애니메이션 제작을 위한 Torsten Reil의 생물학 연구

저는 지금 옥스포드에서 개발중인 기술에 관해 얘기할까 합니다. 이 기술은 앞으로 컴퓨터 게임과 할리우드 영화가 만들어 지는 방법을 바꿀꺼라고 생각합니다. 이 기술은 바로 인간의 행동을 흉내내는 것입니다. 인간의 몸과 그 몸을 제어하는 신경을 가진 애니메이션속 인간에 관한 것입니다. 이 기술에 대해 얘기하기 전에, 컴퓨터 게임에 나오는 사람은 어떻게 보이는지 잠시 보시죠. 이것은 Grand Theft Auto3라는 게임에 나오는 한 장면입니다. 저는 어제 잠깐 봤구요. 지금 보시는 것은 사실 상당히 좋은 게임입니다. 최고의 게임중 하나죠. 그런데 보시면 아시겠지만 게임속의 모든 애니메이션이 매우 반복적입니다. 모두들 비슷하게 보이죠. 이사람을 벽에 부딪치게 해 보았습니다. 반복해서. 언제나 같은 움직임을 보실 수 있죠. 그 이유는 바로 여기 게임속 캐릭터들이 실제 사람이 아니기 때문입니다. 사람을 컴퓨터 그래픽으로 시각화한 것 뿐입니다.

이런 영상을 스튜디오에서 만들기 위해서는 제작자는 실제 게임에서 어떤 일들이 벌어질지 예측하고, 연속동작들을 그려내야 하죠. 그래서 제작자는 자리에 앉아 어떤일이 생길지 고민하여 그려보고 그렇게 만들어진 영상이 게임속에서 특정시점에 반복적으로 재현되는 것 뿐이죠. 현실감 있는 상호작용이 없게 됩니다. 똑같은 모습들이 계속적으로 반복되는 모습들만 보게되는 거죠 이런점들때문에 게임들이 별로 놀라울게 없게 됩니다. 왜냐하면 애니메이션속 사람은 입력한 대로만 움직이기 때문입니다. 급박한게 없다고 할까요.

그래서 결국 반복적인 행동만 하게 되죠. 이걸 해결하는 유일한 방법은 바로 사람의 몸과 그 몸을 제어하는 뇌신경을 흉내내는 수밖에 없습니다. 차이가 뭔지 여러분께 잠깐 보여드리자면, 그 차이는 아주 사소한 겁니다. 제가 Chirs를 조금 밀면 반응하죠. 제가 다른 방향에서 밀면 다르게 반응하죠 그건 Chris가 실제 몸을 가지고 그 몸을 통제하는 근육도 가지고 있기 때문입니다. 아주 사소하지만 게임속에서는 전혀 찾아볼 수가 없습니다. 고마와요. 크리스앤더슨: 이게 다인가요?

Torsten: 네 그게 다입니다. 우리가 흉내내고자 하는것은 Chris가 아니라 일반적인 사람이라고 할 수 있죠. 옥스포드 대학에서 얼마전부터 이 연구를 아주 간단한것 부터 시작했습니다. 막대기 캐릭터에게 걷는 방법을 가르쳤보았습니다. 여기 스크린속 막대기는 실제 사람을 흉내내고 있는데 보이시죠. 중력을 받으며, 관절들도 있죠. 시뮬레이션을 돌리면 막대기는 이렇게 주저앉습니다. 이제 좀 복잡한데 인공지능 제어기능을 추가하면 실제 걸을 수 있습니다. 이를 위해서 신경회로를 활용했는데, 우리 척추에 있는 신경의 일부로 걷는 동작을 통제하죠. 소위 중추유형발생기(CPG)라고 합니다. 그것도 흉내내도록 했는데, 어려운 점은 신경회로가 걷도록 가르치는 겁니다. 이를 위해서 유전알고리즘을 이용하여 인공적으로 진화하도록 했죠

