40-41쪽 199921486 홍기원

[홍기원]

ACTIVE OR PASSIVE?

external senses can be divided into two types. passive senses do not themselves affect the environment, but merely capture data provide by it. sight and hearing both work like this, active senses-like touch, for example-collect data by interacting with the environment. other animals use active sensing much more than we do, which gives them a very different view of the world. what would it be like to be a bat? robots sensing is still very primitive compared to living things, and much research is now going into making better sensor for robots.

passive sensors are what humans are familiar with-so much of our external sensory data arrives through sight or hearing. equipping a robot with digital video camera is one way of giving it eyes. how good these are at raw sight depends on the resolution of the camera- how many individual dots it can distinguish and capture in its field of vision: the frame-rate -how many pictures per second it takes: and the color discrimination-how many colors it can see.
our eyes pick up full color in bright conditions, and because two eyes give us stereo vision. we can work out the depth of what we see. other animals have vision is described as 20/20, a hawk's is equivalent to 20/5, meaning that the hawk can see 20feet (6cm)what most people can see from 5feet(1.5m). falcons do even better: and can pick out 4-inch(10cm)object from a distances of I mile(1.5km). other animals see light outside our range-some fish can see infrared(IR), and penguins can see ultraviolet. But the really clever thing about animal vision is what they do with what they see, as we will find out.
there are many more types of passive sensors around than you might expect, many animals have sensory hairs-crabs use them to detect water currents, grasshoppers use them to detect air movements, and blowflies have 3,000 of them on their feet, and use them to taste. then there are animals that detect heat and electricity. many snakes detect heat - a pit viper respond to temperature changes of 2 to 3 thousandths of a degree, while a rattle snakes can detect a mouse 1.6inches(40cm) away if the mouse is 18?F(10?c)above ambient temperature. the duck-billed platypus has electric sensors in its bill that can detect 0.05mm microvolts, and worker honeybees have a ring of iron oxide in their bodies that may be used to detect magnetic fields of navigation. very few of these have been tried on robots.
in an active sensing system you learn about an object by bouncing energy off it. echolocation-the capture and interpretation of reflected sounds, or echoes-is the animal world's best known example of such a system.
dolphins and bats are both echolocators: dolphin often swim in water with low visibility. while bats fly at night when vision is difficult.
dolphin emit clicks at frequencies of up to 150KHZ-about eight times beyond the normal range of human hearing-and convert the reflected sound into the acoustic image, allowing them to "see" in the depths of the ocean, or in murky estuaries.
experiments show that dolphins immediately recognize echolocation tells them the size shape, direction, and speed of the object, and sometimes even what it is made of. intriguingly, it is also allows them to see inside some objects the way ultrasound machines do. dolphins do not need machine to see the baby inside a pregnant mate.
for a robot, active sensing requires both an emitter to send out energy and a sensor to receive it. dolphins do not seemed to be deafened by their own echolocation clicks but a robot has to be careful not to drown its sensors with its own emitted energy. another problem is the way different surfaces react to active sensors.
Very smooth surfaces are poor reflector of ultrasound while very dark one s absorb, rather than reflect, infrared. as for corners, a common feature of indoor human environments they are likely to disperse both infrared and ultrasound in several directions, hopelessly confusing their robot emitters.
the presence of noise-spurious unwanted energy in an electronic or communication system often caused by interference-also plays a role. there are 2 main types of noises: white noise, the wide frequency spectrum disturbance that in communication systems gives rise to loudspeaker hiss: and impulse noise, caused by a single momentary disturbances, audible as clicks. noise in the system means that some if the received signals isnt real information, and sensor-processing robots must be able to distinguish between signals emitted by or reflected from objects and the background noise that threatens to drown them out.

외부감각은 두 종류로 분류된다. 수동적 감각은 환경에 영향을 주지 못하나 단순히 그것에
의해 제공되는 데이터를 포착한다. 시각과 청각 둘 다 이같이 작동한다. 예를 들어, 촉감과
같은 능동적 감각은 주변 환경과 상호교류 하며 데이터를 모은다. 다른 동물들은 우리들이 느끼는 것보다 훨씬 더 많이 능동 감각을 사용하여 새로운 세상을 보게 된다. 박쥐가 되어보는 것은 어떨까?
로봇이 감지 할 수 있는 능력은 살아있는 생물과 비교했을 때 매우 원시적이지만, 보다 뛰어난 인지(sensing)능력을 갖춘 로봇을 만들기 위해 많은 연구가 진행 중이다.

수동 센서는 인간이 익숙해져 있는 것인데 꽤 많은 감각 정보가 시각이나 청각을 통해서
들어온다. 디지털 비디오카메라를 로봇에 장착하는 것은 로봇에 눈을 달아주는 한 방법이
다. 실제장면을 봤을 때 이것이 얼마나 효과 있을지는 카메라가 각각의 많은 점들을 얼마나 구분 하고 포착 할 수 있는가 하는 카메라의 분해 능력에 달려 있다; 프레임율은 초당 얼마나 많은 사진을 포착 할 수 있느냐의 문제이고, 색의 분별은 얼마나 많은 색을 구분하냐인 것이다.

