중국 연구팀, 인간 신경계를 모방한 ‘뉴로모픽 로봇 전자 피부’ 개발

중국 연구팀이 생물학적 신경 시스템을 본뜬 ‘뉴로모픽 로봇 전자 피부(NRE-skin)’를 개발했다. 이 기술은 인간의 신경계가 정보를 처리하는 방식인 ‘스파이크 기반 정보 처리’를 활용한다. 이를 통해 로봇의 감각 능력을 획기적으로 높일 것으로 보인다.

인간의 신경계는 감각 정보를 ‘스파이크’라고 부르는 짧은 전기 신호 형태로 전달한다. 이 방식은 에너지를 매우 적게 쓰면서도 반응 속도가 빠르다는 장점이 있다. 뉴로모픽 시스템은 이러한 원리를 그대로 흉내 낸다. 기존 센서보다 훨씬 효율적이고 자연스럽게 정보를 처리한다. 특히 뉴로모픽 칩은 에너지 효율이 뛰어나 로봇이 실시간으로 빠르게 반응하도록 돕는다.

NRE-skin은 잘 휘어지는 폴리머 재질로 만들었으며, 그 안에는 압력 센서가 들어 있다. 전기가 통하는 폴리머가 신호를 전달하면, 센서에 들어온 정보가 스파이크 형태의 전기 신호로 바뀐다. 압력이 강할수록 전기 신호가 더 자주 발생하고, 신호의 특징에 따라 어느 부위의 센서가 눌렸는지 알 수 있다. 또한 각 센서는 주기적으로 자신의 상태를 확인하는 신호를 보내 스스로 고장을 찾아낸다. 이 시스템은 자석을 이용해 각 조각을 맞물려 놓은 구조라 유지보수도 쉽다.

자석으로 연결된 NRE-skin은 손상된 부분만 떼어내어 쉽게 교체할 수 있다. 각 조각은 고유한 아이디(ID)를 가지고 있다. 그래서 새로운 조각을 설치하면 시스템이 자동으로 위치 정보를 업데이트한다. 스파이크 신호 처리 방식 덕분에 뉴로모픽 칩과도 아주 잘 맞는다. 기존 컴퓨터 프로세서보다 적은 전력을 쓰면서도 인공지능(AI) 제어 시스템과 매끄럽게 연결된다.

현재 NRE-skin은 압력만 느낄 수 있다. Ars Technica와 Technology.org에 따르면 연구 관계자는 “현재는 압력만 감지할 수 있으며 온도나 통증 등은 아직 불가능하다”라고 설명하며 기술적 한계를 밝혔다. 다양한 감각을 추가하려면 각각의 신호를 전달하고 암호화하는 별도의 경로가 필요해 시스템이 더 복잡해질 수 있다.

앞으로 NRE-skin에 여러 감각을 더하려면 동시에 많은 정보를 처리하는 시스템을 개발해야 한다. 이 기술은 산업용 로봇이나 의료용 로봇 등 다양한 곳에 쓰일 수 있다. 특히 섬세한 작업이 필요하거나 사람과 안전하게 접촉해야 하는 분야에서 활용도가 높다. 스파이크 방식의 뉴로모픽 프로세서와 결합한 AI 제어 시스템은 로봇을 더 빠르고 안전하며 똑똑하게 만들 전망이다.