미 국방부의 R&D 자금 지원 부서는 바이오하이브리드 로봇을 무기화하려고 합니다
국방고등연구계획국(DARPA)은 군용 바이오하이브리드 로봇의 패러다임 전환을 어떻게 창출할 수 있을지에 대한 아이디어를 찾고 있습니다.
미국 국방고등연구계획국(DARPA)의 ARC(Advanced Research Concepts) 기회 발표에 따르면, 기존 로봇 시스템을 능가하는 바이오하이브리드 플랫폼을 가능하게 하기 위해 합성 및 생물학적 구성 요소를 통합할 수 있는지 알아보고자 한다고 발표했습니다.
“까다롭고 복잡한 환경에서 실제 적용으로의 패러다임 전환을 주도할 바이오하이브리드 로봇 설계의 새로운 접근 방식을 정량적으로 탐구하는 노력이 필요합니다.” DARPA, HyBRIDS, 2025년 1월
아직 공식 연구 프로그램 지위에 도달하지 못했지만, DARPA의 HyBRIDS(Hybridizing Biology and Robotics through Integration for Deployable Systems, 배포 가능한 시스템을 위한 통합을 통한 생물학과 로봇공학의 융합) ARC Opportunity는 “원하는 긴급 시스템 특성을 달성하기 위한 합성 및 생물학적 구성 요소의 통합을 이해하고 제어함으로써 배포 가능한 바이오하이브리드 로봇 시스템의 개발을 방해하는 중요한 엔지니어링 및 설계 장애물을 해결“하고자 합니다.
Impact Lab에 따르면 생물학적 구성 요소에는 세포, 조직 또는 기타 유기체가 포함될 수 있으며, 여기에는 “움직임을 위한 근육 세포, 제어를 위한 뉴런, 촉각을 위한 감각 세포“가 포함됩니다.
바이오하이브리드 로봇 시스템을 만드는 많은 상업 및 학술 단체는 로봇이 인류를 위해 사용될 것이라고 말하지만, 국방고등연구계획국(DARPA)은 펜타곤에 서비스를 제공하기 위해 이를 무기화하려고 하고 있습니다.
“최근 공학과 생물학의 융합과 함께한 발전은 생물학 및 합성 구성 요소를 결합한 바이오하이브리드 로봇의 개발을 촉진했다.” DARPA, HyBRIDS, 2025년 1월
요약
로봇 플랫폼은 다양한 국가 안보 상황에 배포되지만 많은 운영 환경과 애플리케이션은 기존 기술의 손이 닿지 않는 곳에 있다.
자연은 로봇 기술을 발전시키기 위한 영감과 솔루션을 제공하지만, 로봇 시스템이 점점 더 정교해짐에 따라 생물학적 시스템의 성능은 대체로 타의 추종을 불허한다. 최근 공학과 생물학의 융합과 함께한 발전은 생물학 및 합성 구성 요소를 결합한 바이오하이브리드 로봇의 개발을 촉진했다.
바이오하이브리드 시스템은 일부 운영 상황에서 기존 합성 로봇에 비해 뚜렷한 이점을 가질 수 있다.
완전히 엔지니어링된 비생물 시스템은 온디맨드 성능을 위해 제어 가능성과 정밀도를 우선시하지만, 생물학적 시스템은 본질적으로 복원력, 감도, 적응성 및 효율성 면에서 탁월하다. 바이오하이브리드 로봇은 엔지니어링 부품의 정밀한 제어를 활용하는 동시에 생물학적 요소의 고유한 기능을 활용하여 두 영역의 최상의 기능을 결합하는 것을 목표로 한다. 생물학적 구성 요소(예: 세포, 조직 또는 유기체)를 성공적으로 통합하면 로봇 시스템의 기능을 확장할 수 있다.
그 가능성에도 불구하고, 오늘날의 바이오하이브리드 로봇은 구성 요소에 대한 환원주의적 평가에서 예측했듯이, 일반적으로 완전 합성 로봇들과 그것들의 잠재력에 비해 성능이 떨어진다.
