2024 3월 첫째주 아침독서 핵심미래기술안녕하세요. 행복이 가득합니다 활짝 핀 봄을 기다리며~ 3월 첫째 주 아침 독서입니다.기술의 변화는 급속히 가속되고 있습니다. 첨단 기술이 잠이 들면 과거의 것이 되어 버리는 현실! 상상을 뛰어넘는 기술의 진화! IT, 과학 전문가가 미래 핵심 기술을 총정리했습니다. 2030. 핵심미래기술 50상상이 현실이 되는 놀라운 미래 기술Q: 새로운 첨단 기술이 우리의 생활에 녹아 있다.이들의 장래의 테크놀로지가 우리에게 미치는 영향은 무엇인가?A:미국 매사추세츠 미디어 랩 설립자 니콜라스·니그로 폰테는 “미래에는 인류가 정보를 알약 형태로 만들어 필요한 때마다 먹는 것 지식이 늘어날 것”이라고 말했다.즉 알약만 마시면 영어, 셰익스피어 문학에 대한 지식도 쌓은 시대가 온다는 것이다.알약 성분이 혈관을 지나 흐르는 뇌에 이른다고 바로 지식으로 나온다는 것이지만 영화”매트릭스” 같은 현실이 머지 않았다.이런 기술은 우리의 생활에 엄청난 급속한 변화를 가져올 것이다.Q: 들은 적이 있다고 생각하지만, 너무 엉터리 이야기 아니니?A:대부분이 엉뚱한 얘기로 들리지만 과학적 사실에 근거하고 나온 말이다.이는 영화”매트릭스”에서 주인공 네오가 자신의 뇌와 컴퓨터 간 인터페이스를 통해서 쿵푸를 배운 것과 비슷하다.현재 전 세계에서 개발 중인 BCI(Brain-Computer Interface:뇌-컴퓨터 인터페이스 기술)을 보면 알게 될 것이다.이 BCI기술은 이 론·마스크가 세운 뉴럴 링크를 비롯한 메가그후에이스붓크 미국 듀크 대학도 개발 중이다.유럽은 물론 한국도 삼성 전자와 전자 통신 연구원에서 개발 중이다.Q:그것이 이른바 텔레파시 기술이라는 것 아냐?A: 그렇다.이런 미래 기술을 이해하려면 다양한 지식을 융합하고 추론해야 한다.신경 과학과 이론 물리학 등을 통해야 이해할 수 있다.예를 들면 뇌에서 기억 생성 입자가 새로운 지식이 되는 과정을 관찰하는 데 성공했고 또 양자 물리학과 의식 간의 상관 관계를 찾아내고 있다.실제로 우리 인간은 원자에서 구성되어 있는데, 이 원자다는 것이 공허 아닌가.그러므로 원자의 빈 공간에는 뭔가를 넣거나 세울 수도 있다.만화 영화에 나오는 나노 로봇처럼 아주 미세한 기계가 우리 몸 안의 어디에 다닐 수 있다는 것이다.게다가 세포 속까지.Q:미래의 기술을 이해하는데 물리학을 공부하기가 그리 중요한가?A: 그렇다.앞으로 세상은 가장 근원적인 원자를 우리 인간이 어떻게 제어하느냐에 따라서 달라질 수 있다.1990년에 IBM알마덴 연구소 과학자들은 제논 원자 27개를 가지고”IBM”이라는 글자의 형태로 재배열하는 데 성공한 뒤 영국의 과학 전문지<네이처>에 이를 발표했다.이는 이제 인류가 원자를 제어하기 시작했다는 뜻이다.또 지금까지는 움직이는 원자에 대해서 돌아섰지만 지금은 원자를 잡아 이를 관측할 기술을 개발하고 있다.그래서 니그로 폰테의 먹는 지식의 알약이 아직 멀었지만 이론적 배경은 충분하다.그 뒤 IBM은 물질의 최소 단위인 분자에서 사람의 모습을 그릴 수 있는 기술을 개발했다.이는 머리카락 1개에 일산화 탄소 분자 28개를 따서 만든 “분자 인간”을 2만개를 그릴 수 있는 기술이었다.