로봇 과학자들은 왜 흰개미에 주목할까

흰개미(termite)가 갖고 있는 놀라운 건축 능력은 과학자들에게는 항상 경이로움의 대상이다. 아프리카 나미비아(Namibia) 등에 서식하는 흰개미들은 마천루와 같은 복잡한 건축물을 짓는다. 이들 흰개미는 눈도 없고, 날개도 없다. 배는 투명해 어떤 음식을 먹었는지도 금방 식별할 수 있다.

하지만 이들 흰개미들은 진흙을 이용해 거대한 구조물을 만들어낸다. 건축물은 결코 단순하지 않다. 매우 복잡한 구조를 하고 있고, 형태도 다양하다. 끝부분은 태양을 향하듯 뾰족하게 솟아있다. 구조물의 바닥 부분에는 버섯이 공존한다. 버섯과 흰개미들은 공생 관계를 유지하면서 서로를 보살펴준다. 버섯이 흰개미들의 보금자리 주변의 풀을 없애주고 흰개미들은 버섯을 지켜준다.

과학 및 IT 전문매체인 ‘와이어드’에 따르면 하버드대 비스연구소 로봇과학자들도 오래전부터 흰개미의 집단 활동을 관찰했다. 흰개미들의 행동을 관찰하면 자율적으로 건축물을 지울 수 있는 군집 로봇들을 만드는게 가능할 것으로 생각했다.

지난 2011년 하버드대 비스연구소 로봇 과학자인 ‘래디카 나그팔(Radhika Nagpal)’  등 연구팀은 나미비아를 방문해 흰개미들의 건축 능력의 비밀을 연구하기 시작했다. 현지의 습도, 페르몬, 흰개미들의 행동이 어떻게 건축물을 만드는 데 기여하는지 연구했다.

2012년 연구팀은 흰개미가 ‘확률적인 오토마타(stochastic automata)‘에 의해 움직일 것이라는 가정하에 모델 방법론을 만들었다. 마치 메모리가 없는 미니 로봇이 자신의 의도보다는 확률에 의해 움직이는 것 같은 상황을 머릿속에 그렸다. 연구팀은 연구실에 세트장을 만들어놓고 흰개미에게 추적기를 달아 행동을 관찰했다. 흰개미들의 집단적인 움직임을 관찰하면 자율적인 건축 로봇에 적용 가능한 알고리즘 개발이 가능할 것으로 예상했다.

관찰 과정은 쉽지 않았다. 카메라가 있을때 별로 움직임이 없다가 카메라가 없어지면 흰개미들의 광적으로 일하는 모습도 보였다.

연구팀은 흰개미들의 행동을 관찰하면서 흥미로운 사실을 알게 됐다. 흰개미들이 로봇처럼 일사불란한 것이 아니라 각각 개성을 갖고 있으며 역할도 있다는 것이다. 일부 흰개미들은 다른 로봇들이 진흙으로 건축물을 만들도록 자극하는 리더 역할을 했으며 소수의 흰개미들은 워크홀릭처럼 일만 했다. 하지만 대부분 흰개미들은 어슬렁거리고 게으름만 피웠다.

당시 프로젝트에 참가했던 '커스틴 피터슨(Kirstin Petersen)' 박사는 현재 코넬대 ‘집단 형성 지성랩(Collective Embodied Intelligence Lab)’에서 군집 소셜 로봇에 관한 연구를 진행하고 있다. 그는 특히 게으름뱅이 흰개미들에 주목했다. 그리고 흰개미들 처럼 미래의 자율 로봇들도 기계적으로 완벽하고 통제하에 있다기 보다는 개별적인 특성을 갖고 예측할  수 없는 행동을 할수 있다는 가정을 했다.  예측하지 못한 순간에 카오스 같은 순간이 군집 로봇의 세계에 찾아올 수 있으며 이 같은 상황을 가정해 연구를 진행했다. 피터슨 박사는 이 같은 혼돈의 순간이 오면 흰개미들의 행동을 이해할 수 있을 것으로 보고 있다.