미국 인디애나 대(Indiana University)의 인지 과학자 및 동료 연구자들이 로봇과 유아에 대한 연구를 통하여 새로운 지식을 획득하는 초기 단계에서 몸의 자세가 결정적이라는 사실을 발견하였다.
인디애나 대학교 예술 및 과학 대학(Bloomington College of Arts and Sciences)의 심리 및 뇌과학과(Department of Psychological and Brain Sciences) 소속인 린다 스미스(Linda B. Smith) 교수는 영국 플리머스 대(University of Plymouth)의 로봇 공학자인 앤소니 모스(Anthony F. Morse)와 미국 위스콘신 대 매디슨 캠퍼스(University of Wisconsin-Madison)의 개발 심리학자인 비리디안 베니테즈(Viridian L. Benitez) 등과 협력하여 수행한 연구에서 실제 물체에 대한 단어를 기억하는 것과 같은 물체 인식(objects of cognition)의 방법이 신체의 위치와 연관되어 있다는 내용의 새로운 접근 방식을 제시하였다.
“이 연구는 초기에 물체의 이름을 학습하는 데에 신체가 중요한 역할을 하며, 걸음마를 배우는 아이가 생각을 연결하는 데에 공간상의 신체 위치를 어떻게 이용하는지를 보여준다. 유아 학습용 로봇 모델을 개발할 때 유아의 뇌가 어떻게 동작하는지를 아는 것은 지대한 영향을 미칠 시사점을 가진다”고 린다 스미스 교수가 말했다.
이러한 연구는 개방형 접근 방식으로 동료가 검토하는 온라인 학술지인 플로스 원(PLOS ONE)에서 “로봇과 유아가 단어와 물체를 연관시킬 때 자세가 미치는 영향(Posture Affects How Robots and Infants Map Words to Objects)”이라는 제목으로 발표되었다.
연구자들은 로봇과 유아 모두에 대한 실험을 통하여 물체에 대하여 이름을 연관시키는 뇌의 능력과 관련하여 신체의 위치가 어떠한 역할을 수행하는지를 조사하였다. 연구자들은 물체에 대한 이름을 기억할 때 그 물체에 대한 공간적 연관성과 신체의 자세 사이에 일관성이 존재하며, 크게 말하는 것이 물체와 그 이름을 성공적으로 연결시키는 데에 결정적임을 발견하였다.
이러한 새로운 통찰력은 후성적(epigenetic: 발생한 개체의 표현형이 환경에 의하여 변이를 나타내는 것.) 로봇 공학 분야에서 기인한다. 후성적 로봇 공학 분야에서 연구자들은 환경과의 상호작용을 통하여 아이들처럼 학습하고 발전하는 로봇을 만들기 위하여 연구하고 있다.
앤소니 모스는 린다 스미스의 이전 연구를 활용하여 인지 과정이 물리적 제약과 신체의 능력에서 기인하는 학습 로봇을 만드는 데에 적용하였다. “수많은 연구는 기억이 물체의 위치와 긴밀하여 연관되어 있다는 것을 시사한다. 그러나 아무도 신체의 위치가 중요한 역할을 하며, 신체의 위치를 변경시키면 망각할 수도 있다는 것을 밝히지 못했다”고 린다 스미스 교수가 말했다.
이러한 결론에 도달하기 위하여 이 연구의 저자들은 일련의 실험을 수행하였다. 우선 앤소니 모스의 로봇이 자세에 대한 공유된 연관을 통하여 물체에 대하여 그 이름을 연관시키도록 프로그래밍되었다. 다음으로 12~18개월이 된 아이들에 대하여 동일한 실험을 수행하였다.
첫 번째 실험에서 로봇에게 자신의 왼쪽에 위치한 물체를 보여주고, 다음으로 다른 물체를 오른쪽에 놓았다. 그리고 이러한 과정을 여러 번 반복하여 물체와 로봇의 2가지 자세 사이에 연관성을 만들었다.
이제 물체가 없는 상태에서 로봇의 시야를 왼쪽에 있는 물체의 위치로 향하도록 하고 이전에 물체에 대한 관점으로부터 같은 자세를 끌어내도록 명령을 내렸다. 그리고 두 물체를 이름을 부여하지 않은 채로 같은 위치에 놓았다. 다음으로 두 물체에 대하여 이름을 반복하여 말하면서 다른 위치에 놓았다. 그리고 로봇은 이름과 연관을 가지는 물체를 향하여 몸을 돌리도록 만들었다.
로봇은 20번의 반복된 실험에서 물체와 그 이름 사이에 연관성을 일관성 있게 나타냈다. 그러나 특정한 자세와 연관되지 않도록 양쪽 위치에서 대상 및 다른 물체가 놓이게 되는 후속 실험에서 로봇은 대상 물체를 인식하지 못했다.
유아에 대하여 동일한 실험을 수행하였을 때 거의 같은 결과를 얻었다. 로봇에 대한 실험 결과와 마찬가지로 유아에 대한 실험 결과는 물체에 대한 이름을 연관시킬 때 자세가 중요함을 보여주었다.
“이러한 실험은 인지가 신체와 연관되는 방식을 조사하게 되는 새로운 방법을 제공할 수 있다. 또한, 이 실험은 공간적 혹은 신체적 요소가 없을 것 같았던 생각, 단어, 물체에 대한 표현 등과 같은 정신적인 객체가 주위 세계 속에서 신체가 가지는 공간적 연관성을 통하여 우선적으로 형성될 수 있다는 새로운 증거를 제공할 수 있다”고 린다 스미스 교수가 설명하였다.
린다 스미스 교수의 연구는 물체를 다루거나 언덕을 오르는 것과 같은 물리적 행위를 언어를 배우고 장기를 두는 것과 같은 인지적 행위와 구별하는 전통적인 관점과는 다른 인지를 이해하는 뼈대를 만드는 데에 오랫동안 집중해 왔다.
이러한 연구 결과가 유아에게만 적용되는지, 아니면 좀 더 폭 넓게 뇌, 신체, 기억들 상호 간의 관계에도 적용되는지를 결정하기 위하여서는 추가적인 연구가 필요하다. 그리고 이 연구는 운동 협응(motor coordination)과 인식 개발에 대한 어려움은 문서에 의해 충분히 증명되었지만 잘 이해가 되지 않고 있는 발달 장애(developmental disorder)에 대한 연구에 새로운 접근법을 제공할 수도 있다.
출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』
