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생물정보(연), 국제학술행사 최우수논문상 석권
KAIST 생물정보연구센터(소장 이상엽 李相燁 LG화학석좌교수, 41) 소속 학생과 연구원이 최근 개최된 생물정보학 분야 국제학술대회에서 최고의 영예인 최우수 논문상을 수상했다.
생명화학공학과 박사과정 최형석(崔亨碩, 30), 석사과정 김태용(金兌勇, 28)씨와 선임연구원 이동엽(李東燁, 31)씨는 지난 1월 말 싱가포르에서 개최된 제 3회 아시아 태평양 생물정보학회(Asia Pacific Bio informatics Conference)에서 대사 흐름분석을 보다 정확하게 하기 위한 방법에 관한 공동 논문을 제출, 21개국 140여 편의 논문을 제치고 최우수 논문상을 차지했다.
이들이 수상한 최우수 논문상은 생물정보학 분야의 뛰어난 업적을 인정하여 아시아태평양 생물정보학회의 전문가들이 수여하는 상이다.
이번 수상에 대해 이상엽 지도교수는 “대사회로 분석 및 시스템생물학을 주도적으로 연구하는 KAIST 생물정보연구센터의 연구 결실”이라고 그 의미를 밝혔다.
한편, 아시아 태평양 생물정보학회(Asia Pacific Bioinformatics Conference)는 생물정보학 및 생물공정, 그리고 그 응용에 초점을 맞추어 환태평양 국가들의 관련 전문가들이 주최하는 행사이다. 이번에 개최된 제 3차 학회는 지난 1월 15일부터 21일까지 6박 7일간의 일정으로 싱가포르 국립대학(National Univ. of Singapore)에서 개최됐다. 이번 학회에는 미국을 비롯 캐나다, 일본, 호주, 대만 중국, 인도 등 미주와 아시아, 오세아니아의 약 21개국에서 200여명의 관련학자들이 참석했다.
<최형석 박사과정 외 공동논문 수상 개요>
▶논문제목 :
SRD를 이용한 내부대사흐름분석 (Constraint-based Flux Analysis :
Exploring Internal Flux Patterns Further Constrained by Split Ratio Determinant)
▶ 논문저자 : 최형석, 김태용, 이동엽, 이상엽
▶ 논문내용 :
현재까지의 세포내 대사흐름분석 방법은 크게 두가지로 나뉘어 진다. 하나는 Linear programing(LP)을 기본으로 하는 분석방법이고 다른 하나는 동위원소로 표지된 탄소원을 이용하여 나오는 결과값을 이용 파라미터 추정방법을 이용하는 방법이다. 전자는 그 계산이 비교적 쉬우나 정확한 내부대사흐름값을 얻어내기가 쉽지 않고, 후자는 비교적 정확한 내부대사흐름을 측정할 수 있으나 너무 어렵고 복잡한 단점을 지니고 있다. 본 논문에서는 동위원소로 표지된 탄소원을 이용한 실험에서의 중간과정의 생물학적 의의를 수학적으로 해석하여 내부 대사 흐름의 중요한 몇몇 갈림길에 대한 비율을 계산해 내고 이를 이용하여 LP를 이용한 대사흐름분석을 함으로써 보다 정확하고 계산이 쉬운 새로운 방법론을 제시하였다.
▶ 최우수논문상 선정이유
내부대사흐름을 결정할 수 있는 새로운 방법론을 제시하였으며 또한 이 방법론은 사용자의 이해나 접근이 기존의 다른 방법론보다 쉽다.
2005.02.07
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이달의 과기인상 2월 수상자에 이용희교수
이달의 과학기술자상 2월 수상자, KAIST 물리학과 이용희 교수 선정
= 전류구동 단세포 광결정 레이저 개발 =
과학기술부(부총리 吳明)와 한국과학재단(KOSEF, 이사장 權五甲)은 최첨단 극미세 반도체 레이저 분야에서 ‘광결정 단세포 레이저 공진기’의 세계적 권위자로 인정받고 있는 KAIST 자연과학부 물리학과의 이용희 교수를 ‘이달의 과학기술자상’ 2005년 2월 수상자로 선정했다.