어제 이 내용은 이미 들었고, 아마 대부분 익숙하실 듯 합니다. 간략히 개념을 설명하자만 많은 인공의 사람을 만들고 여기서 신경회로는 임의로 시작합니다. 이제 가상의 두발달린 모양의 근육에다가 걸어주고 뭔가 재미난 일이 벌어지기를 기대합니다. 처음에는 정말 지루하죠 대부분은 움직이지도 않고 간혹 일부는 한발짝을 떼기도 합니다. 알고리즘에 따라 일부를 선택해서 복제와 재조합을 통해 재생산하고 성별까지 부여합니다. 그리고 다시 그 과정을 계속해서 반복하는데 언제까지 하냐면 이렇게 똑바로 걷는 녀석이 나올때 까지 합니다. 이게 바로 오늘 얘기할 내용입니다. 처음 할때는 저녁에 시뮬레이션을 작동하고, 서너시간 걸리니까 다음날 아침 일어나서 컴퓨터로 가서 결과를 봅니다. 지금 방금 제가 걸은 것처럼 뭔가가 똑바로 걸어가기를 기대하면서 말이죠 그런데 나온 것은 이렇습니다.

웃음

저희는 처음부터 다시 시작해서 여기저기 좀 조정한 후에 결국 걷도록 만들었습니다. 그리고 이건 성공적으로 진화한 샘플입니다. 잠시후 보실것은 인공진화과정을 통해 걷는 것을 배운 두발달린 캐릭터 입니다. 처음에는 전혀 걸을 수 없다가 시간이 갈수록 점점 좋아지게 될 겁니다. 이건 전혀 걸을 수 없는 거구요

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5세대가 진화하면 유전알고리즘은 아주 조금 향상됩니다.

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10세대가 되면 몇 발짝 걷지만 아직 멀었죠 하지만 20세대가 지나서는 넘어지지 않고 똑바로 걷게 됩니다. 놀라운 발전이죠 학문적으로도 매우 어려운 일이기도 했습니다. 여기까지 발전하자 자신감이 들더군요 사람의 몸과, 신경회로를 흉내내는 이 방법을 활용하서 다른 일들도 할 수 있겠다는 생각이 들었습니다. 지금 이단계 만으로도 컴퓨터 게임이나 온라인 상에서의 일들이 매우 재미있어 질 수 있습니다. 지금 보시는 것은 한 캐릭터가 서 있는데, 앞에다가 장애물을 놓으면 장애물에 걸려 넘어지게 됩니다. 재미있는 것은 장애물을 조금 우츨으로 옮기면 이렇게 말이죠 전혀 다르게 넘어지는 것을 볼 수 있습니다. 그리고 다시 조금 움직이면, 역시 다르게 넘어집니다.

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이번에 보실 여기 위에 있는 것은 신경활성화기능이 있는 가상의 근육입니다. 네 바로 이겁니다. 감사합니다. 별거 없어보이지만 사실 매우 중요합니다. 왜냐하면 이제까지 어떠한 가상세계에서도 존재하지 않았으니깐요 이단계에서 우리는 회사를 세우고 좀더 연구하기로 했습니다. 이건 아주 간단한 짤딸막한 두발달린 캐릭터에 불과하지만요 우리가 원했던 것은 실제 사람같은 캐릭터 였기 때문에 더 연구하기 위해 회사를 설립했습니다. 물리학자, 소프트웨어 엔지니어, 생물학자로 구성된 팀을 고용하고 처음으로 한것이 바로 인간의 몸을 흉내내는 것이었습니다. 이제 꽤 빨라서 일반 컴퓨터에서도 작동시킬 수 있는데 실제처럼 보일 정도로 정확해야 합니다.

