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- 인간 중심 로봇(Human Centered Robotics)의 연구
- 이동희 교수(뮌헨공대(Technical University of Munich))
- ̸ :dhlee@tum.de
- : 서면 인터뷰
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안녕하세요. 메이트릭 회원 여러분!오늘 인터뷰는 뮌헨공대(Technical University of Munich)에서 인간과 로봇 상호 작용 (Human-Robot Interaction), 로봇학습(Machine Learning)에 대한 연구를 하고 계신 이동희 교수님입니다. 교수님은 경희대를 졸업하고 일본 도쿄대학의 Yoshihiko Nakamura교수님 밑에서 박사과정을 마치고, 현재는 독일의 뮌헨공대 조교수로 재직중이십니다. 로봇분야의 흔치 않은 여성과학자이기도 하고, 일본과 독일에서 다년간 로봇 연구를 해오시면서 다수의 로봇관련 논문을 발표 하셨는데요. 로봇연구와 해외연구환경 등에 대해서 여러 가지로 해주실 이야기가 많을거 같습니다. 그럼 교수님의 로봇연구와 생활에 대해서 이야기 나눠보도록 하겠습니다.
1. 교수님과 연구에 대한 소개를 간단하게 부탁 드립니다.
저는 뮌헨공대 (TUM), Electrical and Computer Engineering학과에서 조교수로 있는 이동희입니다. Dynamic Human Robot Interaction Lab.을 이끌고 있습니다. 저희 LAB.에서는 로봇 학습에 관한 연구를 하고 있습니다. 예로, 인간의 학습 방법에서 영감을 받아 로봇공학에서도 유용한 로봇 학습 방법을 연구하고 있습니다.
2. 주로 인간과 로봇 상호 작용 (Human-Robot Interaction), 그리고 Machine Learning에 대한 연구를 진행하고 계신것으로 알고 있습니다. 연구분야에 대한 소개와 현재 교수님이 진행중인 연구에 대해 소개해 주세요.
네, 맞습니다. Human-Robot Interaction과 Robot Learning이 저희 랩의 연구의 가장 중요한 2개의 키워드라고 할수 있습니다. Robot Programming by Demonstration, Motor Skill Learning for manipulation tasks and locomotion tasks, Human Robot Cooperation과 같은 연구를 하고 있습니다.
Robot Programming by Demonstration은 인간의 모방학습과도 연관이 있는 개념인데요. 예를 들어, 우리가 새로운 스포츠를 배울때, 우리는 전문가의 행동을 모방하기도 하고, 또는 코치가 우리의 자세를 교정해주기도 합니다. 어려운 스포츠일수록 전문가의 코칭만으로 끝나지 않고, 반복적인 연습이 필요합니다. 이와 같은 과정을 거치면서 학습을 하는데, 이와 비슷한 개념을 로봇공학의 적용하여 로봇의 새로운 동작, 행동을 프로그램밍을 하는 연구입니다. 배우는 사람과 가르치는 사람 사이의 상호작용을 통한 학습을 배우는 로봇과 가르치는 사람의 상호작용으로 보고, 사람의 동작을 로봇이 모방하면서 첫번째의 학습과정을 거칩니다. 그 후 필요에 따라서 코치는 첫번째의 학습과정을 거친 로봇의 동작을 신체적 상호작용(Physical Interaction)을 통해 교정시켜줍니다. 사람의 행동을 로봇이 모방하는 것은 Human Robot Interaction의 한 예이고, 코치의 교정은 대개 신체적 접촉을 통해 이루어지므로, 이는 Man Machine Interaction, Machine Learning (기계학습), 그리고 제어의 문제가 서로 맞물려 있습니다. 또 실질적인 응용의 측면에서, 로봇공학 전공자가 아니고 컴퓨터 프로그래밍 언어를 모르는 일반사람들도 쉽고 직감적으로 로봇 프로그래밍을 할 수 있도록 고민하면서 이 연구를 진행하고 있습니다.
