진화하는 로보틱스 업계…AI 알고리즘 진화에 대응하는 적응형 컴퓨팅

“로봇이 변화하는 상황에 적응할 수 있게 되면, 로봇의 가치와 잠재적 영향력은 크게 증가한다.”

로봇은 반복 가능한 작업을 자동화하고, 복잡한 결정을 자율적으로 판단해 효율을 개선함으로써 미래의 작업환경을 지속 혁신하는 데 기여하고 있다. 앞으로 더 많은 로봇이 변화하는 상황에 적응할 수 있게 되면, 이들은 더 많은 가치를 인간사회에 제공하게 될 것이다. 

과거 전자산업은 로봇 애플리케이션에서 중요한 고성능 및 실시간 응답기능을 제공하기 위해 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)에 의존해 왔다. 

허나 로봇에 더 향상된 기능을 탑재하고, 새로운 상황에 적응할 수 있도록 하기 위해서는 지속적으로 시장에 도입되는 새로운 인공지능(AI) 모델에 최적화되어야 한다. 이 모델의 기반이 되는 AI 알고리즘은 지금도 진화하고 있다. 즉, 이를 가속화하는 하드웨어(HW) 또한 환경에 빠르고 능동적으로 적응할 수 있어야 한다.

일반적으로 ASIC은 개발 기간이 18개월 정도 소요될 뿐만 아니라, 중요한 변경사항을 처리하기 위해 새로운 ASIC 스핀과 개발 과정을 재시작해야 하기 때문에 번거롭고 비용도 많이 소모된다. 

로봇이 궁극적으로 애플리케이션과 요구사항의 변경에 따라 적응하기 위해서는 로봇에 구현된 기술 또한 적응성을 가져야 한다. 

만약 특정 기술로 ‘고정’되거나 ‘폐쇄적 형태’가 된다면, 로봇이 궁극적으로 달성할 수 있는 기능을 제한하게 된다. 이는 치즈나 페퍼로니를 가지고 피자를 만드는 ‘피자로봇’ 보다 유연하지 못하게 될 것이다.

로보틱스 산업계에 도입되는 적응형 컴퓨팅
문제는 특히 로봇과 AI기술의 미래를 예측하기가 쉽지 않다는 것이다. 

로봇이 극복해야 할 과제는 기능이 증가하면서 점점 더 복잡해지고 있다. 로봇이 움직이고, 보고, 판단하고, 실제 세계와 상호작용하는 방식을 변화시키기 위해서는 로봇에 구현되는 기본 기술 플랫폼 또한 이러한 진화를 지원할 수 있을 만큼 유연하면서도 실시간 응답 성능을 제공할 수 있어야 한다. 

더 복잡한 문제는, 로봇이 현장에 배치된 이후에도 새로운 요구사항에 따라 계속해서 적응할 수 있어야 한다는 것이다. 즉 새로운 AI 알고리즘과 업데이트 기능을 최적화할 수 있는 능력이 필요하다. 

장기적으로 적응 가능한 로봇을 만들기 위한 핵심 조건은 적응성을 갖춘 기술을 기반으로 로봇을 구현하는 것이다.

글로벌 로보틱스 업계와 협력해 온 자일링스(Xilinx)는 하드웨어 기반 가속 성능과 소프트웨어 프로그래밍의 유연성을 결합한 혁신적인 적응형 컴퓨팅 플랫폼을 로봇 제조업체를 지원하고 있다.

필드프로그래머블어레이(FPGA)와 적응형 시스템온칩(SoC) 디바이스와 같은 적응형 컴퓨팅 디바이스는 카멜레온에 비유할 수 있다. 즉, 로봇의 알고리즘을 변경해야 할 때 적응형 컴퓨팅 아키텍처 또한 동적으로 업데이트할 수 있다. 

놀라운 점은, 적응형 컴퓨팅 플랫폼은 소프트웨어뿐만 아니라 하드웨어도 OTA(Over-The-Air) 업데이트를 지원한다는 것이다. 실제 적응형 컴퓨팅은 현재 당면한 작업에 최적화된 프로세서로 재구성이 가능하다. 

적응형 컴퓨팅 플랫폼은 미래지향적 설계 그 이상이다.

이는 단일 하드웨어 설계를 기반으로 여러 애플리케이션 및 시장의 요구사항을 처리할 수 있어 더 효과적으로 수명을 연장할 수 있다. 

결과적으로 로봇 제조업체들은 개발시간과 비용을 줄이는 동시에, 여러 이질적인 설계 대신 단일 설계를 이용해 제조 차원에서 최상의 ‘규모의 경제’를 달성할 수 있다. 

현재 적응형 컴퓨팅 플랫폼을 기반으로 구현된 로봇은 제조업체들이 이미 현장에 배치된 시스템에 새로운 기능을 도입하여 잠재적으로 새로운 수익원을 창출할 수 있도록 지원하고 있다.

예를 들어 로봇에 최신 예측유지보수 알고리즘을 적용하여 일상적인 로봇의 동작을 추적하고, 오류발생 시기를 미리 예측할 수 있어, 고장이 발생하기 전에 로봇에 대한 서비스 시기를 식별하여 신뢰성을 높이고, 비용이 많이 소모되는 가동중단 시간을 줄일 수 있다. 

IT산업에서 변화는 끊임없이 지속되는 상수와 같다. 또한 AI 및 로보틱스 분야의 변화는 다른 시장 부문보다 훨씬 빠르게 전개될 것이다. 

적응형 컴퓨팅 플랫폼은 로봇 제조업체들이 첨단 기능을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 기능이 고정된 ASIC 설계가 폐기된 후에도 오랫동안 민첩하게 첨단 기능을 도입할 수 있도록 해준다. 

적응할 수 없는 로봇 시스템은 적응형 기능을 갖춘 시스템으로 대체될 것이라는 점은 엄연한 현실이다. 제조업체 또한 마찬가지이다. 최신 기술을 최대한 빠르고, 유연하게 활용할 수 있는 기업만이 시장에서 가장 많은 기회를 선점하게 될 것이다.

글: 수잔 쳉(Susan Cheng) / 산업용 비전 마케팅 매니저 / 자일링스