강화학습으로 넘어짐 제로, sim-to-real이 실용 레벨로

강화학습 베이스의 4족 보행 로봇이 스위스의 산 속에서 저산(低山) 하이킹에 성공했다. 표고 차 120m 정도의 자연의 산길을 자율적으로 등반해 정상에 도달했다. 그대로 하산해서 등산로 입구로 돌아올 때가지 한번도 넘어지지 않고, 1시간 정도를 사람의 도움 없이 안정적으로 완수했다.

산길에는 나무 뿌리가 돌출된 경사면, 돌이 여기저기에 깔린 길, 최대 38%의 경사, 그리고 나무 계단 등이 있었지만 그런 험준한 자연의 산길을 센서를 사용해 환경을 인식하면서 안정적으로 주행했다. 돌파 시간도 사람보다 짧았다.

이 기술은 적설기에도 대응했을 정도다. 지금까지 로봇용 강화학습은 오랫동안 학습되어 왔지만 실용 면에서는 인간이 만든 제어기가 뛰어난 경향이 강했다. 그러한 서열이 뒤집힌 사례 중 하나라고 말할 수 있다.

이를 실현한 것은, 오랫동안 보행 로봇을 연구해 온 스위스 취리히연방공대(ETH Zurich)의 Marco Hutter 교수의 연구팀이다. 취리히연방공대에서 개발된 4족 보행 로봇 ‘애니멀(ANYmal)’을 상용화하기 위해 스핀아웃해 설립한 기업인 애니보틱스(ANYbotics)의 ‘ANYmal C’를 이용했다.

 ANYmal은 다리의 3축에 직렬탄성 엑추에이터(SEA: series elastic actuator)’를 채용했다. 원래 충격 흡수에 뛰어나지만 이번에는 기계학습의 힘을 이용해서 제어 측면에서 보행의 강인성을 대폭 높였다. 미국 인텔, 한국 KAIST도 참여했다.

우크라이나 침공으로 건설 비용의 상승

강재나 레미콘(생콘크리트)의 가격 급등이 멈추지 않는다. 러시아의 우크라이나 침공으로 원자재와 연료의 가격 인상 압력이 더 높아지고 있다. 건설 비용 상승의 출구가 보이지 않는다.

강재 가격이 폭등하고 있다. 건설물가조사회에 따르면, 도쿄의 H형강 가격(SS400, 200×100mm)은 2020년 하반기의 1톤당 7만 4,000엔에서, 2021년에 들어와 거의 매월 상승. 2022년 3월에는 11만엔으로 49% 높아졌다. 이형봉강(SD295, D16)도 2020년 8월부터 2022년 3월에 걸쳐 59% 상승했다.

주문에서 납품까지 걸리는 기간은 이전보다 길어졌다. 대형 강재업체 담당자는 “가격 인상이 계속되자 건설사나 강재 가공업체가 싼값에 사들이려고 주문을 앞당기고 있다”라고 털어놓았다.

이 담당자에 따르면, H형강의 납품은 20년 10월에는 길어야 2개월이었지만, 21년 10월에는 최대 3개월반으로 늘어났다. 강판으로 만드는 각형 강관은 21년 10월에 최대 5개월로, 1년 전의 2배가 되었다.

 레미콘 가격도 상승세다. 최근 1년반 동안 단계적으로 올랐다. 건설물가조사회에 따르면, 도쿄 17구의 대규모 거래에서 현장 반입 가격은 1㎥당 1만 4,800엔이다. 1년반 동안 약 6% 상승했다.

일본 우주 벤처들의 도전

인공위성 개발을 전문으로 하는 악셀스페이스(Axelspace, 도쿄)가 소형 인공위성의 ‘양산화’에 도전한다. 일반적으로 2년 정도의 기간을 필요로 하는 소형 인공위성의 납기를 1년 미만으로 단축할 수 있다고 한다.

이와 같은 내용은 악셀스페이스가 4월 26일에 실시한 단기 납기용 소형 인공위성 개발을 포함해 발사와 운용, 보험 등을 패키지화한 서비스 ‘Axel Liner’ 발표 때 악셀스페이스의 나카무라(中村) 대표이사가 밝혔다.

광학 카메라와 SAR(Synthetic Aperture Radar: 합성개구레이더)을 활용한 소형 인공위성군 '컨스텔레이션(Constellation)'을 통해 지표 관측의 정확도가 향상되었고, 자연재해 피해 지역과 전쟁 지역 등을 정기적으로 관측할 수 있게 되면서 소형 인공위성의 수요가 높아지고 있다. 최근에는 러시아에 침공당한 우크라이나 도시를 인공위성으로 촬영한 사진들이 일반 간행물 지면에 자주 등장하고 있어 본 사람들도 많을 것이다.

 소형 인공위성에 대한 수요는 높아지고 있지만, 발주자가 인공위성으로 구현하려는 미션은 발주자에 따라 다르기 때문에 인공위성을 특별 주문 하는 것이 일반적이다. 다수의 인공위성으로 구성되는 컨스텔레이션이지만, 향후 증가하는 것은 수십 기 정도 규모의 컨스텔레이션일 것으로 예상되고 있다. 이 정도의 규모로 제조의 자동화를 도모하는 데에는 한계가 있다.

단안시 병용으로 감지 거리 2배

덴소가 제2세대 소형 스테레오 카메라로 공세를 강화하고 있다. 기존의 제1세대 스테레오 카메라에 대해 비용과 치수를 동등하게 억제이면서 기능을 진화시킨 것이 특징이다. 기능 진화의 가장 큰 포인트는 단안 처리용 칩을 탑재해 1대의 카메라로 스테레오 인식과 단안 인식을 실현했다는 점이다. 단안 인식에 의해 스테레오 인식만의 기존 카메라에 비해 최대 감지 거리를 약 2배로 늘어났다.