KAIST 물리학과 이용희 교수가 이끄는 과기부지원 나노레이저 국가지정연구실은 세상에서 가장 작은 100만분의 1m 크기의 광결정 레이저를 개발하였다. 이 레이저는 특수한 구조로 된 반도체 기판에 아주 작은 양의 전류를 흘려주면 빛이 증폭돼 발생하는 것으로, ‘전기만 연결하면’ 레이저를 구동할 수 있게 돼 관련 학계로부터 ‘실용화의 첫걸음’이라는 평가를 받고 있다.
‘자연의 기발한 발명품"으로만 여겨졌던 광구조, 특히 광결정은 통제하기 어려운 빛을 길들이는 데 적격이어서 최근 과학자들의 주목을 받아 왔다. 광결정은 두 가지 물질이 주기적으로 배열돼 특정 파장의 빛을 100% 반사되게 할 수 있는 특이한 성질을 가지고 있다. 이런 특성을 잘 이용하면 작은 공간에 빛을 교묘하게 구속시켜서 신개념의 레이저를 만들 수 있다.
이런 아이디어를 갖고 2004년 9월, KAIST 물리학과 이용희 교수와 박홍규 박사팀은 광결정을 기반으로 하는 물리적으로 구현 가능한 가장 작은 레이저인 극미세 단세포 레이저를 세계최초로 구현시켰으며 미국 과학저널지인 사이언스(SCIENCE)에 "전기로 구동되는 단세포 광결정 레이저의 실험적 구현" 이란 제목의 논문을 발표하였다. 광결정 레이저는 빛이 생성되는 공간을 매우 작게 만들 수 있기 때문에 매우 적은 에너지만으로도 작동할 수 있는 장점이 있다. 광결정 레이저는 크기가 대략 100만분의 1m (머리카락 굵기의 1/100 정도)에 지나지 않아서 빛의 파장보다도 작을 뿐 아니라, 전기로 직접 구동되기 때문에 그 동안 적용이 어려웠던 초고속, 고효율의 광통신과 광컴퓨터 등 광전자 기반 기술에 활용이 가능한 차세대 레이저로 각광 받고 있다.
현재까지 알려진 바로는 광결정 안에 있는 발광물질이 빛을 내도록 하기 위해서는 다른 레이저로 발광물질에 빛을 쏘는 광펌핑 과정이 필요했다. 그러나 광펌핑 과정을 거치게 되면 복잡한 이중 장치가 들어가게 되어서 실제적으로 상업적 응용이 불가능하다. 전기로 구동되는 광결정 레이저 구현의 핵심기술은 작은 전류가 통하는 길이다. 이 길은 광결정의 특징을 훼손시키지 않고 단지 전류만 흐를 수 있도록 구조의 대칭점에 매우 작게 제작돼 있다. 전기로 구동되는 광결정 레이저는 하나의 광자만을 만들 수 있는 ‘단일 광자원’의 가능성을 열어주고 있다. 단일 광자원은 빛 입자, 즉 빛 알갱이를 하나씩 만들어 통신에 활용할 경우 절대 도청이 불가능하다.
이용희 교수는 “이 극미세 레이저를 바탕으로 전류를 아주 약하게 흘려 빛 알갱이인 광자가 하나씩 나오는 레이저 총이 등장하면 비밀 광통신이 가능해질 것”이라며 “광자를 하나씩 보내면 도청을 시도할 때 광자의 상태가 바뀌기 때문에 도청이 불가능하다”고 말한다. 비유적으로 설명하면 처음에 구슬 상태의 광자를 하나씩 보냈을 때 누군가가 도청을 시도하면 구슬 상태가 깨지면서 전혀 다르게 바뀐다. 도청하는 사람은 잘못된 정보를 얻을 뿐 아니라 도청 여부도 금방 들통이 난다. 현재의 통신은 전파든 빛이든 다발 형태로 신호가 전달된다. 예를 들어 신호의 크기로 정보를 보낸다고 할 때 신호의 일부만 빼내면 도청이 가능하다. 또 도청된 신호는 진폭이 다소 줄어들지만 도청 여부를 판단하기가 쉽지 않다. 따라서 광결정 레이저는 앞으로 도청이 불가능한 초고속 광통신 구현에 핵심 소자로 대두될 것으로 예상된다.