언젠가는 사람의 모양뿐 아니라 모든 사물의 모양을 그리며 만들 수 있다”분자 시대”가 올것이다.미래 교통 Future transportationQ:오늘은 어떤 주제에 대해서 이야기하세요?A:미래 모빌리티, 즉 미래의 이동 수단에 대해서 이야기하려구.Q:최근에는 도로가 잘 되어 있다.그래도 여전히 차가 정체되고 있다.A:먼저, 가변 차선에 대해서 말씀 드릴게요.명절에 고향에 내려가서 올라갈 때는 한쪽은 밀고 다른 한편은 완전히 텅 비게 되는 경우가 있다.이런 때 총 왕복 8차로면 밀리지 않는 2차선을 제외하고 나머지는 밀리지 않는 차선으로 바꾸는 것이다.이것이 바로 아마존의 미래 스마트 도로 특허다.Q:그래서 중앙 분리대도 함께 움직인다는 것인가?A: 그렇다.자유자재로 교통의 흐름에 의해서 왕복 차선을 자유롭게 바꾸는데, 이를 인공 지능이 맡는다는 것이다.Q: 그렇게만 하면 매우 편리하고 좋겠다.A: 그렇다.또 하나, 고속 도로를 운전하고 있다고 대형 차에 의해서 위협적인 상황을 경험했을 것이다.그 이유는 대형 차 차폭이 넓은 도로 1차로를 메우기 때문이다.이때도 차선 나비를 자유자재로 바꿀 수 있다는 것인데 이 역시 아마존이 출원 등록한 특허이다.Q:특허가 나왔다고 해서 반드시 상용화될 수는 없지 않나?A:물론 그렇다.그러나 다양한 특허를 분석하고 특허 맵, 즉 특허 지형도를 그리고 보면 기술 개발의 방향성을 알 수 있다.또 이는 글로벌 경제 활동에서 미래를 예측하는 데 매우 중요한 지표이기도 하다.Q:밖에 어떤 미래 기술이 있는가?A:네, 이번에는 애플의 특허에 대해서 말씀 드릴게요.운전을 하고 있다고 여러 형태의 교통 사고가 일어난다.막힌 터널과 부러진 도로를 달리다 보면 갑자기 차가 막히는 경우가 있다.이에 제대로 대처하지 못하면 대형 사고가 발생할 수 있다.이런 때 보이지 않는 전 구간을 미리 볼 수 있는 증강 현실(AR)디스플레이가 차에 장착되어 있으면 미리 예방할 수 있다는 것이다.Q: 그렇게 되면 사고를 예방할 수 있겠다.그것은 어떤 방법으로 구현되는가?A:사전에 생성된 클라우드의 3D Mesh Map(3D망 지도)를 자동 운전 차의 센서가 실시간으로 탐사한 데이터에 겹치면서 가상 이미지를 생성한다.이 데이터를 클라우드 스토리지로부터 받아 자동 운전 차의 센서가 탐사한 로컬 데이터에 증강시킨 뒤 HUD(Head Up Display)이나 유리창에 투영하고 드라이버에 보인다.그러자 운전자는 센서가 쥔 실제의 장면을 통해서 어두운 것인가, 빌딩이나 숲에 숨어서 보이지 않는지 그 장면의 물체가 무엇인지 교통 표지판은 무엇을 의미하는지 옆 연못에는 어떤 물고기가 살고 있는지, 그 장면의 먼 거리에는 무엇이 있는지 등을 판단할 수 있다.이로써 운전자는 주위 환경을 잘 이해하고 운행의 안전을 도모할 수 있어 즐거운 운전할 수 있다.Q:참, 구글도 자동 운전 차를 만들지만 애플은 조용하다.A:애플이 애플 카를 만든다는 소문은 8년 이상 끌어 왔다.애플 카의 제작 계획은 비밀에서 진행되며 지금까지도 명확한 실체가 밝혀지지 않았다.그러나 2022년 7월에 나온 보고서를 보면 애플 카의 개발 과정과 목표에 관한 정보가 나온다.애플은 애플 카를 “차 안에서 사람들이 대화할 수 있도록 마주 형태”를 시도하고 있다.