로봇이 물고기와 벌 집단 간 소통 다리 역할… 700km 떨어진 종간 상호작용 성공

로봇, 동물 행동 분석의 핵심 도구로 부상

로봇공학은 동물 행동을 분석하는 데 필수적인 도구가 되었습니다. 최근에는 특정 동물 집단이 서로 상호작용할 때 사용하는 신호를 모방하도록 개발된 로봇이 동물 무리에 투입되고 있습니다.

이 로봇은 단순히 관찰자 역할을 하거나, 포식자-피식자 상호작용을 시뮬레이션하기 위해 특정 동물 행동에 작용할 수도 있습니다. 또한 사회적 상호작용 중 사용되는 일부 신호를 모방해 동물 집단과 사회적으로 상호작용할 수도 있습니다.

스위스 연방공대(EPFL) 연구팀, 물고기와 벌 연결 실험

스위스 로잔 연방공과대학교(EPFL) 연구진은 특수 로봇을 이용해 두 완전히 다른 동물 종이 서로 상호작용하게 만드는 실험을 수행했습니다. 이들은 두 동물 집단 사이에 다리를 놓아 서로의 역학을 교환하고 공동의 결정에 도달하도록 했습니다.

어떻게 가능했나?

물고기와 벌은 보통 만나지 않으며, 만난다고 해도 서로 소통할 것이 거의 없습니다. 그러나 연구팀은 이 이질적인 두 종이 로봇을 통해 정보를 교환하게 했습니다. 로봇을 통해 단서를 주고받으며 정보를 전송한 것입니다.

연구진은 이미 병아리와 바퀴벌레 집단에서 '스파이' 로봇을 테스트한 바 있습니다. 2018년에는 원형 수조의 물고기 무리에 로봇 하나를 배치했는데, 놀랍게도 로봇이 모든 물고기를 특정 방향으로 헤엄치게 만들었습니다.

참고: Science Robotics | doi:10.1126/scirobotics.aau7897 | EPFL

이번에는 한 단계 더 나아가 물고기 무리와 로봇을 실험실의 벌 집단과 연결했습니다. 두 동물 집단은 약 700km(430마일) 떨어져 있었습니다.

벌 집단에 배치된 로봇 단말기는 온도 변화, 진동, 공기 움직임 형태의 신호를 방출했습니다. 반면 물고기 무리의 로봇은 시각적·행동적 신호를 방출했습니다. 시각 신호는 줄무늬, 색상, 형태를, 행동 신호는 진동, 가속도, 꼬리 움직임 관련 정보를 담고 있습니다.

이미지 출처: 연구진 제공 | EPFL

두 동물 집단 모두 이 신호에 반응했습니다. 벌은 특정 단말기 주위로 몰려들기 시작했고, 물고기는 주어진 방향으로 헤엄치기 시작했습니다. 로봇은 두 집단의 역학을 포착해 서로 데이터를 교환하고, 수신된 데이터를 각 종에 적합한 신호로 변환했습니다.

처음 25분간은 소통이 '무질서'했지만, 이후 두 집단 모두 동기화된 행동을 보였습니다. 모든 벌이 단일 단말기 주위로 몰려들었고, 모든 물고기가 반시계 방향으로 헤엄쳤습니다.

심지어 각 종은 상대 집단의 특성을 일부 채택했습니다. 물고기는 평소보다 더 뭉쳐서 헤엄쳤고, 벌은 더 불안해하며 무리를 짓는 경향이 줄었습니다.

향후 전망

이 결과는 이종 생물-로봇 하이브리드 집단에서 행동 패턴을 생성하고 제어할 수 있음을 보여줍니다. 서로 다른 종과 다양한 로봇 시스템 간의 이러한 연결은 새로운 유형의 인공 집단 지능으로 이어질 수 있으며, 동물의 지각 능력과 두뇌를 활용해 자율적 의사결정을 개선할 수 있습니다.

이 연구는 자연 서식지 모니터링 기법 개발에도 활용될 수 있습니다. 예를 들어 과학자들은 수분 매개체를 유기농 작물로 유도하거나, 새들이 공항 등 위험 구역을 피하도록 유도할 수 있습니다.