2005.02.07
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신년하례회 동문상 수상자 인터뷰 동영상
2004 올해 KAIST 동문상 수상자들의 인터뷰 동영상입니다.
아래사이트를 클릭하시면 보실수 있습니다.http://cidr.kaist.ac.kr/mellowd/2005KAIST신년하례회인터뷰_low.wmv
2005.01.20
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한국공학상에 곽병만(기계), 우성일(화공)교수
한국과학재단은 30일 제6회 한국공학상 수상자로 KAIST의 곽병만(59), 우성일(53) 교수 등 4명을 선정했다.
KAIST 기계공학과의 곽 교수는 기계재료분야에서, 우 교수는 화학공학분야에서 각각 선정됐고, 이 밖에도 전기전자분야에 현동석 한양대 전자전기컴퓨터공학부 교수(55), 건축토목분야에 홍성완 한국건설기술연구원 지반연구부 박사(60)가 각각 선정됐다.
곽병만 교수는 최적설계분야의 국내외 리더로 토폴로지 최적설계에서 새로운 민간도법에 의해 기존구조로 셀을 추가하는 방법과 이론을 최초로 제안해 설계가 가능토록 했다.
우성일 교수는 세계적으로 300편이상의 논문 및 특허를 발표했으며 개발기술을 관련 회사에 제공해 국제경쟁력을 높이고 국내 촉매 및 반도체 공정분야 학문발전에 크게 공헌했다.
현 교수는 산업의 대형화에 따른 전력장치 및 설비의 대용량화에 필수적인 전력변환시스템의 고압화 구현을 위해 임의의 전압으로 확대 가능한 새로운 중성점 제한형 멀티레벨의 회로구성과 제어기업을 세계에서 처음으로 개발했다.
또한 홍 박사는 전통적인 터널엔지니어링 기술에 지리정보시스템, 가상현실, 인공지능기법 등의 가시화 첨단기법을 적용해 온라인으로 터널현장을 실시간 관리하는 정보관리시스템을 개발했다.
시상은 내년 1/4분기중 대통령이 직접 실시하며 수상자에게는 대통령 상장과 함께 상금 5천만원이 지급된다.
2004.12.31
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'올해의 젊은과학자상' KAIST 휩쓸어
신중훈ㆍ최인성ㆍ김은준 교수 등...5년간 年 3천만원 연구장려금 지급
과학기술부와 한국과학기술한림원은 "제8회 젊은 과학자상" 수상자로 변재형(38ㆍ포항공대 수학과), 신중훈(36ㆍKAIST 물리학과), 최인성(35ㆍKAIST 화학과), 김은준(40ㆍKAIST 생명과학과) 교수 등 4명을 선정했다고 26일 밝혔다.
특히 젊은 과학자상 수상에는 KAIST(한국과학기술원) 교수들이 4개 분야중 3개 분야를 휩쓰는 기염을 토해 냈다.
수학 분야 수상자인 변 교수는 대칭성 파괴와 특이 섭동(역학계에서 주요한 힘의 작용에 의한 운동이 부차적인 힘의 영향으로 교란되어 일어나는 운동)된 공간 위에서의 해(解:해법)의 구조를 비롯해 임계 진동수를 가진 스탠딩 웨이브의 존재성과 특이 섭동된 타원형 편미분 방정식에 관한 연구업적을 높이 평가받았다.
물리 분야 신 교수는 희토류 원소가 도핑된 나노결정 실리콘 박막 제작과 이의 성질 현상 연구, 제어 및 규명과 광학적 성질연구에 초점을 맞췄으며 광대역 통신ㆍ정보소자에 응용 가능한 연구업적을 인정받아 수상자로 선정됐다.
화학 분야 수상자인 최 교수는 나노 바이오센서 및 약물전달시스템과 생체친화성 고분자 코팅기술 연구를 비롯해 표면생유기화학 분야를 정립하고 분자단위에서의 표면 제어를 통한 나노-바이오기술 연구업적을 인정받았다.
