화 및 지능화 전략을 체계적으로 수립하고, 민간에서는 적극적인 투자와 기술 개발을, 정부는 새로운 기술의 수용과 확산을 뒷받침하는 구조 개혁과 규제 합리화를 고민해야 할 것이다.

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[사이언스포럼]뇌공학, 뇌과학의 필수 동반자

 

강지윤 박사

초고령화 시대를 맞아 각광받고 있는 의생명과학의 다양한 학문분야 가운데 뇌과학은 미지의 영역이 가장 많은 분야이다. 뇌를 구성하고 있는 수많은 신경세포들이 반복적이고, 복잡하게 얽혀서 네트워크를 구성하고 있어 그 기능을 이해하는 것이 쉽지 않기 때문이다. 구조를 잘 알고 있는 공학적 전기회로 네트워크도 복잡할 경우에는 그것을 파악하는데 어려움을 겪을 수밖에 없는데, 아무리 초고해상도의 현미경으로 관찰하더라도 실타래처럼 얽혀있는 복잡한 신경세포 간의 네트워크를 알아내고, 나아가 그들 상호 간에 주고받는 신호들과 이로 인해 작동하는 뇌 기능을 예측하는 것은 불가능에 가까운 일이다.  
  그럼에도 불구하고 과학자들은 과거에는 존재하지 않던 새로운 도구를 발명함으로써 최후의 과학적 난제인 뇌의 신비를 하나씩 풀어나가고 있다. 근대 뇌과학의 선구자로서 1906년에 노벨생리의학상을 수상한 라몬 이 카할(Ramon y Cajal)은 은염색법을 이용해 뇌가 독립된 신경세포들로 이뤄져 있음을 밝혀냈으며, 신경세포를 정교한 스케치로 남기기도 했다. 그런데, 카할의 업적은 노벨상을 공동수상한 카밀로 골지(Camillo Golgi)의 염색법과 근대의 정밀한 현미경의 발명이 없었다면 불가능했을 것이다. 이후 전자현미경의 등장으로 신경과학자들은 고해상도로 세포를 관찰할 수 있게 되었고, 이를 통해 신경세포들을 연결해 주는 물질이 시냅스에서 만들어지는 나노미터 크기의 소포체라는 사실을 증명할 수 있었다. 
또한 전자공학과 컴퓨터의 발달로 뇌가 발생시키는 미약한 뇌파를 인체 외부에서 측정하고 정밀하게 분석할 수 있게 되었다. 최근에는 뇌조직을 투명화 하는 기술이 개발되어 뇌의 3차원적인 연결구조를 환상적인 컴퓨터 그래픽으로 관찰할 수 있어 뇌의 비밀에 한 걸음 더 다가갈 수 있는 길이 열렸다. 

  뇌과학 분야에서는 다른 어떤 분야보다 더 활발한 학문 간 융합이 일어나고 있다. 매년 미국에서 열리는 신경과학 분야의 최대 학회인 SFN(Society for Neuroscience)에서는 신경생물학자 뿐만이 아니라 물리학, 수학, 컴퓨터공학, 심리학, 전자공학 등 다양한 배경을 가진 수만 명의 과학자들이 모여 ‘뇌’라는 하나의 주제를 놓고 열띤 논의를 벌인다. 이러한 논의를 통해 새로운 과학적 발견을 위한 도구가 개발되고, 그 도구를 활용한 연구를 통해서 획기적인 연구성과가 나오는 것이 최근 뇌과학 분야의 추세라고 할 수 있다. 미국 오바마 정부가 2014년에 출범시킨 국가차원의 대형 뇌연구 프로그램인 BRAIN(Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies) Initiative의 주요 목표 가운데 하나가 혁신적인 신경기술을 개발하는 것이고, 신경세포를 모니터링하는 기술과 축적된 데이터를 효과적으로 분석하는 기술개발이 주요 과제로 포함되어 있는 것 또한 신경과학 분야의 발전에 있어 새로운 과학적 분석도구의 개발이 필수불가결한 조건임을 보여주고 있다.