그래서 우리는 상당한 수준의 생물역학적 지식도 쏟아 넣어 가능한 실제처럼 보이도록 했습니다. 지금 스크린에 보이는 것은 그렇게 만든 사람의 간단한 영상입니다. 머리카락이나 옷을 입히는 것은 간단하지만 여기서는 여러분이 움직임에 집중할 수 있도록 최대한 단순화 하였습니다. 이제 제가 할 것은 캐릭터를 조금 밀면, 어떤일이 벌어지는지 보시게 됩니다. 별다른 것은 없죠 천으로 만든 인형처럼 넘어지죠 그 이유는 아직 지능이 없어서 입니다. 인공지능을 추가하면 재미있어지는데요 이제 몸 윗쪽에 운동기능을 갖게 됩니다. 아직 다리에는 없지만. 제가 다시 밀면 누군가 밀고있다는 것을 자동적으로 감지하고 손을 앞으로 뻗으면서 돌아서 넘어지려고 합니다. 이렇게 말이죠

이제 재미있어 지는데요 인공지능을 다리에도 추가하면 여기 동일한 캐릭터에가 있는데, 조금 밀어 보겠습니다. Chris 밀었던 것 보다 좀더 세게 그러면 캐릭터는 왼쪽에서 미는 것을 느끼고 뒷걸음 치면서 균형을 잡으로고 하고 넘어질 장소를 보게되죠. 다시 보여드리겠습니다. 그리고 결국은 바닥에 넘어지죠 이제부터 점점 재미있어 지는데요 제가 했던것처럼 좀 다른 방향에서 밀게되면 재미있는 것을 볼 수 있습니다. 이런것은 여러분은 지금 할 수 없는 것이죠 지금 게임속의 캐릭터는 속빈 그래픽에 불과하기 때문입니다 이게 바로 제가 보여드리고자 하는 진정한 사람을 흉내낸 캐릭터 인데

아까보신 것과 같은 행동을 합니다. 그런데 제가 다른 방향에서 밀어보겠습니다. 우선 우측에서 밀어 봅니다. 참고로 이건 느린동작이라 자세히 보실 수 있습니다. 방향을 조금 바꾸어 밀면 반응이 다른 것을 보실 수 있습니다. 이번에는 앞에서 밀면 다르게 넘어지죠? 좌측에서 밀면 역시 다르게 넘어집니다. 이걸 처음 보았을때 아주 흥분되었습니다. 이 장면은 여태것 어디에도 보여준 적이 없는 것으로 여러분은 세상에서 처음으로 지금 이 장면을 보고계십니다. 이제 재미있는 일은 이 캐릭터에다가 현대적인 인공지능을 추가하고 얼음처럼 미끄러운 바닥에 올려 놓으면 장난삼아 해본건데 아주 재미있습니다.

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재미있죠?

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(박수)

우리가 이런 동작을 만든것은 아닙니다. 단지 설명드린 캐릭터를 만들어서 미끄러운 바닥에 올려놓은 것 분인데 이렇게 움직입니다. 아주 신나는 일이죠 우리가 이 캐릭터를 가지고 영화 스튜디오와 게임개발자들을 찾아갔을때 반응은 매우 뜨거웠습니다. 당장 가상의 스턴트맨이 필요했다고 하더군요 위험한 일을 하다보니 매우 비싼데다가 스턴트맨이 할 수 없는 많은 장면들도 많이 있어 다치게 할수 는 없으니 고민이라더군요 그래서 가상의 스턴트맨을 찾고 있었는데 그건 바로 우리가 몇달간 작업해온 것이며 몇주 후에 시장에 출시할 첫제품이기도 합니다. 여러분은 최근 완성된 몇 개의 간단한 장면들을 보고 계십니다. 이것이 바로 세상이 원하는 것이며 우리가 주려고 하는 것입니다.

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느끼시겠지만 상당히 현실적이죠 딱딱한 캐릭터가 아니라, 보시다 시피 외부의 힘을 느끼고 이에 대응해서 머리를 보호하려고 합니다. 굉장한 힘이 가해집니다. 여러분은 불쌍하게 느끼시겠지만, 우리는 너무 많이 봐서 별로 걱정은 안됩니다.