운전자가 처음부터 등을 돌리고 앉아 가”완전 자동 운전”을 염두에 둔 디자인이다.이 밖에도 운전자가 완전히 누워서 가디자인도 시험 중이다.이와 함께 애플 카 안에 완전히 상승, 하강할 수 있는 대형 디스플레이를 탑재하는 방안도 논의 중이라고 밝혔다.최근 가장 화제는 애플 카가 핸들도 페달이 없는 디자인을 가지고 있다는 사실이다.이는 최근 미국 유력 외신으로 여러 차례 보도된 내용으로, 애플은 이런”완전 자동 운전”에 대해서 미국 도로 교통 안전국의 허가를 받기 위해서 노력 중이라고 밝혔다.이런 새로운 시도는 애플이 단순히 프리미엄 자동차를 만들려고 노력하는 것이 아니라 자동차의 재정의에 도전하고 있음을 의미한다.2023년 초에는 애플이 자동 운전 차 관련 2개의 특허를 취득했다.2023년 7월에는 애플이 애리조나 주의 한 장소에서 일명”애플 카”로 불리는 자동 운전 전기 자동차 시험 주행을 극비에 간 것으로 파악됐다.3D프린팅(3D Printing)Q:오늘은 어떤 내용을 이야기하세요?A:오늘은 무엇이든 인쇄하고, 또 음식까지 인쇄하고 먹을 3D프린터에 대해서 말씀 드릴게요.Q:3D프린터와는 정확히 무엇인가?A:”3차원 프린팅”는 3차원 형상을 구현하기 위한 전자적 정보(이하”3차원 도면”이라고 한다)을 자동화된 출력 장치를 통해서 입체화하는 활동을 의미한다.일반적으로 3D프린터 하면 이를 가리킨다.매질을 층층으로 쌓고 조형하다 적층형(Additive Manufacturing)과 분말 재료 위에 액상 접착제를 뿌리고 적층 하는 접착제 분사형(Binder Jetting)방식이 있다.Q: 그렇다면 PC프린터처럼 잉크가 중요한가?A:가공의 용이성 등 여러 문제 때문에 초기에는 재료로서 대개 플라스틱을 사용했다.그러나 점점 종이, 고무, 콘크리트, 식품, 금속까지 그 범위가 점점 넓어지고 있다.단순히 조형물 출력뿐만 아니라 건축 설계 분야에도 활용이 가능하고 세포를 재료로 해서 인공 생체 조직과 장기 등의 프린팅 된 3D바이오프링팅 기술도 등장하는 등 향후가 기대되는 분야이다.Q:구체적인 사례를 기울이길 당부한다.A:다품종 소량 생산에 적합하며, 맞춤형 제작이 가능한 3D프린팅 기술의 장점을 활용하고 가장 빠른 속도로 사업화가 진행되고 있는 분야는 의료 산업이다.현재 의료계에서는 사람의 몸이 각각 다른 형상을 갖고 있어 의족과 의수, 두개골, 인공 관절, 인공 치아 등을 모두 몸에 맞게 따로 제작하고 있다.3D프린터는 맞춤형 기술로 의료 분야는 최적의 기술로 꼽힌다.환자의 신체 특성에 맞는 이빨, 관절, 뼈 등을 출력할 수 있고 환자의 특성에 맞는 구조물을 제작하고 활용할 수 있기 때문이다.현재는 심장이나 폐, 위 등의 장기는 물론 화상을 입은 환자 때문에 피부를 재생하는 기술도 개발 중이며 3D프린터가 의료 분야에서 어떻게 활용되는지 나중이 매우 기대된다.Q:인간의 장기를 찍다니 대단하다.음식도 찍어 먹는다고 들었다.A:우리가 먹는 음식도 3D프린터로 출력이 가능하다.3D프린터로 만든 최초의 음식은 초콜릿이었다.초콜릿의 원료를 녹이고 내가 원하는 모양을 출력하는 것이 푸드 3D프린터의 시작이었다.지금은 초콜릿에 이어피자, 쿠키, 햄버거 등에서 출력 가능한 음식의 종류가 점점 늘고 있다.