  국내에서도 2016년 수립된 뇌연구 발전전략을 바탕으로 대규모 연구투자 계획이 수립되는 등 뇌연구 분야가 최근 많은 관심과 지원을 받고 있다. 물론 미국, 일본, 유럽과 같은 선진국에 비하면 연구비 규모나 인프라가 턱없이 부족하지만 우리나라의 뇌연구 역량을 한 단계 도약시키는 계기가 마련되었다는 점에서 그 의의를 찾을 수 있다. 특히, 뇌공학 분야를 주요 연구분야 중 하나로 인정한 것은 뇌연구에 있어서 뇌공학의 중요성을 인식하고 있다는 점에서 고무적이다. 이처럼 최근 높아진 뇌공학의 중요성에 대한 인식이나 관심에도 불구하고 국내 뇌공학 연구가 크게 활성화 되고 있지 못한 것이 현실인데, 이것은 국내 공학 분야의 연구비 지원이 기초연구 보다는 응용연구에 치중되어 있어 기초연구인 뇌공학자들이 연구비를 확보하기가 어렵기 때문이다. 이러한 현실 속에서 국내 뇌공학자들은 선도형 연구보다는 추격형 연구에 비중을 두고 연구할 수밖에 없고, 그 결과 우리 뇌연구가 세계적인 연구그룹들을 뛰어넘을 수 있는 획기적인 연구성과를 낼 수 있도록 하는 ‘도구’를 제공하지 못하고 있는 것이다.  

  알파고 이후 불어온 인공지능 열풍으로 뇌연구에 대한 관심이 높아지면서 뇌공학에 대한 관심도 그 어느 때보다 뜨겁다. 인공지능이 기존 뇌공학의 범주에서는 생소한 분야이기 때문에 이 같은 관심에 다소 냉소적인 학자들도 있지만, 대중들의 관심이 새로운 바람을 일으키고 있다는 사실은 부인하기 어렵다. 이런 때에 해외의 주류 연구만 쫓지 않고 새로운 생각과 관점으로 새로운 문제에 도전한다면 대한민국 뇌공학만의 독특한 색깔을 낼 수 있지 않을까 하는 생각을 해본다. 지금은 더 이상 추격자가 아닌 뇌공학의 새로운 영역을 개척해 나갈 ‘퍼스트 펭귄’이 필요한 시점이기 때문이다.

 

[아시아경제 기고 보기]

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[조선일보] '비닐하우스 속 4차 산업혁명'…

AI가 수확량·시기까지 알려준다

 

'똑똑한 농장' 스마트팜(smart farm)이 농촌 풍경을 빠르게 바꿔나가고 있다. 스마트팜은 ICT(정보통신기술)를 접목한 자동화 농장이다. 재배 시설의 온도와 습도를 센서로 측정하고, 결과에 따라 환풍기·냉난방기 같은 기기를 가동해 작물이 가장 잘 자랄 수 있는 환경을 유지하는 시스템을 말한다. 과거엔 사람이 직접 농장에 나가 작물 상태를 본 뒤 물을 뿌리거나 비료를 줘야 했지만, 스마트팜에서는 대부분의 농사일은 사람 손을 떠나 기계가 자동으로 조절하고 있다. 스마트팜에는 IoT(사물인터넷), AI(인공지능), 빅데이터(Big data·대용량 정보 분석) 기술들이 총망라돼 4차 산업혁명 중에서도 가장 주목받는 분야로 떠오르고 있다.[...]

 

[조선일보 기사보기] 

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[과학산책]과학기술이 스며든 사회

 

지난해 세계 과학기술계의 가장 큰 성과는 알베르트 아인슈타인이 예측한 중력파의 발견이었다. 우리 국민이 가장 크게 체감한 사건은 세계바둑 챔피언과 인공지능(AI) 알파고의 대결이 아니었을까 한다.`총, 균, 쇠`의 저자 재러드 다이아몬드는 전통 사회가 과학으로 보기 어려운 무조건 반사와 같은 판단 기준을 보유하고 있음에 주목했다. 바둑에도 `두 점 머리는 두들기고, 붙이면 젖힌다`와 같은 격언이라 불리는 불문율이 존재한다. 알파고는 바둑 격언을 무시하는 수를 뒀다. 초반엔 AI가 헤매는 것으로 조소했다. 그러나 경기가 진행되면서 초일류 기사도 쉽게 생각해 낼 수 없는 강력한 새로운 수임이 밝혀졌다. 수천 년 역사로 확립된 지식이 수십 년 역사의 과학 방법론에 허점이 노출된 것이다.