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이거보다 훨씬 더한 장면도 있지만 여기서는 제외하였습니다. 한가지 더 보여드릴게 있는데 사람들은 강력한 힘이 가해지는 폭발이 있을때 캐릭터가 힘에 대해 어떻게 반응하는지를 보고싶어 했습니다. 그래서 폭발이 있으면 축처지는 것이 아닌 실제 공중에서 살아있는 듯한 캐릭터를 활용해서 바로 액션영화에 활용할수 있기를 원했습니다. 여기 이 캐릭터는 어떤 힘에 의해 날아갑니다. 몸이 공중에 떠있는 것을 느끼게 되고 떨어지는 방향으로 팔을 뻗게 됩니다. 이번에는 다른 각도입니다. 이 캐릭터를 통해 실현되는 현실감은 충분히 영화에 적용될 수 있을 듯 합니다.

좀 다른 영상을 한번 보시죠 이건 제가 바로 어제 런던에 있는 스튜디오에서 우리가 만든 소프트웨어를 활용해서 만든 겁니다. 방금 보신것과 동일한 것이지만 좀더 향상된 것입니다. 캐릭터를 자세히 보시면 무수히 많은 동작들이 포함된 것을 확인하실 수 있는데 예전에는 이런동작이 불가능했습니다. 제작자는 실제로 사람을 흉내내야 합니다. 시뮬레이션에서 자동적으로 일어나는 것들이죠. 이번에는 좀 다른 각도에서의 모습인데 느린동작으로 보겠습니다. 정말 빠르죠? 실시간으로 일어나는 것입니다 눈앞에서 실제와 같은 장면을 시뮬레이션 하고, 바꾸고 싶은게 있다면 바로 원하는 영상을 얻을 수 있습니다. 현재 이걸 수작업으로 한다면 아마 며칠은 족히 걸릴 겁니다.

이 행동도 구현하고 싶다고 하더군요 왜 필요한지는 모르지만 한번 해보았습니다. 이 접근방법이 얼마나 강력한지 알수 있는 간단한 행동을 합니다. 여기서 캐릭터의 손은 공중 어딘가에 고정되어 있고 발버둥 처보라고 명령했더니 마치 살아있는 사람같습니다. 불쌍해 보이시나요? 이건 제가 어제 작업한 또 다른 영상인데 좀 더 현실적으로 만들면 더 불쌍해 보입니다.

제가 이걸 보여드리는 이유는 얼마나 살아있고 현실감 있어 보이는지 보여드리기 위해서입니다. 이건 사람의 몸을 실제와 같이 흉내내기 입니다. 인공지능이 가상의 근육을 움직이게 돼죠. 장난삼아 만든 좀더 복잡한 스턴트 장면을 보여드리겠습니다. 유명한 스턴트 장면인데 제임스 본드가 스위스에 있는 댐에서 뛰어내리고 마지막에 번지줄에 걸립니다. 여기있군요

한번 감상해 보시죠. 여기서는 실제 스턴트맨이 점프했는데 정말 위험한 일이죠 아마 Sunday Times 였던거 같은데요 가장 기억에 남는 장면으로 뽑혔다고 하네요 이장면을 우리가 만든 캐릭터를 통해 만들어 보기로 했습니다. 과연 할 수 있을까 궁금했습니다. 캐릭터 신체 시뮬레이션을 위해 인공지능을 캐릭터에 추가하고 가상의 근육도 추가해서 본드가 댐에서 점프하고 공중에서 다이빙해서 내려오다가 번지줄에 걸리는 장면을 흉내낼 수 있을까? 2시간 정도 걸려서 그 장면을 흉내내어 보았습니다. 그랬더니 이런 결과가 나왔습니다. 좀더 작업을 할 수 있지만, 이건 아주 초기단계라서 장난삼아서 우리가 무엇을 얻어낼수 있는지 만들어 본 것입니다. 그런데 우리가 지난 몇달간 발견한 것은 상당히 표준화된 이방법이 놀라울 정도로 강력하다는 것입니다. 우리들 자신도 시뮬레이션 결과를 보고 놀랐습니다. 예전에는 상상할 수 없었던 놀라운 행동들이 가능합니다.