일차적인 모방학습, 이차적인 코치의 교정, 개선을 통한 학습 이후, 사람이 연습을 통해 기술을 발전해 나가듯이 강화학습의 개념을 도입하여 로봇이 주어진 과제를 습득하는데 있어 심층적으로 발전시킵니다. 저희 랩에서는 이러한 학습 알고리즘을 로봇의 단순한 움직임의 학습에서 시작하여 매니플레이션 (Manipulation) 작업, 이족 보행 (Bipedal Locomotion), Robot Vision 문제, 그리고 인간과의 협업의 학습에까지 적용합니다.
매니플레이션 (Manipulation) 작업의 경우는 움직임(Motion), 힘(Force) 그리고 Impedance Behavior를 학습합니다. 또 이족보행의 경우는 실시간으로 인간의 보행을 모방제어하는 알고리즘, 실시간으로 안정적인 보행을 하도록 학습하는 방법 등을 연구합니다. 로봇 비전의 경우에는 인간의 운동을 Recognition 하고 Reconstruction 하는 알고리즘, 그리고 Model-Free의 물체의 Segmentation, Tracking을 하는 알고리즘 등을 개발하고 있습니다. 마지막으로 인간과 로봇의 협업과제에서는 인간과의 상호작용을 하면서 점진적으로 인간의 정형화된 패턴을 학습하고 예측을 함으로써, 협업에 필요한 Assistance 을 지연없이 제공하는 연구를 하고 있습니다.
* 관련 논문
* 관련 프로젝트
SAPHARI (Safe and Autonomous Physical Human-Aware Robot Interaction)
European Commission으로부터 지원을 받고 있는 프로젝트. (www.saphari.eu)
3. 앞으로 이 분야(Human-Robot Interaction)의 전망이나 풀어야 할 과제가 무엇인지 궁금합니다.
Programming by Demonstration 분야의 연구는 다양한 맞춤형 상품을 생산하는 중소기업의 로봇 솔루션으로서 미래의 산업 로봇에 큰 영향을 미칠것으로 예상됩니다. 현재의 단순한 Gravity Compensation Controller에서 Physical Interaction Force을 고려한 제어기술과 학습방법이 통합된 솔루션이 개발될 것으로 생각됩니디. Manipulation 기술에 로봇 학습알고리즘을 적용함에 있어서도, 정해진 단순한 Pick and Place에서 벗어나 얼마나 다른 물체, 다른 환경, 다른 로봇 하드웨어에 적용가능한지의 Scalability의 문제가 더욱 중요하게 나타나리라 여겨집니다. 예전의 연구는 대개 Robotics, Control, Learning 의 각각의 문제로 보고 해결했다면, 점점 학제간의 연구 (Interdisciplinary Research)가 부각되고 있습니다.
4. 일본 도쿄대학에서 Yoshihiko Nakamura교수님 밑에서 박사과정을 마치고 현재 독일의 TUM의 조교수로 계신 걸로 알고 있습니다. 로봇분야를 공부하면서 2개국을 거치면서 언어문제부터 해서 박사과정과 독일 뮌헨공대의 조교수가 되기까지 여러가지 어려움이 많았을 거 같습니다.
제가 대학생일때 경희대 기계공학과의 이순걸교수님께서 한국과학기술연구원(KIST)의 학연과정에 대한 정보를 주셨습니다. 덕분에 KIST 학연과정을 통해 좋은 연구 환경에서 연구를 하면서, 경희대 기계공학과에서 석사학위를 받았습니다. 또 KIST에서 제 연구를 지도해주신던 정우진 교수님 (도쿄대학 박사, 현재 고려대 교수)께서 추천을 해 주셔서 도교대학에 박사과정으로 입학하였습니다. 도쿄대학의 Nakamura교수님 랩에 있을 때, 국제 학술대회에 갈수 있는 기회도 생기고, 또 세계적으로 유명한 석학들을 뵐수 있는 기회가 많았습니다. 그 때 좋은 연구를 하는 랩과 연구자들에 대한 정보가 조금씩 쌓였고, 독일의 로봇 연구가 아주 활발하고, 특히 DLR (German Aerospace Center)와 뮌헨공대(TUM)과 같은 뮌헨에 위치한 세계적인 랩들을 알게 되었습니다. 박사학위을 받고 다른 곳으로 가야겠다고 생각할 즈음에 우연히 Robotics Worldwide Mailing List에서 뮌헨공대 조교수 공고를 보고 지원을 하게 되었습니다.