생명과학 분야 수상자로 선정된 김 교수는 신경세포의 시냅스 생성과 관련된 분 자기전의 규명을 통해 밝혀진 시냅스 단백질들과 정신지체, 언어장애 및 근무력증 등 다양한 뇌질환과의 관련 여부에 관한 연구업적을 높이 평가받았다.
젊은 과학자상은 21세기 우리나라의 과학기술계를 이끌 40세 미만의 젊은과학자 를 발굴, 포상하는 제도로 1997년부터 자연과학 분야와 공학분야에서 번갈아 4명씩 선정하고 있다.
한편 시상식은 내년 2월경 청와대에서 대통령이 참석한 가운데 진행되며 수상자에게는 대통령 상장과 함께 5년간 연 3천만원의 연구장려금이 지급된다.
2004.12.27
조회수 19898
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이도헌교수, 인터넷국제학술지 부편집장 재선임
KAIST 바이오시스템학과 이도헌(李度憲, 35) 교수가 인터넷 전문 국제학술지의 부편집장(associate editor)으로 재선임 됐다.
ACM 인터넷기술논문지(Transactions on Internet Technology)는 인터넷 분야의 최신기술을 소개하는 전문 학술지로 컴퓨터 분야에서 가장 역사가 깊은 국제컴퓨터협회(ACM)에서 발행하고 있다.
3년간 ACM 인터넷 기술논문지의 부편집장을 맡았던 李 교수는 바이오의료정보를 인터넷을 통해 검색, 활용하는 기술 분야를 담당했다. 국제컴퓨터협회는 李 교수의 임기 중 탁월한 활동에 대한 평가로 ACM 공로상(ACM Recognition of Service Award)을 수여한다고 밝혔다.
2004.12.27
조회수 14403
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한국형 휴머노이드 로봇 휴보(HUBO) 개발
기계공학과 오준호(吳俊鎬, 50) 교수팀은 지난 3년여의 연구기간에 걸쳐 국내 최초로 이족보행이 가능한 완전한 외양을 갖춘 2족 보행 로봇을 개발하고 그 사진을 공개했다.
연구책임자: 오준호 교수
연구진 : 김정엽(박사과정 4년), 박일우(박사과정 3년), 이정호(박사과정 3년), 김민수(박사과정 1년), 조백규(박사과정 1년)
새로이 선보인 휴머노이드로봇 휴보는 2003년도에 개발된 KHR-2의 성능을 업그레이드 한 모델로 몸 전체의 기계적 강성을 증가 시켜 보다 안정된 보행을 가능하게 하였고 상체 관절의 구동방식을 개선하여 더욱 부드러운 동작이 가능하게 하였다.
HUBO는 현재 0~32cm보폭으로 최대 시속 1.25km/h 전진보행한다. 좌/우 옆걸음, 뒤걸음, 좌/우 회전 걸음, 다양한 몸동작, 독립적인 5개의 손가락 운동, 독립적인 양 안구 운동, 손목의 힘/모멘트 센서를 통한 외력감지 등이 가능하며 이를 통하여 자유걸음새, 외력에 따라 움직이는 팔동작, 외부 안내에 따라 자유롭게 걷는 걸음, 비젼을 통한 실시간 목표 추적, 음성 인식 및 합성을 통한 대화 등을 수행한다. 아직 달리기(주행)과 층계오르기 등의 걸음새는 구현 되지 않았으나 추후 연구를 실시할 예정이다.
KHR 시리즈를 구현함에 있어 가능한 많은 구동자유도, 가능한 긴 작동시간, 콤팩트하고 미려한 외관(예: 백팩의 제거), 저렴한 개발비 및 최소의 유지비, 최단의 개발기간을 목표로 하였다.
이를 위하여 구동감속부, 힘/모멘트 센서, 관성센서, 서보 드라이버, 분산제어기, 실시간 제어 아키텍쳐 등 요소 기술을 자체 설계하여 구현함으로써 설계를 최적화 하도록 하였다. 또한 간결한 구조물설계를 통하여 기계적 강성을 얻었으며 기구학적 불확실성을 최소화 하였다.
