새로운 촉각 장치, 인간의 손길이 전하는 감정을 거의 80% 정확도로 전달
코로나19 변이 '오미크론'의 확산으로 겨울 휴가에 여행을 하지 못하거나 원하지 않는 사람들이 많습니다. 그렇다면 가상의 접촉이 당신이 혼자가 아니라는 확신을 줄 수 있다면 어떨까요?
남캘리포니아대(USC) 비터비 공과대학의 컴퓨터 과학자이자 로봇공학자인 헤더 칼버트슨은 다양한 방식의 촉각 모방 기술을 연구하고 있습니다. 이번 새 프로젝트에서 칼버트슨은 스탠퍼드대 연구진과 함께 이 연구의 책임 저자로서, 두 동반자(친구 또는 연인)가 원격으로도 소통하고 배려와 감정을 표현할 수 있는지 알아보고자 했습니다.
사람들은 직접적인 신체 접촉을 통해 상대방의 진짜 의도를 약 57%의 경우에 파악합니다. 인간의 접촉을 모방한 장치와 상호작용할 때, 응답자들은 45%의 경우에 접촉의 의도를 구별할 수 있었습니다. 따라서 이 연구에 쓰인 장치들은 인지되는 인간 접촉의 약 79% 정확도로 작동하는 것으로 보입니다.
«우리의 촉각은 독특합니다. 사실 사람들에게는 '촉각 언어'가 있습니다», — 칼버트슨이 말했습니다. 그는 WiSE 가빌란 부교수이자 USC 컴퓨터공학, 항공우주 및 기계공학과 부교수입니다. 그에 따르면 사람들이 가까운 이들에게 방향을 잡아 전할 수 있는 가상의 접촉을 만드는 일은 꽤 복잡한 과정입니다. 소통에서의 편안함 정도와 '예민함' 수준이 서로 다를 뿐만 아니라, 사람마다 호감, 사랑, 슬픔 같은 다양한 감정을 전하는 고유한 방식이 있을 수 있기 때문입니다.
연구진은 접촉의 많은 측면을 포함할 만큼 유연한 알고리즘을 만드는 과제에 직면했습니다. IEEE Transactions on Haptics에 사전 공개된 이 연구는 두 단계로 수행되었습니다.
첫째, 참가자들이 파트너에게 접촉을 통해 다양한 감정을 전달할 때의 접촉 위치와 힘을 기록하여, 사회적 접촉을 통한 상호작용에 대한 새로운 데이터 세트를 만들었습니다. 이 데이터 세트를 만든 후, 연구진은 이러한 제스처를 관심, 감사, 행복, 안정, 슬픔, 사랑의 표현으로 분류하여 미리 녹화된 신호 라이브러리를 구축했습니다.
그다음 이 신호들은 촉각 픽셀(택셀)로 변환되어, 여덟 개의 접촉점을 가진 코일 액추에이터가 포함된 웨어러블 촉각 밴드를 통해 두 번째 참가자 집단에 감정을 전달할 수 있었습니다.
총 661번의 접촉 제스처가 기록되었습니다. 밴드를 착용한 사람들은 원격 접촉으로 전달된 의도된 감정을 약 45%의 경우에 이해할 수 있었습니다(직접적인 신체 접촉의 57%와 비교). 이 연구는 직접적인 소통을 통해 전달되는 사회적 의미와 표현이 원격으로도 전달될 수 있음을 보여줍니다.
«사회적 상호작용에서 사람들은 청각, 시각, 촉각 신호를 사용해 생각, 감정, 의도를 전달합니다. 하드웨어의 무게, 에너지 및 기타 제약 때문에 인간 접촉의 복잡성을 완전히 반영하는 장치를 만드는 것은 어렵습니다. 여기서 우리는 인간 접촉의 희소한 표현만으로도 사회적 접촉 신호를 전달하기에 충분한지 탐구합니다», — 연구에서 이렇게 밝혔습니다.
연구진의 다음 단계는 정확도를 높이기 위해 더 섬세한 가상 접촉 감각을 만들도록 알고리즘을 조정하는 것입니다.
“코로나19 대유행으로 인한 물리적 거리는 줄어들고 있지만, 우리 공동체가 점점 더 글로벌해지면서 가족과 친구들은 여전히 국내외에 흩어져 있습니다. 이런 도구는 사람들이 물리적 거리와 관계없이 손을 내밀어 가까운 이들을 만질 수 있게 하여, 고립을 줄이고 우리를 더 가깝게 이어줄 것입니다”
«이 저해상도, 저노력 웨어러블 장치를 사용해 보니, 사용자들이 의도된 사회적 의미를 구별할 수 있었고, 직접적인 인간 접촉에 기반한 결과와 성능을 비교할 수 있었습니다. 온라인 소통이 점점 보편화되면서, 이런 촉각 신호 시스템은 원격 소통과 두 사람 사이의 세심한 원격 상호작용을 개선할 수 있습니다», — 연구진이 밝혔습니다.
촉각 로보틱스 및 가상 상호작용 연구소(HaRVI)는 사람들이 접촉을 통해 우리 세계, 로봇, 기술과 어떻게 상호작용하는지 연구합니다. 연구의 목표는 물리적 세계와 상호작용할 때 생기는 접촉 감각을 사실적으로 모방하는 자연스럽고 직관적인 상호작용을 만드는 것입니다.
연구진은 사용성, 사람들의 사회적 연결, 특정 과제 수행 능력, 가상 현실 몰입감을 높이기 위해 새로운 촉각 장비와 렌더링 알고리즘을 개발하고 있습니다. 이 연구는 설계 과정의 모든 단계에 인간의 인지를 통합하는 데 중점을 둡니다.