스페인과 이탈리아에서는 음식을 전문으로 개발하는 기업이 파스타의 면을 인쇄하는 기술을 개발하기도 했다.2019년 러시아의 우주 비행사들은 고기 세포를 3D프린터의 재료로 쓰고 고기를 만들고 이 고기를 실제로 우주에서 먹기도 했다.Q:우주에서 음식을 프린트해서 먹었다는 것인가?A: 그렇다.미국 항공 우주국이 우주 비행사가 우주에서 음식을 찍어 먹는 기술을 개발하고 실험 중이다.미국 항공 우주국의 자회사인 3D푸드 프린팅 기업의 비헥스(BeeHex)는 3D프린터를 이용하고 폐플라스틱을 우주 식량에 연구를 하고 있다.플라스틱을 음식에 첫 단계는 폐플라스틱을 미생물과 반응시키는 것이다.박테리아 같은 미생물은 폐플라스틱을 먹고 분해하는 과정에서 바이오매스이라는 물질을 생성한다.바이오매스는 생물에서 얻은 에너지다.축산 분뇨나 음식물 쓰레기, 톱밥 등 유기성 폐 자원이다.3D프린터를 이용해서 이런 바이오매스의 질감과 모양을 조절하면 스테이크와 닭 가슴살 등의 인공 식품을 만들어 낼 수 있다.Q:그럼 우리의 일상에서 활용되는 것으로는 어떤 것이 있는가?A:사람은 발 크기가 가지각색이다.내 발에 딱 맞지 않는 구두는 고통과 불쾌감을 갖게 한다.3D프린터는 맞춤형 신발을 보다 싸게 입는 기술이다.아디다스는 이미 세계적인 3D프린터 회사 카본과 합작하고 시중에 맞춤형 신발”Futurecraft 4D”를 선 보였다.또 2014년에 네덜란드 유ー토 레이트 의과 대학은 세계 최초로 3D프린터로 만든 두개골을 22세 여성에게 이식하는 데 성공했다.이 여성은 두개골 두께가 점점 두터워지고 뇌를 압박하는 희귀 병을 앓고 있었다.빨리 두개골을 이식하지 않으면 뇌 기능을 잃을 가능성이 높았다.그래서 결국 의료진은 환자의 두개골 윗부분 전체를 잘라내고 3D프린터로 출력한 플라스틱의 두개골을 이식했다.환자는 수술 후 시력도 회복하고 모든 일상 생활을 정상화하고 있다고 한다.2016년에는 국내에도 어느 환자가 3D프린터로 출력된 두개골의 이식에 성공했다.생체 모방(Biomimetics)Q:오늘은 어떤 주제에 대해서 소개할까?A:오늘은 미래 기술 중 생체 모방(Biomimetics)기술에 대해서 소개한다.독수리를 본뜬 비행기나 단풍 나무의 씨앗에서 착안한 헬기의 프로펠러 등이 대표적인 생체 모방 기술 사례다.외에도 “찍찍이”로 불리는 벨크로(Velcro)는 갈고리 모양의 산 우엉의 가시서 아이디어를 얻어 만들어지고 로봇 청소기는 박쥐가 초음파로 장애물을 피하는 원리를 이용하고 탄생했다.Q:생체 모방 기술은 인간이나 동물의 생체를 모방하는 기술인가?A:”생체 모방”이라는 분야는 생명을 의미한다”Bios”과 모방과 모방을 의미한다”Mimesis”라는 두가지 그리스어 단어에서 비롯됐다.자연에서 영감을 받고 연구하는 기술이라고 생각하면 간단하다.인간을 비롯한 동식물의 구조와 기능을 모방하고 인간의 도구로 활용 또는 재탄생시키거나 생물의 특성을 모방하고 제품의 성능을 향상시키는 기술을 말하는 것으로 오늘날 다양한 분야에서 활용되고 있다.연구 분야에 의해서 생체 모방, 자연 모사), 청색 기술, 생물 영감(Bioinspiration), 이세이학(유사 생물학)등으로 다양하게 불린다.