연구개발과정을 표로 보면 아래와 같다.
기간
지원기관
예산
KHR-1
2002.1 - 2002.12
BK21, HWRS ERC
0.8억
KHR-2
2003.1 - 2003. 12
BK21, 기관고유사업
1.7억
KHR-3(HUBO)
2004.1 - 2004. 12
BK21, 산업자원부
5.5억
특징
KHR-1
21축, 중앙집중제어 방식,
머리와 손 부분이 없는 보행 기능위주의 구조 키 130cm, 무게:45Kg
KHR-2
41축, 분산제어방식(CAN 통신)
실시간 window xp - RTX
power 300w, 키:125cm, 무게 55kg, 비젼 기능
부분적 커버를 갖는 외양
보행속도: 25cm, 65회/분 = 0.95km/h 연속작동시간: 45분/1회충전
KHR-3(HUBO)
KHR-2의 업그레이드된 기구 및 기능
- 음성합성 및 인식기능
- 몸체의 기계적 강성 증가
- 상체 관절의 구동 메카니즘 개선
- 완벽한 enclosure 형 와관 구현
- 32cm 보행+ 65회/분 = 1.25Km/h - 연속작동: 90분 /1회충전
향후계획:
- 층계오르기 구현, - 보행속도 향상, - 달리기 구현
- 자유걸음새 구현, - 인간과 상호작용능력 개선 - 다양한 대중 performance 시연
한편, 휴보 개발의 기대 효과를 살펴보면,
- 환상을 현실에서 구현할 수 있다는 비젼을 제시,
- 국내의 기술력으로 휴머노이드 로봇을 개발함으로써 기술력을 대 내외에 과시하여 국민적 자긍심을 고취,
- 관련 첨단기술(구동기, 감속기, 2차전지, 각종센서, 제어기, 시스템기술)의 국산화를 통한 기술 spin off 효과 - 관련기술 최 선진국인 일본과 가시적인 경쟁을 통한 국가 기술위상확립 등을 들 수 있다.
2004.12.27
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이달의 과학기술인상에 물리학과 윤춘섭 교수
이달의 과학기술인상 11월 수상자 한국과학기술원 CKC 윤춘섭 소장
염홍철 대전광역시장은 11월 25일 10:00에 한국과학기술원(KAIST)을 방문, 신성철 부총장과 간부들이 참석한 가운데 11월 수상자로 선정된 캐번디쉬-KAIST공동협력연구센터 윤춘섭 소장에게 11월 <이달의 과학기술인상>』을 수여했다.
스무번째 수상의 영예를 안은 윤춘섭(남/54세) 소장은 2W급 세계 최고 출력 청색 고체 레이저개발 등 과학기술발전과 외국과의 공동협력연구기반 조성 등에 기여한 공로로 이달의 과학기술인으로 선정되었다.
주요공적내용은 ▲ 선진 디스플레이 강국이 치열하게 기술개발을 진행시키고 있는 차세대 디스플레이 기술인 2W급 세계 최고 출력 청색 고체 레이저를 개발, ▲ 상용화를 위해 LG전자에 기술이전으로 고휘도, 고선명도, 대화면 레이저TV를 구현 하였고, 우리나라가 차세대 고화질, 대화면 디스플레이 분야에서 국제적으로 월등히 유리한 기술 우위를 점하는 데 기여, ▲ 캐번디쉬- KAIST 공동협력연구센터 개소로 쌍방향 공동연구 수행을 통해 국내 기초과학의 위상과 연구역량을 한 단계 도약시키고 공동연구 수행의 확고한 기초를 다지는데 기여, ▲ “국부 캐스캐이드 2차 결합”이라는 새로운 3차 비선형 광학 과정을 규명하여 물리학계 최고 권위 잡지인 Physical Review Letters 2004년 11월 12일자에 게재함으로써 비선형 광학분야의 학문적 발전에 크게 기여했다.
윤춘섭 교수의 약력은 다음과 같다.