물론 일본과 독일의 문화가 한국의 문화와 다른 점이 분명히 있고, 다른 나라, 다른 문화로 인한 어려움을 느낀 적도 있습니다. 하지만 전 그 문화적인 것에 오는 어려움보다, 연구자로서 겪었던 어려움을 먼저 느꼈던 것 같습니다. Nakamura랩에서 박사과정 중의 제가 느꼈던 가장 큰 어려움은, 연구자의 자질을 갖추는 일이었던 것 같습니다. 지도교수가 시키는 걸 하는 게 아닌, 자신이 독자적으로 연구를 할수 있는 능력을 쌓는 법을 배우는 과정에서 좌절이라는 것을 경험했던 것 같습니다. 독일어는 일어보다 더 배우기 어렵고 그로 인한 어려움도 있지만, 전반적으로 독일에서의 삶은 좀 더 여유로왔던 것 같습니다. 문화적으로 차이가 클때, 오히려 그 차이를 쉽게 인정하고 받아들일수도 있는 것 같습니다. 작지만 제 랩을 꾸려나가는 데 있어서 소소하지만 성취감을 느꼈던 것 같습니다.
5. 한국과 일본, 독일의 연구실의 분위기가 각각 다를 거 같습니다만? 어떤 차이가 있는지 궁금합니다.
한국과 일본에서는 연구실의 불이 거의 꺼지지 않는 점이 비슷한 것 같네요. 평상시에도 밤 12시에 랩에 남아서 연구하는 동료들을 보는게 자연스러운 일이고, 중요한 마감일 전에 며칠 동안 랩을 떠나지 않고 침낭, 야전침대 등에서 새우잠을 자던 랩 동료들을 흔히 볼 수 있었습니다. 한국과 일본이 일상 생활과 연구 사이의 경계선이 모호한 생활속의 연구 중심이라고 한다면 그에 비해 독일은 경계선이 뚜렷합니다. 일찍 출근하고 일찍 퇴근하고 퇴근 후 시간을 가족과 함께 보내든지 자신의 여가시간으로 보내려고 노력하죠. 제 생각엔 독일은 실용적인 것을 많이 추구하고 팀워크도 중시합니다. 일본에선 가끔 이걸 왜 하지 생각되는 이상한 연구를 하도록 놓아주고 이로부터 독창성 있는 연구들도 나오는 것 같습닌다.
6. 현재 Dynamic Human-Robot-Interaction에 연구팀을 이끌고 계신 걸로 알고 있습니다. 한국인 연구자도 있는 것으로 보이는데, 주로 어떤 연구를 진행하고 있는 지와 이 팀에 지원하고자 하는 한국연구자가 많을 거 같습니다, 특별히 어떤 자격요건을 갖춰야 하는지. 궁금합니다.
안상익씨는 Prioritized Inverse Kinematics 관련 연구를 진행하고 있습니다. 여러 Task들의 Priority를 엄격히 지킬 수 있는 해법을 구하고, 또는 Task들이 변화하고 그들의 Priority도 변화할때 어떻게 Inverse Kinematics를 풀어야 하는지에 대한 연구를 하고 있습니다.
제가 저희 팀원을 뽑을 때 특히 중요하게 생각하는 건, 이 사람이 독립적인 연구를 할 역량을 가지고 있는지를 판단하려고 노력합니다. 그리고 팀워크를 중요시하는 사람인지를 보려고 합니다.