국제 표준화 기구(ISO)는 “Biomimetics”를 표준 용어로 채용하고 있다.Q:생체 모방 기술이 여러 이름으로 쓰는 것 같다.A:생체 모방 기술은 크게 생물 중심 접근(Biology push)과 기술 중심 접근(Technology pull)으로 나뉜다.생물 중심 접근법은 생물학적 이해에서 출발하고 기술 개발·제품 생산에서 이루어지는 접근 방법을 말하는데 옷에 묻은 산 우엉의 씨를 관찰한 뒤 구조를 파악하고 벨크로 테이프를 발명한 사례나 연잎 표면이 물에 안 젖는 현상을 발견한 뒤 이를 응용하고 방수 페인트를 생산한 사례가 이에 해당한다.반면 기술 중심의 접근 방법은 기술 개발 및 제품 생산에 필요한 지식과 기술적 난제를 생물·생태적 특성에서 찾으려는 접근 방법이며 일본 신칸센 고속 열차의 소음을 줄이는 방법을 찾고 물총새의 부리로 원리를 찾아 열차에 적용한 것이나 에어컨 팬의 소음을 해결하기 위해서 혹 등 고래 지느러미를 연구하고 이를 적용한 사례가 이에 해당한다.Q:생체 모방 사례에는 어떤 것이 있는가?A:생체 모방 사례는 물질에서 소재, 로봇 개발, 인체 장기 및 조직 개발, 자연 선택 모방, 집단 지능 및 건축물, 도시에 이르기까지 다양하게 이뤄지고 있다.식물의 광합성 기능을 모방한 태양열 전지판, 상어의 피부를 모방한 수영복, 흰개미의 둥지의 환기 시스템을 모방한 짐바브웨 이스트 게이트 센터, 도마뱀의 나노 빨판을 모방한 접착 필름, 도토리 거위 벌레의 큰 턱 구조를 모방한 확공형 드릴 장치 등이 있다.Q:생체 모방이 사람을 돕는다는 것은 무슨 뜻인가?A:생체 모방 기술에는 단순히 효율의 좋은 제품만 아니라 사람에 직접적으로 도움이 되는 기술도 있다.그 예로서 인공 각막이 있다.최근 78세의 시각 장애인 남성이 생체 모방 기술을 이용한 인공 각막을 이식 받은 뒤 시력을 회복하고 큰 화제가 됐다.이 기술은 기증자의 각막 조직 없이도 흉터가 있거나 변형된 각막을 대체할 수 있다.인공 각막 이식은 이전에도 존재했다.그러나 수술이 매우 복잡하고 마지막 수단으로만 고려되고, 성공률도 낮았다.한편 생체 모방 기술을 이용한 인공 각막 이식은 최소한의 접합과 절단만 하니 수술이 비교적 간단하다.생체 모방을 이용한 인공 각막은 세포 증식을 자극하고 조직 통합을 유도하는 물질을 사용한다.이 생체 모방 물질을 이용한 인공 각막 이식은 수술 후에도 백내장 등 추가 수술이 가능하다.화상 생성 인공 지능(Image Generation AI)Q:오늘은 어떤 주제에 대해서 이야기하세요?A:2022년 말에 공개된 채팅 GPT에 이어4개월 만에 GPT-4가 세상에 모습을 드러냈다.놀랍게도, 채팅 GPT-4는 채팅 GPT보다 8배 이상 현명하게 됐다.이런 인공 지능을 “생성형 인공 지능”으로 알려졌다.채팅 GPT가 텍스트, 즉 문자 중심이었다면 채팅 GPT-4는 이미지까지 포함되고 있다.Q:이미지 인공 지능 기술은 사진을 직접 찍는 것이 아니라 인공 지능으로 만들겠다는 것인가?A: 그렇다.생성형 인공 지능은 텍스트, 이미지, 음악, 비디오 같은 원본 콘텐츠를 생성할 수 있는 인공 지능을 말한다.몇가지 키워드나 구체적인 명령을 입력하면 인공 지능이 학습한 대규모 데이터 세트에 기초하여 새로운 이미지를 생성한다.채팅 GPT가 일으킨 생성형 인공 지능 열풍이 이미지 생성 인공 지능도 확산된 것이다.