학력 :
한국과학기술원 고체물리(석사)
영국 Strathclyde Univ.고체물리(박사)
경력 :
KAIST 연구원(‘76~’79)
영국 Strathclyde Univ. Research Fellow(‘83~’88)
한국과학기술원 물리학과 교수(‘88~현재)
2004.11.29
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국내 가상세포 연구 국제화 본격 시동
국내 가상세포 연구 국제화 본격 시동KAIST 대사회로 분석 프로그램‘메타플럭스넷(MetaFluxNet)’ 새 버전 발표
- KAIST 이상엽교수 연구팀, 과학기술부 국가지정연구실 및 시스템생물학 사업
가상세포 대사 시뮬레이션 소프트웨어의 시스템생물학 기반 업그레이드 버전 MetaFluxNet v. 1.69 개발 공개
컴퓨터 상에서 대사회로 분석 시뮬레이션을 통해 실제 생물 실험의 상당부분을 효율적으로 대체하여 비용 절감 및 시스템 성능 개선 효과
시스템 생물학 연구의 국제 공동체인 SBML 프로그램에 공동참여
향후 데이터베이스와 연동하여 가상세포시스템 구축을 위한 통합환경 개발 및 상용화 예정
1. 개발배경
몇 년 전까지만 해도 한 미생물의 유전자 지도를 완성하기 위해 1년 이상 걸리던 것이, 이제는 불과 며칠 밖에 걸리지 않고, 유전자에서 단백질과 상호작용 네트워크에 이르기까지 다양한 수준의 생물학 정보들이 한꺼번에 쏟아져 나오고 있다.
이제 이러한 정보와 첨단 컴퓨터 가상실험 기술을 이용해 복잡한 생명현상을 이해하거나 이를 산업적으로 이용하려는 노력이 이뤄지고 있다. 축적된 수많은 생물정보들을 바탕으로 가상세포를 모델링하여 생명체 현상을 체계적으로 분석하고 활용하는 시스템 생명공학 연구가 바로 이와 같은 맥락으로, 전 세계에서 경쟁적으로 이루어지고 있는 반면 국내 연구는 다소 미흡한 실정이었다.
2. 개발현황
KAIST(총장 로버트 러플린) 생명화학공학과 대사공학국가지정연구실의 이상엽(李相燁, 40, LG화학 석좌교수, KAIST 생물정보연구센터 소장)교수는 생물정보연구센터의 이동엽 박사와 공동으로 기존에 초기 버전으로 공개했던 가상세포 분석 프로그램 MetaFluxNet의 새로운 버전 1.69를 개발하는데 성공하였다.
이번에 발표한 새 버전을 통해 약 1,000개 이상의 생화학 반응식들로 이루어진 실제 미생물에 근접한 가상세포시스템 구성이 가능해졌다. 이를 바탕으로 컴퓨터상에서 실험 환경을 다양하게 변화시키거나 유전자를 조작했을 때 세포 내부에서 어떤 현상이 일어나는지 가상적으로 정확하게 예측하게 된다.
전체 세포 수준의 미생물 모델링을 비롯하여, 세포내의 흐름분석, 네트워크 시각화 등의 가상 세포 시뮬레이션을 위한 핵심 기능을 제공하고 있고, XML과 같은 최신 데이터 교환기술을 이용해 다양한 프로그램과 효과적으로 연동할 수 있다.
李 교수팀은 숙신산 산업균주인 맨하이미아균의 유용성을 규명하는데 이 프로그램을 일부 활용하여 최근 네이처 바이오테크놀로지에 발표한 것으로 알려졌다.
3. 개발성과 및 향후계획
李 교수팀은 실험, 문헌 및 자체 개발한 각종 데이터베이스로부터 다양한 가상세포 모델을 구축하고 적용하여 막대한 시간과 비용이 드는 수많은 반복 실험의 상당부분을 대체하고 있다. 현재 MetaFluxNet(버전 1.69) 프로그램 패키지는 대사공학국가지정연구실의 홈페이지(http://mbel.kaist.ac.kr)에서 무료로 다운로드 받을 수 있고, 지금까지 약 30여개국 300여명의 전 세계 대사공학 및 생물학 관련 연구자들이 이용하고 있다.