 

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[로봇신문][KRoC 2017]'로봇 디자인 대회' 출품작 소개

 

[...]△ Can you win?

 

제출자 - 최은지, 김기훈(KIST)

 

개발배경

 사람이 움직이면서 근육이 수축할 때 생기는 전기신호(근전도)를 측정하여 사용자의 의도를 예측할 수 있는데, 이를 이용하여 로봇 가위바위보 시스템을 구현하기 위한 로봇핸드가 필요하여 제작하게 되었다.

 

작품설명

 로봇이 빠른 동작을 수행하고 딜레이 현상을 줄이기 위해서는 하드웨어가 가볍게 제작되어야 한다. 핸드의 무게를 최소화시키고 가공이 용이하며 사용자가 컨트롤하기 쉽고 제작비용적인 부분에서도 최소한으로 줄이는것에 초점을 맞추었고, 사람의 손 동작과 최대한 비슷하게 의인관적(anthropomorphic) 디자인을 강조하였다.

 

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[로봇신문] [KRoC 2017] "밖으로 눈을 돌리면 다양한 길이 있다"

 

[...] KIST 로봇미디어연구소 김정중 박사는 사람에게 도움이 되는 여러 기술들을 연구한다며, ‘모드맨(ModMan)’을 소개했다. 김정중 박사는 기존의 산업용 서비스 로봇의 활용범위가 제한되고 변화의 대응이 어려운 점을 지적하며 모드맨 개발 배경을 설명했다. 모드맨은 조인트, 링크, 그리퍼 등을 모두 모듈화하여 양산이 용이하도록 저가화했고, 무엇보다 비전문가도 쉽게 재구성 할 수 있도록 했다.[...]

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[매일경제] "스마트공장 전망 따지는건 시간낭비"…

獨도 맨바닥서 출발

 

독일연방인공지능연구소(DKFI)가 위치한 독일 서부 공업도시 자르브뤼켄. 1월 중순 4차 산업혁명의 발상지라고 할 수 있는 이곳을 찾았다. 한국보다 한참 앞서 4차 산업혁명을 추진했으니 그 선점 효과를 톡톡히 누리고 있지 않을까 기대했지만 앞선 자의 여유 따윈 찾아보기 어려웠다. 현지 연구원들은 오히려 막다른 길에 도달한 이들에게서나 풍기는 독기를 품고 있었다.

황종운 한국과학기술연구원(KIST) 유럽연구소 스마트융합그룹연구단장은 "독일의 '인더스트리 4.0'(제조업 부문 4차 산업혁명을 일으키겠다는 독일 국가정책)에 대한 연구는 진지하고 활발하다"며 "이들에게는 절박함이 있다"고 분위기를 전했다. [...]

 

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[아시아경제] [사이언스포럼]뇌 관련 학과가 없는 한국의 대학

-오우택 KIST 뇌과학연구소장- 

 

의학의 발달로 사람의 수명은 급격히 늘어나고 있지만 모두가 건강하게 오래 사는 것은 아니다. 주변을 살펴보면 나이가 많이 들수록 한두 가지의 만성질환을 앓지 않는 사람이 없다. 특히, 퇴행성 뇌질환은 노인들의 대표적 질병이지만, 이를 완치하는 치료제나 방법이 없다는 점에서 그 심각성은 다른 질병과 비교할 때 비교할 수 없을 정도로 크다. 이로 인해 이들의 복지를 담당하는 국가나 사회의 부담도 크게 증가하고 있어 오늘날 중요한 사회문제로 부각되고 있다.[...]

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[디지털타임스] [시론] CES가 남긴 것, `혁신 또 혁신`

-장준연 KIST 차세대반도체연구소장-

 

2017년 정유년 새해가 밝았다. 매일 뜨고 지는 '해'지만 사람들은 동트기 전부터 새 '해'를 보려고 산으로 바다로 향한다. 필자도 새해 첫 해돋이를 보면서 지난해의 아쉬움을 보내며 새로운 결심을 하였다. 새해 떠오르는 첫 해를 보러가듯이, 매년 이맘때면 세간의 이목을 집중시키는 흥미진진한 것이 있다. 바로 세계 최대 가전제품 박람회인 CES(Consumer Electronics Show, 소비자 가전쇼)이다.[...]

[디지털타임스 시론보기]

 

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