몇년 전부터 개발되어 사용된 프로그램이지만 최근 채팅 GPT의 덕분에 사용자가 늘고 있다.Q:그럼 이미지를 생성하는 인공 지능은 어디까지 발전한 것?A:이미지 생성 인공 지능은 2022년부터 이른바”부상”을 시작했다.여기서 이미지는 사진과 영상을 포함한 용어를 말한다.요즘은 이미지 생성 인공 지능이 엄청난 발전했다.예전에는 원하는 포즈를 취한 이미지를 생성하려면 인공 지능을 천번 만번회 돌리지 않으면 안 되었다.종래는 무작위로 이미지를 만들기 때문에 원본 이미지 하나를 두고 수십 많을 때는 수천번 돌리고 하나를 뽑는 방식이었다면 요즘은 원하는 모습이나 움직임까지 한번에 만들어 낼 수 있다.Q: 어떻게 한꺼번에 원하는 이미지를 만들 수 있는지?A:이미지를 문장으로 표현하면 인공 지능이 이를 이해하고 그림을 그린다.원하는 화풍을 선택할 수도 있다.또 자신이 원하는 형식의 그림을 입력하고 비슷한 이미지를 만들어 내는 것도 가능하다.결과물을 쉽게 수정하는 기능도 갖추고 있다.채팅 GPT와 마찬가지로 인공 지능으로 생성한 그림은 각종 미술 대회에서 수상작으로 선정되는 등 놀라움을 주고 있다.Q:어느 나라에서 그런 일이 발생했을까?A:지난해 국제 미술 대회인 “콜로라도 주 박람회의 연례 미술 대회”에서 게임 디자이너인 제이슨·앨런이 이미지 생성 인공 지능 툴인”미드 저니(Mid Journey)”을 활용하고 그린”스페이스 오페라 극장”이 1위를 차지하는 큰 논란이 됐다.많은 미술가들은 “인공 지능이 예술을 죽인 “으로 분노, 디지털 예술가인 RJ파머는 “나 같은 예술가들이 일자리를 빼앗길 것 같다.무서운 “이라고 말했다.작품의 작가가 인간인지 인공 지능인지 분간하기 어려울 정도로 인공 지능 아티스트의 수준이 올라온 것으로 나타났다.Q:한국 사례가 없는가?A: 있다. 학생들이 과제에 인공 지능 툴을 사용한 것이지만 국내 인공 지능 스타트 업”매스 프레소”이 개발한 AI학습 플랫폼”구 완다”을 악용한 사례가 대표적이다.”크아은다”은 모르는 문제를 스마트 폰으로 촬영하면 인공 지능이 판독, 5초 이내에 해설 과정 관련 유형 개념 영상 등을 제공하는 학습 플랫폼이다.교과서와 문제지에 있는 문제에 대한 답과 응답 과정을 빨리 가르치고 주기 때문에 학생들이 과제에 사용 사례가 자주 발생하는 Q:이미지 생성 인공 지능은 누구나 사용할 수 있는가?A:아직 접근이 좀 어려운 것도 있으면 별도의 프로그램 설치 없이 간단히 사용할 수 있는 것도 있다.그런데 조금 어렵다는 것도 사용 매뉴얼을 잘 읽으면 누구도 있다.앞으로 이미지 생성 인공 지능은 채팅 GPT처럼 입력 창에 텍스트를 입력하면 이미지 결과물을 생성하는 모델로 발전할 것이다.Q:인공 지능이 만든 것이라지만 100퍼센트 만족스럽지 못한 점도 있지 않을까?만드는 끝난 뒤 직접 편집도 할 수 있을까?A: 그렇다.포토샵처럼 이미지 합성이나 편집도 가능하다.Photoshop정도 잘게 복잡한 편집은 못하지만, 문장을 입력하는 것만으로도 편집을 할 수 있다는 점은 이미지 생성 인공 지능 활용의 무한한 확장성을 시사한다.**본 정보는 도서의 일부 내용만으로 구성되어 보다 많은 정보와 지식은 꼭 책을 참조할 필요가 있습니다.