이러한 성과를 인정받아 시스템 생물학 연구 국제공동체인 SBML의 요청으로 시스템 생물학 국제 공동 연구에 일원으로 참여하게 되었다. 이로써 전 세계 시스템 생물학 및 가상 세포 연구에 주도적 역할을 기대할 수 있게 되었다.
한편, 이 교수팀과 생물정보연구센터는 올해 개발 공개한 대사회로 통합 데이터베이스 시스템인 바이오실리코와 유기적으로 연동할 수 있는 최적 환경을 구축하고 있고, 웹상에서 가상 세포의 동적인 거동을 예측할 수 있는 시스템도 KAIST 박선원 교수팀과 공동으로 개발에 나서고 있다. 향후 완전 자동화된 최종 통합 프로그램은 기업체와 공동으로 상용화할 계획이다.
2004.11.08
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인공지능 패턴인식 연구실 국제 학술행사 최우수 논문상 석권
박사과정 최현일 씨는 최우수 학생논문상졸업생 조성정 박사는 최우수 논문상 수상
KAIST 전산학과 인공지능패턴인식연구실(책임교수 김진형) 박사과정의 최현일 씨(崔玹一, 30)와 졸업생 조성정 박사(趙誠貞, 29)가 최근 일본 도쿄에서 열린 문서 분석과 문자 인식 분야의 세계적 학술 행사인 "제 9차 문자인식 국제 워크샵(IWFHR, International Workshop on Frontiers in Handwriting Recognition)"에서 각각 "최우수 학생논문상"과 "최우수 논문상"을 수상했다.
이들이 수상한 "최우수 논문상(Best Paper Award)"은 필기 인식 관련 분야에서 뛰어난 업적을 인정하여 IAPR(국제 패턴 인식 연합) 산하 관련 분야 전문가들이 수여하는 상이다. 후보자 자격은 학회의 제출된 논문의 제1저자여야 하며, 일반 논문분야와 학생논문 분야로 구분되어 있다.
문자인식 국제 워크샵(IWFHR)은 패턴 인식 분야 국제 패턴 인식 연합의 후원으로 필기 인식 및 관련 분야의 전문가들이 주최하는 행사이며, 이번에 개최된 제 9차 학회는 지난 10월 25일부터 29일까지 4박 5일간의 일정으로 일본의 도쿄 히타치 중앙 연구소에서 개최됐다. 이번 학회에는 미국을 비롯 영국, 프랑스, 독일 등 유럽의 여러 나라와 일본 브라질 등 약 25개국에서 백여명의 관련학자들이 참여한 학술행사였다.
<최현일 씨의 수상 개요>
논문제목 : 베이지안 네트웍 기반의 온라인 개인 필기 생성(Writer Dependent Online Handwriting Generation with Bayesian Network)
논문저자 : 제1저자 : 최현일(KAIST 전산학과 박사과정)
논문내용 : 인터넷의 급속한 보급에 따라 사용자들은 가상공간에서 자신의 존재를 부각시키는데 많은 시간을 할애하고 있다. 개인 홈페이지나 아바타 같은 매개체를 통해 자신의 특성을 표현하는 것이다. 이러한 개인적 특성이 매우 잘 표현되는 것 중 하나가 필기이다. 같은 글자를 필기하더라도 사람마다 그 모양이 서로 다르기 때문이다.그러나 문제는 한 사람이 같은 글자를 필기할 때도 모양이 조금씩 달라진다는 것이다. 이러한 이유는 필기시 손가락 관절이나 근육에서 발생하는 물리적인 힘의 양이 조금씩 달라지거나 필기자의 심리적 상태가 근육 운동에 반영되기 때문이다. 따라서 개인의 필기를 자동으로 생성하기 위해서는 1) 어떻게 컴퓨터로 하여금 개인의 필기 형태를 배우게 하는가 2) 필기 형태의 변이를 어떻게 모델링 하는가의 두 가지 문제를 해결해야 한다. 여기서 최현일 씨의 역할은 이 문제를 풀기 위한 이론적 모델을 제시하고 좀 더 발전된 새로운 모델을 제시하는 것이었다.