7. 교수님께서는 많은 여성 과학자들 특히 로봇분야에서는 롤 모델이 되고 있다는 생각이 듭니다. 혹시 여성과학자나 여성 유학 준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해주신다면?
어느 곳이든 유리천장 (Glass Ceiling)은 존재할 것 입니다. 그게 여성이어서 일 수도 있고, 외국인이어서 일 수도 있습니다. 그에 따른 어려움도 존재하고 보이지 않는 차별도 있을수 있지만, 그게 전부는 아니라는 점에 오히려 초첨을 맞춰야 합니다. 어려워도 이겨낼수 있는 어려움이라면 해 볼 수 있습니다. 사람들은 저마다의 어려움이 있습니다. 제 이야기는 독일에서 열심히 노력하고 있는 한국 여성 연구자가 있다는 예로 들어 들어주시고, 나도 할 수 있을 거라는 믿음을 갖고 노력하시면 좋겠습니다.
8. 교수님이 로봇 연구를 하게 된 계기가 궁금합니다.
대학입시를 앞두고, 학과를 고민할때, 어느 학과소개 책자에서 기계공학과가 자동차공학과 로봇공학에 관련이 있다는 걸 본적이 있고, 막연히 로봇틱스에 관심을 갖고 기계공학과를 지원하게 되었습니다. 대학 4학년때 학사학위논문을 로봇공학 주제로 택한 이후부터 로봇공학 연구를 하고 있습니다. 전 단순한 편이어서, 막연히 가진 동경을 따라갔고 그게 또 재미있어서 계속 한 것 같습니다.
9. 개인적으로 DLR의 Christian Ott 박사와 부부이신 걸로 알고 있습니다. 어떻게 인연이 되셨는지, 궁금해 해 하시는 분들이 많을 거 같습니다.
궁금해 하실 분이 별로 없을 것 같은데요. 그래도 물어보시니 간단히 대답하겠습니다. 2007년 ICRA (IEEE International Conference on Robotics and Automation) 학회가 로마에서 개최되었었는데, 그때 학회에서 처음 뵌 것 같습닌다. 첫 인상이 온화하고 여유가 있는 분이구나라고 생각했던 것 같습니다. 도쿄대학에서 이후에 다시 만났고, 오랜 시간 동료로서 함께 일하다가, 어떻게 인연이 되었네요.
10. 독일의 교수평가 방식이 궁금합니다. 현재 한국의 교수 평가는 SCI 논문 갯수라는 객관적이고 정량적인 잣대에만 의존하여 문제점이 지적되고 있는데, 독일은 어떤지 궁금합니다?
독일의 교수평가에는 한국과 같은 정량적인 잣대는 없습니다. 미국의 경우는 평가항목과 어느 정도의 기준 (Threshold)을 알려준다고 하는데, 독일은 단순히 평가항목 만을 알려줍니다. 예를 들면, 연구, 강의, 펀딩, 수상, 논문 실적이 중요하다 이런 정도죠. 논문 실적은 논문 개수를 보는 건 아니고, 가장 중요한 논문 3-5편 만을 적습니다. H-index를 중요하게 생각합니다. 특히 그 교수의 연구분야에 대가인 외부 Reviewer분들을 불러서 평가하는데, 그 분들의 의견이 매우 중요하게 작용합니다.
11. 마지막으로 미처 다하지 못한 이야기들이 있으시면 해주십시오?
제 자랑처럼 들리실 수도 있는데, 얼마전에 독일에서 Helmholtz Association에서 주는 Helmholtz Professorship을 수상하게 되었다고 연락을 받았습니다. 열심히 하라는 격려로 받아들이고 좋은 연구하도록 노력하겠습니다.
(TUM의 캠퍼스 뉴스 기사 https://www.tum.de/en/about-tum/news/press-releases/short/article/32778/)
* 참고자료:
Dynamic Human Robot Interaction Lab.: http://www.hri.ei.tum.de/en/home/
* 인터뷰 질문 및 편집: 정병규 ( ariass@naver.com )
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