많은 시스템이 실용적인 적용이 제한적인 매력적인 개념 증명만을 나타낸다. 대부분은 통제된 실험실 환경에 국한되어 있으며 복잡한 실제 환경에서 실현 가능성이 부족하다.
바이오하이브리드 로봇 개발은 현재 힘든 맞춤형 프로세스이며, 그 결과 발생하는 시스템은 일상적으로 부적절하게 특성화된다. 구성 요소, 인터페이스 및 시스템 성능 간의 복잡하고 얽힌 관계는 잘 이해되지 않고 있으며, 정보에 입각한 바이오하이브리드 시스템 설계를 안내하는 방법론이 부족하다.
HyBRIDS ARC 기회는 기존 로봇 시스템을 능가하는 바이오하이브리드 플랫폼을 가능하게 하기 위해 합성 및 생물학적 구성 요소를 어떻게 통합할 수 있는지에 대한 질문을 해결하기 위한 아이디어를 모색한다.
기회
국방고등연구계획국(DARPA-EA-25-02-02)
출판일: 2025년 1월 3일
마감: 2025년 4월 7일
“생물학적 구성 요소(예: 세포, 조직 또는 유기체)를 성공적으로 통합하면 로봇 시스템의 기능을 확장할 수 있습니다.” DARPA, HyBRIDS, 2025년 1월
HyBRIDS ARC 기회는 “기존 로봇 시스템을 능가하는 바이오하이브리드 플랫폼을 가능하게 하기 위해 합성 및 생물학적 구성 요소를 어떻게 통합할 수 있는가?”라는 질문을 해결하기 위한 아이디어를 찾고 있습니다.
바이오하이브리드 로봇 공학의 발전을 방해하고 연구 노력의 잠재적 영역인 이 분야의 주요 기술 과제에는 다음이 포함되지만 이에 국한되지는 않습니다:
– 로봇 플랫폼에 생물학적 구성 요소를 통합한다. 쉽게 구할 수 있고 특성이 잘 규명된 생물학적 물질을 넘어서려면 혁신이 필요하다. 가능한 구성 요소를 체계적으로 평가하고 시스템 통합 또는 기타 특성을 향상시키기 위해 생물학적 재료를 수정하는 방법을 개발해야 한다
– 생물학적 및 합성 재료를 통합하기 위한 견고한 설계 방법. 시스템 및 구성 요소 수준의 속성과 성능 간의 관계를 나타내고, 분석하고, 예측하기 위해 개선된 컴퓨터 지원 접근 방식이 필요하다.
– 인터페이스를 달성하고 정량적으로 특성화하는 접근 방식. 분석법은 시간 경과에 따른 성능을 체계적으로 측정하여 정보, 에너지, 부하 및 재료를 전송하는 탄력적인 다방향 인터페이스를 가능하게 해야 한다.
– 일반적인 배포 장애물을 극복하는 기술. 표적화된 창발적 특성을 이끌어내는 강력하고 반복 가능한 전략에 초점을 맞추면 생물학적 구성 요소의 운영 무결성 유지와 같은 대규모 공유 요구 사항을 해결하는 데 도움이 될 수 있다.
국방고등연구계획국(DARPA)은 바이오하이브리드 로봇을 “기능적이고 공학적인 구성 요소를 생물학적 재료 및 구성 요소와 병합하여 자율 또는 반자율 방식으로 주변 환경과 상호 작용할 수 있도록 하는 작동기, 센서 및 제어 메커니즘이 장착된 발판“으로 정의합니다.
2019년 세계경제ㅍㄹ 연례회의에서 도쿄대학교 연구원 다케우치 쇼지(Shoji Takeuchi)는 자연재해로 인한 실종자를 찾기 위해 인간의 땀 ‘냄새’를 맡을 수 있는 모기 센서를 사용하는 바이오하이브리드 로봇을 개발하고 있다고 밝혔습니다. https://t.co/FwiZ1usB8T pic.twitter.com/SwaBEWNxf4— Tim Hinchliffe (@TimHinchliffe) January 6, 2025
사람의 땀 냄새를 맡는 로봇은 셀 수 없이 많은 응용 분야들 중 하나일 뿐이며, 국방고등연구계획국(DARPA)은 이러한 유형의 기술을 군사 목적으로 사용하려고 합니다.