우리의 눈은 밝은 상태에서 모든 색을 분별하는데, 그 이유는 두 눈이 입체적 영상을 제공
하여 보는 대상의 원근감을 알 수 있게 하기 때문이다. 다른 동물들은 우리를 능가하는
눈을 가진다. 일반 사람의 시각이 20/20으로 묘사된다면, 매는 20/5로 나타 낼 수 있는데 이것은 사람이 5feet(1.5m)내에서 볼 수 있는 것을 매는 20feet(6m) 밖에서 볼 수 있다는 의미이다. falcon이라는 매는 훨씬 더 뛰어난데, 1mile(1.5km)밖에서 4inch짜리 사물을 인식할 수 있다고 한다.
동물들은 우리가 볼 수 있는 범위 밖의 빛을 본다. 어떤 물고기는 적외선을 볼 수 있고, 펭귄은 자외선을 볼 수 있다. 그러나 동물 시각에 있어서 정말로 대단한 것은 곧 알게 되겠지만 동물들은 그들이 보는 것을 이용하여 그들이 하는 것이다.

우리 주위엔 기대했던 것 이상의 많은 종류의 수동 센서가 있다. 많은 동물들이 감각을 인
지하는 털을 가지고 있다. 게는 물의 흐름을 알기, 메뚜기류는 공기의 흐름을 알기 위해서, 다리에 3천 개의 털을 가진 파리류는 맛을 보기 위해 털을 사용한다. 또 열과 전기를 인식하는 동물도 있다. 많은 뱀들은 열을 감지하는데, 독사는 2또는 3천분의 1도의 온도변화를 인식한다. 방울뱀은 쥐의 체온이 주위 온도보다 높은 18℉(10℃)라면 16inch(40㎝)밖에서 그것을 감지 할 수 있다. 오리너구리는 0.05㎶를 부리로 감지하고, 일벌은 위치 추적을 위해, 자기장을 인식에 익숙하도록, 몸에 산화철 띠를 두르고 있다. 이러한 것들의 극히 일부분이 로봇에도 시도 되고 있다.

능동 인식 시스템에서는 돌아오는 신호로 물체를 인식한다는 것이다. 돌아온 소리의 감지
와 해석, 메아리가 동물세계에서 가장 잘 알려진 시스템이다. 돌고래와
박쥐 둘 다 자신들이 발산한 초음파로 물체의 존재를 인지하는 반향위치 결정법을 사용한다. 돌고래가 종종 가시상황이 불량한 물속을 다니고, 박쥐는 시각 인식이 힘든 밤에 날아다닌다.

돌고래는 인간의 가청 주파수 범위의 약 8배인 150㎑까지의 주파수를 방사하고, 돌아온 소리를 청각 이미지로 변환하여 대양 깊은 곳에서나 어두운 강 하구에서 보는 것이 가능하도록 해준다. 돌고래는 예전에 눈으로 보았거나 혹은 반향된 초음파를 탐지한 물체는 즉각적으로 인식됨을 실험을 통해 보여준다. 반향 위치 탐지는 크기, 모양, 방향, 물체의 속도, 때로는 무엇으로 만들어졌는가도 알 수 있게 한다. 흥미롭게도 초음파 기기가 하는 방법으로 어떤 물체의 내부도 인식 할 수 있다. 돌고래는 임신한 여성 안의 아기를 볼 때 기기를 필요로 하지 않는다.

로봇에 있어서는 능동 감각은 신호를 보내는 방사체와 그 신호를 받는 센서 둘 다를 필요로 한다. 돌고래는 음향 탐지로 귀머거리가 되는 것 같지는 않으나, 로봇은 방사된 신호에 너무 몰두 하지 않도록 주의되어야 한다. 또 다른 문제는 다른 표면들이 능동 센서에 반응하는 방법이다. 매우 부드러운 표면은 초음파 반사가 미미하고, 어두운 표면은 반사보다는 흡수를 해버린다. 실내공간의 일부인 코너 쪽에서 그것들은 여러 방향으로 적외선과 자외선을 분산시키려 하고 불행하게도 신호를 보낸 로봇을 혼란스럽게 한다.

간섭에 의해 야기되는 전기 시스템이나 의사소통에서 원하지 않는 가짜 신호 에너지 또한
또한 혼란스럽게 한다. 소음은 주로 두 가지로 나눌 수 있다. 있다. white noise는 확성기의 "쉬∼∼"소리를 크게 하는 폭넓은 주파수대의 스펙트럼 방해이다. 그리고 impulse
noise는 딸깍 소리처럼 들을 수 있는 하나의 일시적 훼방에 의해서 야기된다. 시스템에서의
noise는 받은 신호의 일부분이 진짜 정보가 아니란 것을 의미하므로, 물체에서 발사되거나 방사된 신호와 그것들을 사라지게 하는 주변의 노이즈를 반드시 구별할 수 있어야 한다.

RIGHT
BEACON
the indoor scene under fluorescent lights looks quite different under infraed light-but the infrared emitter on the figure's buttonhole really stands out.

형광 물질 빛 아래 실내는 적외선 영역에서는 꽤 다르게 보인다. 그러나 그림의 단추 구멍
위에서 적외선 방사체는 정말로 눈에 띈다.

LEFT
HAWKEYE
Although birds of prey, such as this eagle, have much smaller brains than humans, their eyesight is very much more acute-a falcon can see a mouse from a distance of 1 mile (1.5km) away.

독수리와 같은 새는 사람보다 작은 뇌를 가질 지라도, 시력은 훨씬 더 예리하다. falcon은
1마일 밖의 쥐를 볼 수 있다.

RIGHT
PENETRATING GAZE
Dolphins have good sight, but echolocation is more useful in deep or murky water. Like hospital ultrasound scanners, they can actually see inside other animals.

돌고래는 좋은 시력을 가지지만 깊고 어두운 물 속에서 반향 위치 결정법이 훨씬 더 효과적이다. 병원 초음파 기기처럼 그들은 실제로 다른 동물의 내부를 드려다 볼 수 있다.