사람의 미소를 예상하고 함께 웃어주는 로봇

사람의 표정을 예측하고 동시에 미소를 지을 수 있는 얼굴 로봇. Yuhang Hu 제공

미국 연구진이 사람의 표정을 예측하고 동시에 미소를 지을 수 있는 얼굴 로봇을 개발했다.

호드 립슨 미국 컬럼비아대 교수팀 연구팀은 실리콘 피부를 사용해 사람과 동시에 동일한 감정을 표현하는 얼굴 로봇 '이모(Emo)'를 개발한 연구결과를 28일 국제학술지 '사이언스 로보틱스'에 게재했다.

표정을 표현하는 능력을 갖춘 로봇은 언어적 의사소통에 능숙한 로봇보다 개발이 뒤처져 있다. 

표정을 표현하는 기술도 어려울 뿐만 아니라 언제 어떤 표정을 지어야 하는지 로봇을 훈련시키는 것도 쉽지 않기 때문이다.

연구팀은 먼저 로봇이 자연스러운 표정을 지을 수 있도록 정밀한 하드웨어와 작동 메커니즘을 개발했다. 얼굴 로봇에 붙일 실리콘 피부에는 26개의 액추에이터와 자석을 장착했다. 이를 통해 미묘한 표정을 다양하게 표현할 수 있게 했다.

이어 상황에 따라 적절한 표정을 짓게 하기 위해 표정을 예측하는 AI 모델을 개발했다. 소통 대상자 표정의 미묘한 변화를 분석한 뒤, 표정에 상응하는 표정을 실리콘 피부로 재현할 수 있게 운동 명령을 만들어내는 AI 모델을 개발해 결합했다.

연구팀은 개발한 AI 모델을 이용해 사람이 거울을 보며 표정 연습을 하는 것처럼 '이모'가 카메라를 통해 자기 모습을 보면서 26개의 액추에이터 움직임으로 다양한 표정을 만들어 낼 수 있도록 훈련시켰다. 역시 AI 모델을 활용해 사람 표정을 담은 동영상을 관찰하면서 표정을 예측하는 훈련을 시켰다.

그 결과 이모는 사람이 미소를 짓기 약 0.84초 전에 미소를 예측하고 그 사람과 동시에 얼굴에 미소를 표현했다.

연구팀은 "이번 연구에선 로봇이 사람의 미래 표정을 예측해 사람과 동시에 같은 표정을 짓도록 훈련하는 방법을 제시했다"며 "시간차가 있는 표정 모방은 가짜처럼 보이지만 감정 상태를 정확히 추론해 그 사람과 동시에 표정으로 표현하면 더 진정성 있게 느껴질 것"이라고 말했다.

후속 연구에선 챗GPT 같은 거대언어모델을 사용해 이모에 언어 소통 기능을 통합하는 연구를 이어가겠다고 밝혔다.

연구를 이끈 립슨 교수는 "사람 표정을 정확하게 해석하고 모방하는 로봇이 발전하면서 로봇이 일상생활에 자연스럽게 통합되는 미래가 가까워지고 있다는 점은 매우 흥미롭다"며 "이런 기능은 가정 도우미에서 교육 보조에 이르기까지 많은 긍정적인 응용 가능성이 있지만 개발자와 사용자는 윤리적 측면도 신중하게 고려해야 한다"고 말했다.

[박정연 기자 hesse@donga.com]