도쿄대학(University of Tokyo)도 바이오하이브리드 로봇에 자가 치유 피부를 제공하는 작업을 진행하고 있습니다.
이 돌파구는 적응력이 뛰어나고 실물과 같은 바이오 하이브리드 로봇에 더 가까워지게 합니다. pic.twitter.com/S5nQ8LLTup
— The Humanoid Hub (@TheHumanoidHub) June 27, 2024
바이오하이브리드 로봇 연구의 또 다른 분야는 유기 근육 조직을 합성 골격에 적용하는 것입니다.
이러한 생물학적 물질은 “실시간으로 주변 환경을 감지하고 적응할 수 있는 능력”을 가지고 있다고 MIT 연구원 리투 라만(Ritu Raman)은 말합니다.
“우리는 이전에 근육으로 구동되는 로봇이 운동하고 더 강해지거나 손상으로부터 치유할 수 있음을 보여주었고, 변화하는 환경에 동적으로 반응하는 능력을 보여주었다.”고 라만은 Advanced Science News를 통해 말했습니다.
그는 “바이오하이브리드 로봇을 만들려면 움직임을 극대화하고 재현 가능하고 효율적인 힘 전달을 가능하게 하기 위해 근육을 골격에 연결해야 한다”고 덧붙였습니다.
지난해 코넬 대학의 연구진은 버섯의 전기 신호를 이용해 로봇을 제어하는 방법을 발견했습니다.
“균사체의 타고난 전기 신호를 이용함으로써, 연구원들은 순전히 합성된 로봇보다 환경에 더 잘 반응할 수 있는 ‘바이오하이브리드’ 로봇을 제어하는 새로운 방법을 발견했다“고 코넬 크로니클의 데이비드 너트는 썼습니다.
“바이오하이브리드 로봇은 엔지니어링 부품의 정밀한 제어를 활용하는 동시에 생물학적 요소의 고유한 고유 기능을 활용하여 두 영역의 최상의 기능을 결합하는 것을 목표로 한다.” DARPA, HyBRIDS, 2025년 1월
국방고등연구계획국(DARPA)은 HyBRIDS를 통해 생물학적 시스템의 “복원력, 민감성, 적응성 및 효율성”을 활용하여 세계에서 가장 효율적인 바이오하이브리드 로봇을 만들 수 있는 방법을 찾고 있습니다.
HyBRIDS가 전액 지원되는 연구 프로그램이 된다면, 그 결과는 바이오하이브리드 로봇 공학의 패러다임 전환과 전쟁 수행 방식으로의 전환으로 이어질 수 있습니다.
군용 외에도 바이오하이브리드 로봇은 의료 분야, 제조 및 다양한 산업 분야에서 큰 가능성을 보여줍니다.
연구가들은 최근에 “프로그래밍 가능한 전자 ‘뇌’에 의해 제어되는 살아 있는, 인간 유래의 뉴런과 근육 세포의 생체 하이브리드 혼합물”인 로봇 가오리를 개발하였습니다.
펜타곤의 적이 된 당신에게 헤엄쳐오는 인간 신경을 가진 로봇 가오리를 본다고 상상해 보십시오.
우리는 “찌르는 레이저 빔이 머리에 붙어있는 찌르는 상어들”을 가지는 것에서 얼마나 멀리 떨어져 있습니까?
90년대의 팝 레퍼런스는 제쳐두고, 인간의 땀 냄새 맡기, 약물 감지, 자가 치유, 자가 복제, 자가 유도, 인간 유래 신경과 근육 세포를 사용하는 버섯 동력 로봇에서 발생할 수 있는 다른 유형의 응용 프로그램들은 무엇입니까?
군사적 사용을 거친 이 바이오하이브리드 로봇들이 언젠가는 법 집행 요원으로서 우리의 거리를 순찰할 수 있을까요?
인간이 된다는 것이 무엇을 의미하는지, 심지어 생명 자체에 대한 정의가 점점 더 복잡해지고 있습니다.
출처: https://sociable.co/military-technology/darpa-hybrids-paradigm-biohybrid-robots/