◈인간처럼 생각하고, 말하고, 행동하는 로봇

로봇과 함께 살아갈 미래, 로봇에 대한 모든 것

‘로봇’이란 말은 1920년 체코의 작가 카렐 차페크에 의해 처음 사용되었다. 이후 100여 년이 지난 지금, 우리 일상에서 로봇과 함께하는 세상은 조금도 낯설지 않다. 공장에서 부품을 조립하는 로봇, 청소하는 로봇, 수술하는 로봇, 화성을 탐사하는 로봇까지···. 전 세계 곳곳에서 활약하는 다양한 형태의 로봇들은 점점 인간의 모습을 닮아 간다. 초창기 자율 이동만으로도 놀랍고 혁신적이었던 단계에서 이들은 정교한 인간의 움직임을 따라 하고, 인간의 복잡한 감정 체계까지 모방하는 단계로 나아가고 있다. 심지어 로봇들은 24시간 일해도 쉬지 않고 좀처럼 실수하지 않으며 불평을 늘어놓지도 않는다. 인간과 로봇과의 경계가 점차 희미해질 미래 사회, 급속도로 진화해 가는 로봇들은 과연 없어서는 안 될 동반자가 될 것인가? 아니면 일자리를 빼앗는 경쟁자, 나아가 인간을 위협하는 존재가 될 것인가? 이 책을 통해 로봇의 출발과 과정, 그 원리를 살펴봄으로써 로봇에 대한 역사와 현주소, 미래를 가늠해 볼 수 있다.    

◈미래 산업을 이끌 핵심 기술에는 꼭 산업 수학이 있다!

’산업 수학‘이란?
산업 수학은 수학적 이론과 분석 방법을 활용해 세상의 문제를 해결하거나 산업의 부가 가치를 창출하는 활동을 말한다. 산업 전반에 걸쳐 적용되는 산업 수학은 4차 산업 혁명의 핵심 기초 학문으로 판단되어 그 중요성이 부각되고 있다. 4차 산업 혁명을 주도하고 있는 선진국에서는 이미 산업 수학의 역사가 20년 이상 되었지만, 우리나라는 이제 막 시작되는 단계이다. 이에 정부 차원에서 산업 수학을 육성하기 위한 움직임이 활발하다.   

산업 현장에서 필요한 수학, 정부가 나서서 키운다!
산업 수학의 경쟁력을 키우기 위해 정부는 2016년 4월, ‘산업 수학 육성 방안’을 발표했다. 그에 대한 여러 실천 방안 중 하나로 초중고 수학 교육 과정에 산업 수학의 가치와 실생활 속 활용 방안을 소개하는 내용을 반영하기로 했다. 구체적으로는 2020년 9월, 교육부가 초등학교 1~2학년을 위한 인공 지능(AI) 학습 콘텐츠 《똑똑! 수학 탐험대》를 보급했다. 또한 고등학교에서는 2021년 2학기부터 〈인공 지능 기초〉와 〈인공 지능 수학〉을 선택 과목으로 신설하게 된다. 두 과목 모두 4차 산업 혁명의 핵심인 인공 지능 분야에서 수학의 유용성을 인식하고, 인공 지능의 기반이 되는 수학을 쉽게 이해할 수 있도록 구성한 것이 특징이다.

◈ 차례

1장 – 로봇의 등장 ······ 12

        극한 상황에서 빛나는 로봇 ······ 14

        인간형 로봇 ······ 19

        피자 만들기부터 병사 로봇까지 ······ 24

2장 – 세상 모든 기계들의 수학 ······ 40

        사람의 힘을 더는 도구와 기계 ······ 42

        물레방아에도 수학이 필요해 ······ 48

자전거, 바퀴만 크면 다입니까? ······ 52

자동 기계라는 고대의 꿈 ······ 57

증기 기관이 자동 기계를 이끌다 ······ 60

3장 – 전기를 해명하다; 전기의 방정식 ······ 68

        증기 기관 달린 스마트폰? ······ 72

        연을 타고 날아온 전지 ······ 76

전기 극장 쇼 ······ 83

전기와 자력, 보이지 않는 힘들 ······ 87

전기를 선물한 패러데이 ······ 90

4장 – 전기를 제어하다; 전기 회로 ······ 98

        세탁기는 어떻게 돌아가는가 ······ 100

        직렬, 병렬, 뒤집기 ······ 107

        AND, OR, NOT 세 가지 연결 ······ 110

5장 – 생각을 모방하다; 컴퓨터 ······ 122

        최종 이론과 불완전성 정리 ······ 124

        튜링의 정리와 튜링 머신 ······ 129

논리 회로의 진화와 컴퓨터 ······ 135

6장 – 로봇은 어떻게 만들어지는가 ······ 148

        로봇이라는 아이디어 ······ 150

        발이 커야 로봇! ······ 154

        우리 로봇이 달라졌어요 ······ 158

로봇의 미래, 수학의 미래 ······ 162

부록 – 수학 백과 ······ 172

◈ 추천 및 감수

추천_강완(서울교육대학교 수학교육과 교수)

이 책을 추천해 주신 강완 님은 서울대학교 수학교육과를 졸업하고, 미국 조지아 대학교에서 교육학 박사 학위를 받았습니다. 현재 서울교육대학교 수학교육과 교수로 재직하면서 과학영재교육원의 프로그램을 연구 개발하고 있습니다. 지은 책으로 《초등 수학교육론》, 《초등 교사를 위한 레크리에이션 수학》 등이 있습니다.

감수_원병묵(성균관대학교 신소재공학부 교수)

세상을 이루는 복잡한 물질의 특성을 연구하는 학자입니다. 주로 ‘부드러운 물질’을 연구합니다. 수학을 통해 세상을 이해하는 데 관심이 많습니다. 촛불집회 참석자 규모나 티라노사우루스 등의 수명 패턴을 수학 모델로 분석하기도 했습니다. 과학 연구와 강의를 가장 좋아하고, 틈틈이 ‘시민을 위한 과학’에도 힘을 씁니다. 성균관대와 포항공대에서 소재 공학을 배우고 연구했습니다. 포항공대와 하버드대학에서 박사 후 과정을 보냈습니다. 과학 전문지 〈Scientific Reports〉의 유체 및 플라스마 물리 분야 편집위원, 한국현미경학회 X-RAY 연구 회장 등의 활동을 하고 있습니다.