덴소의 제2세대 소형 스테레오 카메라는, 경차나 소형차의 선진운전지원시스템(ADAS)을 위한 것이다. 제1세대의 소형 스테레오 카메라에 비해, 야간 보행자를 감지하는 자동 브레이크 등 대응할 수 있는 기능을 늘렸다.

 참고로 덴소의 양산차용 ADAS에는 단안카메라와 밀리파 레이더를 사용하는 센서 퓨전 시스템 ‘Global Safety Package(GSP)’도 있다. 최신의 제3세대 시스템 ‘GSP3’는 도요타자동차의 신형 미니밴 ‘노아/복시’ 등에 채용되었고, 교차로에서의 순간 충돌이나 고속도로 단일 차선에서의 ‘핸즈 오프’ 주행 등에 대응한다.

오바야시도로와 다나카철공 개발

오바야시도로와 다나카철공은 발포시켜 부피가 10~20배 정도로 늘어나는 '폼드 아스팔트(Foamed Asphalt)'를 일반 아스팔트와 동일한 순서로 제조하는 데 성공했다. 합재 가격은 기존과 비슷한 정도다. 시공성의 개선과 제조시의 이산화탄소 배출량 삭감, 재생 합재의 품질 향상 등에 효과가 있다.

최근 합재 제조량에서 재생 아스팔트 합재의 비율이 증가하면서 현재는 75%에 달한다. 합재를 반복 사용하면 아스팔트의 접착 효과가 떨어지고, 품질 열화가 우려되고 있다. 폼드 아스팔트는 골재량에 대한 아스팔트의 부피가 커지기 때문에 쉽게 섞을 수 있어 품질 확보에 효과가 있다고 한다.

합재의 제조 온도도 낮출 수 있다. 사일로 내에서의 저장 가능 시간이 늘어난다. 또한 장거리 운반할 때나 동계 시공시에도 합재가 뭉치는 것을 억제할 수 있어 시공성이 올라간다.

 마찬가지로 혼합물의 온도를 낮추는 중온화 아스팔트 합재는 첨가제 등을 추가하기 때문에 합재 단가가 통상의 혼합물에 비해 1톤당 1,000~1,500엔 오른다. 오바야시도로가 취급하는 폼드 아스팔트는 물을 첨가하기면 하면 되기 때문에 합재 단가는 변하지 않는다.

코로나19 사태에서 배운다
오사카공업대학 로보틱스&디자인공학부 히로이 유타카(廣井 豊) 교수

1. 머리말
WHO는 2020년 3월에 코로나19가 팬데믹에 달했다고 발표했다. 대학이나 각종 연구기관의 일부는 폐쇄되었고, 학회나 수업도 온라인으로 이루어졌다. 사람과 사람 사이에 일정한 거리 유지가 장려되었다. 이러한 상황에서 종래의 사람과 로봇의 인터랙션 연구는 하나의 분기점을 맞이했다고 생각한다.

인류는 지금까지도 팬데믹을 경험해 왔고, 그것을 극복하면서 사회는 발전해왔다. 코로나19 사태에서의 다양한 연구와 개발 사례를 통해 앞으로 이와 같은 팬데믹이 발생했을 때, 그것을 극복해 나갈 수 있는 특집호로 만들고 싶다.

2. 사람과 로봇의 인터랙션과 거리
일본에서는 ‘새로운 생활 양식’의 실천 사례로 (1)개개인의 기본적 감염 대책, 감염 방지의 3개의 기본: ①신체적 거리 확보, ‘사람과의 간격은 가능한 한 2m(최저 1m)를 둔다(②, ③은 생략한다)’, (2)일상생활에서의 기본적 생활 양식에는 ‘꼼꼼한 손 닦기?소독’, ‘신체적 거리 확보’, ‘’3밀’의 회피(밀집, 밀접, 밀폐)’를 정하고 있다.

 이러한 감염 대책으로 인해 사람과 사람의 거리가 변화하고, 사람과 로봇의 인터랙션에 관한 연구도 영향을 받았을 것으로 추측된다.

IOWN/광 화이버/광 무선

최근에 광 테크놀로지가 계속하여 혁신을 일으키고 있다. 첫째는 NTT가 대응해 나가는 IOWN 구상으로, 모두 광으로 게임체인지를 목표로 한다. 두번째는 디지털 사회를 지원하는 인프라로 중요성을 더 키워가고 있는 광 화이버로, 비약적인 대용량화와 성전력화가 진행되는 것은 물론, 센서로서의 활용도 확대되어 가고 있다. 세번 째는 광무선으로, 빛으로 무선통신을 행하는 광무선은 6G의 기술이다..

제1부 IOWN
Part 1. IOWN, 2022년 실장 개시 – 전부 광네트워크의 골격 만들기 스타트
Part 2. ‘광전 융합’의 보급 시나리오 – 어떻게 빛이 컴퓨팅을 변화시키는가

제2부 광 화이버
Part 1. 1회선으로 1TB의 한계를 초월 – Beyond 5G를 지원, 2025년 실용화
Part 2. 데이터 센터에 성전력 혁명 – 플라스틱제 화이버와 광스위치의 출현  
Part 3. 광 화이버는 광역 센서 – 구조물의 온도와 진동, 갈라짐 등0을 가시화

제3부 광 무선
Part 1. 빛으로 6G를 지원하는 소프트뱅크 – 광무선의 실용화에 ‘트래킹’이 필수
Part 2. 광통신 위성으로 고속 데이터 중계 – ‘우주의 통신 캐리어’를 목표
 part 3. JAMSTEC의 광무선 – 해중에서 1Gbps X 100m의 초고속 통신