[ICROS 2021] 서울대 심형보 교수 초청강연

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▲ 초청강연이 열린 여수 소노캄 그랜드 볼룸 행사장 모습

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여수 소노캄에서 열리고 있는 'ICROS 2021' 둘째날에는 서울대 심형보 교수가 ’네트워크 다이나믹 시스템에 관한 블렌디드 다이나믹스 정리와 응용‘을 주제로 초청강연을 했다.

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심 교수는 셀 수 없이 많은 마이크로 로봇이 집합적으로 맡은 임무를 수행하기 위한 적절한 제어이론이 무엇인지에 관해 발표했다.

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▲ 서울대 심형보 교수가 ’네트워크 다이나믹 시스템에 관한 블렌디드 다이나믹스 정리와 응용'을 주제로 초청강연을 하고 있다

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심 교수는 다개제 시스템이 가져야할 성질을 세 가지로 분류하였는데, 첫번째는 '분산 연산'으로, 이는 모든 개체와 직접적으로 통신하는 중앙집중 장치를 필요로 하지 않아야 한다는 설명이다. 이는 개체의 수가 비약적으로 많아질 경우 이를 통괄하는 센터를 가정하는 것이 비현실적이기 때문이다.

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두번째로 필요한 성질은 '자기 조직화', 즉, 모든 개체는 자신의 역할을 자신이 처한 환경에 맞추어 스스로의 동역학을 만들어 낼 수 있어야 한다는 것이다.

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세번째는 고장난 개체에 대한 '군집 강인성'이 제시되었다. 수많은 개체에 오류가 있는 개체가 하나도 없이 동작한다는 것을 상상하기 어렵기 때문에 이러한 강인성은 실제적으로 매우 중요한 성질이다.

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▲ 서울대 심형보 교수가 '’네트워크 다이나믹 시스템에 관한 블렌디드 다이나믹스 정리와 응용'을 주제로 초청강연을 하고 있다

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이번 발표에서는 이러한 세 가지 성질을 만족하는 다개체 시스템을 만들 수 있는 새로운 제어이론도 소개되었다. '블렌디드 다이나믹스(Blended dynamics)' 정리라고 명명된 이론에 따르면, 서로 다른 동역학을 가진 다개체 시스템에 'duffisive coupling'이라는 상호작용을 만들어 주면, 이러한 상호작용의 이득이 충분히 클 때, 전체 군집이 동작을 지배하는 동역학 방정식이 바로 개별 동역학식의 단순한 산술 평균이 된다는 지적이다.

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이 정리를 기반으로 다개체 시스템을 설계하는 방법도 또한 소개되었다. 이는 블렌디드 다이나믹스를 먼저 설계하고 이의 동역학 식을 개별적으로 나누어 개별 개체의 동역학으로 할당하는 방식이다.

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▲ 서울대 심형보 교수가 ’네트워크 다이나믹 시스템에 관한 블렌디드 다이나믹스 정리와 응용'을 주제로 초청강연을 하고 있다

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이 정리를 활용한 네 가지 응용 예제가 또한 소개되었다. 첫번째로 스마트 그리드(smart grid) 전력망에서 분산 최적화를 수행하는 방법으로, 각 노드의 개인 정보가 유출되지 않은 상태에서 전체의 분산 최적화를 수행할 수 있음을 이론적으로 증명하였다.

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두번째는 자기 조직화가 가능한 수 많은 제어 개체들이 독립적으로 스스로의 제어기를 분산적으로 설계하고 대상 시스템을 제어하는 방법이 소개되었는데, 이는 영화에 나오는 '나노 로봇'과 같은 시스템을 만드는 기본 원리로 소개되었다.

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세번째로 네트워크에 참여하는 개체의 숫자를 분산적으로 추정하는 방법인데 아주 간단한 1차 동역학을 운영함으로써 중앙 집중 장치없이 개체 수를 알 수 있다는 점이 증명되었다.

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마지막으로, 진동하는 요소로 이루어진 생체 시스템에서 어떤 방법으로 강인성이 확보되는 지를 제시된 블렌디드 다이나믹스를 이용해 설명했다. 이는 인체와 같은 바이오 시스템이 왜 안정한 시스템을 유지하는 지에 대해 일부 설명할 수 있는 기틀을 마련해주었다.

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이번 발표를 통해 심형보 교수는 "국내 대학에서 만든 새로운 제어 이론의 의미와 활용도를 전달하고자 했다"고 밝혔다.

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(이 기사는 심형보 교수가 작성한 내용 요약 자료를 바탕으로 작성되었습니다)

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정리=장길수 ksjang@irobotnews.com

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