이걸 가지고 아주 많은 일들을 당장 할 수 있습니다. 우선은 가상의 스턴트맨을 만드는 겁니다. 여러 스튜디오에서 가상의 스턴트맨을 만들기 위해 우리의 소프트웨어를 사용하고 있으며 조만간 몇몇 대형 제작자들이 이를 실제 영화에 활용하여 방영할 예정입니다. 두번째로 활용가능한 분야는 비디오 게임입니다. 이 기술은 비디오게임을 다르게 보이고 느껴지도록 만듭니다. 여러분은 이제 처음으로 실제와 같이 반응하고 실제 육체를 가진 캐릭터를 가지게 될 것입니다. 정말 대단한 일이죠? 아마 스포츠 게임처럼 상호작용이 많은 부분부터 시작할 것입니다. 제가 특히 온라인에서 이 기술을 사용할 경우 흥분되는 것은, 예를 들어, Tom Melcher가 우리에게 보여준 것 입니다. 상호작용의 정도는 여지까지의 것과는 완전히 다른 수준입니다.

세번째로 우리가 보고있는 것은 아주흥미롭습니다. 여러 시뮬레이션 회사들이 제안을 해왔지만 특히 관심을 끄는 한가지가 있는데, 바로 다음달 부터 시작합니다. 그건 우리의 기술 그 중에서도 특히 걷는 기술을 외과의사들이 뇌성마비가 있는 아이들의 수술 결과가 어떨지 예측할 수 있도록 도와주데 사용하는 것입니다. 아마 아시겠지만 걸음걸이가 어떻게 바뀔지 수술 결과를 예측한다는 것은 정말이지 어려운 일입니다.

열길 물속은 알아도 한길 사람속은 모른다는 속담이 있지만, 이 결과 역시 아무도 알 수 없습니다. 우리의 소프트웨어가 외과의사들에게 좋은 수단이 되었으면 합니다. 우리는 한 아이의 걸음걸이를 흉내내고, 의사선생님도 참여해서 걸음걸이를 교정하기 위해 여러 방법들을 시도한 후에 의사선생님이 실제 수술에 들어갈겁니다. 이건 정말 흥분되는 일인데요 바로 다음달에 시작하려합니다. 마지막으로, 여기까지는 시작에 불과합니다. 여러가지 것들을 당장이라도 할 수 있죠. 인공지능만으로 사람을 흉내내는 것은 어렵습니다. 특히 모든 운동기능을 구현하기는 더욱 어렵죠. 발레춤추는 것을 흉내내려면 모든 운동기능을 구현해야하는데 아직 거기까지는 아닙니다. 하지만 언젠가는 가능하리라 봅니다.

마지막으로 보여드릴 것은 춤추는 사람인데요 의도한건 아닙니다. 이건 인공지능을 갖춘 모습인데 균형감을 갖추기 위해 반쯤 진화된 수준입니다. 이사람을 걷어차면 균형을 잡도록 되어 있죠. 그게 우리가 원하던 모습인데 실제는 이렇습니다.

(음악)

이상하게도 머리가 없는데 왜그런지는 저도 잘 모릅니다. 우리가 그렇게 만든건 아니란 얘기죠. 스스로 춤을 추는데 사실 저보다 잘추는 군요. 잠시뒤에는 절정의 마지막을 장식하게 됩니다. 보이시죠?

(웃음)

모든게 자동으로 나오는 영상으로 우리가 한건 없습니다. 기본적으로 스스로를 창조하는 시뮬레이션 이죠. 아직은

(박수)

감사합니다. 아직은 존트라볼타까지는 아니지만 이미 작업 중이랍니다. 시간 내주셔서 감사드립니다. 감사합니다.

박수

Chris Anderson: 정말 놀랍군요.

Torsten Reil:감사합니다.