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KOREA  ASSOCIATION FOR CREATION RESEARCH

창조설계

깡충거미에서 영감을 얻은 마이크로-로봇 눈.

미디어위원회
2020-04-06

깡충거미에서 영감을 얻은 마이크로-로봇 눈.

(Micro-robot eyes inspired by jumping spider)

by Jonathan Sarfati


      깡충거미(Jumping spider)는 거미줄을 사용하지 않고, 먹이를 덮쳐서 사냥한다. 그러나 먹이를 사냥할 때, 그들의 작은 눈을 가지고 어떻게 거리를, 즉 깊이 감각(depth perceptions)을 인식할 수 있는지를 연구자들은 궁금해 했다.

.깡충거미(Jumping spider)

깡충거미의 눈은 네 층의 감광 세포로 되어있다. 즉, 한 층에 초점을 맞춰진 빛은 다른 층에서는 초점이 맞지 않게(흐려지게) 될 것이다. 이미지가 흐려지는 이유는 무엇일까?

   

초점이 맞지 않는 것은 거리 인식을 위한 설계였다.

깡충거미의 눈은 설계 결함과는 거리가 멀게, 초점이 흐려지는 현상(디포커스, defocus)을 이용하여, 오히려 거리를 정확하게 판단하고 있었다.[1] 이것이 어떻게 작동하는지 설명하려면, 우리의 눈에 대해 생각하면 된다. 우리의 두 눈은 약간 다른 이미지를 생성하므로, 뇌는 이를 이용하여 거리를 측정한다. 그러나 우리의 눈이 하나뿐이라면, 어떨까? 떨어진 거리를 알 수 있을까?      

      깡충거미의 초점이 맞지 않은 이미지는 결함이 아니라, 독창적인 설계이다.

자! 한 눈의 시력이 손상된 사람이 근시이거나 원시라면, 이 사람에게도 시력을 보정하는 안경이 필요할 것이다.

어느 경우에나, 이 시각적 결함을 가진 채로, 한 눈을 가진 사람은 거리에 대한 감각을 인식할 것이다. 즉, 원시인 사람은 흐릿한 물체가 더 가까이 있다고 인식할 수 있고, 근시인 사람은 흐릿한 물체가 더 멀리 있다고 인식할 수 있다.

그러나 깡충거미에서 초점이 맞지 않은 이미지는 결함이 아니라, 오히려 하나의 장점이 되고 있었다.[2] 이것은 탁월한 설계를 가리킨다. 그리고 이제 공학자들이 그 개념을 이용하고 있다.


생체모방 로봇 눈

깡충거미의 눈은 하버드 대학교 공학/응용과학부(SEAS) 연구자들에게, 매우 작은 깊이(거리)를 측정하는 센서를 만들도록 영감을 주었다. 이것은 마이크로 로봇 및 가상현실 헤드셋에서 사용될 수 있다.       

       복제품을 만드는데도 많은 지식과 기술이 필요한데, 원본을 만드신 분(창조주)은 얼마나 지혜로우실까?

.메타렌즈(metalens)


하버드 대학의 연구자들은 여러 층을 사용하는 대신에, 획기적인 메타렌즈(metalens)를 개발했다. 이것은 나노(nano) 구조를 사용하여 빛을 집중시키는 평평한 표면이며, 동일한 작업을 수행하는 기존의 복합렌즈보다 훨씬 얇게 만들 수 있다. 이 경우, 메타렌즈는 빛을 두 개의 다른 흐릿함을 갖는 이미지로 분리시킨다. 그런 다음 초-고효율 알고리즘을 사용하여, 두 이미지를 분석하고 깊이를 측정하는 지도(map)를 만든다.[3]


그것은 진화했는가?

생체모방공학 논문에서 종종 볼 수 있는데, 세속과학자들은 사실에 기반하지 않은 진화에 대한 맹목적인 숭배가 있다 :

진화는 고도로 전문화되고 효율적인 시각 시스템을 만들어냈다. 이것은 기존의 인공적 거리 감지 센서를 능가하는, 거리 감지 인식 기능을 제공한다.[4]

물론, 그러한 시스템이 어떻게 진화할 수 있었는지에 대한 설명은 없다. 이 놀라운 기능이 무작위적인 과정으로 우연히 생겨났는가? 복제품을 만드는 데도 많은 지식과 기술이 필요하다. 그렇다면 원본을 만드신 분은 얼마나 많은 지혜를 갖고 계시겠는가? 그리고 그 모든 것이 유전정보로 암호화되어 다음 세대로 전달되어 동일한 시스템이 만들어진다. 물리적 구조보다 더 필요한 것이 무엇인지 생각해보라. 로봇 뇌에서 마이크로컴퓨터가 작동되기 위해서는, 매우 복잡한 프로그램도 함께 필요하다는 것이다! 

 

References and notes

1. Sarfati, J., Spiders’ ‘out-of-focus’ eyes help them see depth, Creation 34(3):7, 2012; 3-D Vision for tiny eyes, news.sciencemag.org, 26 Jan 2012. 

2. See Wieland, C. Beetle bloopers, Creation 19(3):30 (June–August 1997); creation.com/beetle. 

3. Nature-inspired metalens sensor for use in microrobotics and wearable devices, azosensors.com, 30 Oct 2019. 

4. Qi Guo and 6 others, Compact single-shot metalens depth sensors inspired by eyes of jumping spiders, PNAS 116(46) 22959–2296, 12 Nov 2019.


*참조 : 깡충거미는 사람처럼 3색 시각을 갖고 있었다. 

http://creation.kr/animals/?idx=1291185&bmode=view

생물에 있는 복잡한 감지기와 '아마존 고'

http://creation.kr/animals/?idx=1291205&bmode=view

1억 년(?) 전 거미 화석은 아직도 빛나고 있었다 : 거미 망막의 반사 층이 1억 년 후에도 작동되고 있다?

http://creation.kr/YoungEarth/?idx=1757371&bmode=view

가장 초기(3억년 전)의 거미는 이미 거미줄을 짤 수 있었다.

http://creation.kr/LivingFossils/?idx=1294706&bmode=view


*관련기사 : 금속 소재 '메타 렌즈' 나온다...카메라 혁신 기대 (2018. 1. 5. IT조선)

http://it.chosun.com/site/data/html_dir/2018/01/05/2018010585049.html

국내연구진, 종이처럼 얇은 '그래핀 메타렌즈' 개발 (2017. 11. 27. 뉴스1)

https://www.news1.kr/articles/?3164030

포스텍, 소용돌이빔 만들어내는 메타렌즈 개발 (2018. 10. 19. 경북일보)

https://www.kyongbuk.co.kr/news/articleView.html?idxno=1041307

광운대 이상신 교수팀, 나노기술 이용한 ‘다중 초점 렌즈’ 개발 성공 (2019. 11. 6. 뉴데일리)

http://www.newdaily.co.kr/site/data/html/2019/11/06/2019110600046.html

국내 연구진, 투명망토 등 스텔스 기능 구현 메타물질 개발 (2020. 1. 14. 노컷뉴스)

https://www.nocutnews.co.kr/news/5273034


출처 : CMI, 2020. 2. 18. (GMT+10)

주소 : https://creation.com/robot-spider-eyes

번역 : 미디어위원회




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