최우수 학생논문상 선정 이유 : 필기자 적응 기법을 통해 개인 필기의 변이를 효과적으로 모델링하는 방법을 제시함.
<조성정 박사 수상 개요>
논문제목 : Magic Wand: 관성센서가 장착된 3차원 공간상의 손동작 제스처 입력 장치 Magic Wand: A Hand-Drawn Gesture Input Device in 3-D Space with Inertial Sensors
논문저자 : 제1저자 조성정(KAIST 전산학과 학사, 석사, 박사과정 졸업)
논문내용 : 본 논문에서는 3차원 공간상에서 사용자가 손동작으로 입력한 제스처를 인식하는 신개념의 제스처 입력장치 Magic Wand(마술봉)를 제시한다. 본 입력장치에 채용한 가속도 센서와 각속도 센서는 사용자의 손동작에 따라 발생하는 가속도와 각속도를 일정주기로 측정하여 출력한다. 궤적 복원 알고리즘은 이 가속도와 각속도 신호의 시계열로부터 공간상의 손동작 움직임을 복원하고, 2차원 평면상의 궤적으로 변환한다. 베이지안 네트웍에 기반한 인식 알고리즘은 이 궤적을 입력받아, 최대모델우도(maximum model likelihood)를 갖는 제스처 모델을 탐색한다. 제안한 시스템을 15명의 제스처 데이터로 테스트한 결과 상당히 유망한 인식 결과를 획득하였다. 13개의 제스처 클래스에 대하여 평균 99.2%의 필자 독립 인식률을 달성하였다.
저자의 기여 : 3차원 제스처 인식 알고리즘 개발(제스처 입력시 발생한 가속도 및 각속도 신호를 Bayesian network 모델을 사용하여 인식하는 알고리즘 개발)
최우수논문상 선정 이유 :
기존 2차원 평면에 국한된 필기 인식기술을 3차원으로 확장
궤적 복원과 베이지안 네트웍을 적용한 인식 방법론이 우수함
필기평면의 제약을 없앰
2004.11.08
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인간-로봇 상호작용 핵심연구센터 개소식(10.21, 4시)
"로봇에게 마음을 주자”
KAIST 인간-로봇 상호작용 핵심연구센터(소장 : KAIST 기계공학과 權東秀 교수, 47)가 오는 21일(목) 오후 4시 KAIST 기계공학동 1층 공동강의실에서 개소식을 개최한다.
KAIST 신성철 부총장, 과기부 정윤 연구개발국장, 인간기능생활지원지능로봇 기술개발사업단 김문상 단장 등 100여명의 관계자들이 참석한 가운데 개최되는 이날 개소식에서는 KAIST 휴먼로봇 아미엣을 포함한 지능로봇 5대와 대전시립합창단원 4명의 합동축하공연도 있을 예정이다. 또한 연구센터 현판식을 마친 후에는 센터 연구실로 이동하여 활동분야에 대한 개괄적인 소개도 진행된다.
인간-로봇 상호작용 핵심연구센터(Human-Robot Interaction Research Center : HRI-RC)는 서비스 로봇의 지능향상을 목표로 하고 있다.
로봇의 활동영역이 산업현장에서 우리의 안방으로까지 넓어지면서 로봇과 인간의 상호작용은 필연적인 요소가 됐다. 따라서 로봇의 시각, 음성, 인지, 감정, 제스처 등 로봇의 각종 지능을 향상시키는 일은 인간과의 상호작용을 위한 로봇 연구의 핵심과제가 됐다.
인간과 로봇의 상호작용은 기계, 전자, 컴퓨터, 통신, 의학, 인지 및 정서심리학 분야의 학제간 통합연구로 이뤄진다. 통합적 연구과제 수행을 위해 이 센터에서는 KAIST를 포함한 9개 대학의 교수 45명과 석. 박사과정 연구원 120여명이 참여하고 있으며, 한국과학기술연구원과 한국기계연구원 등 두개의 연구기관과 첨단 기업체 3곳이 공동참여 중에 있다.
지난해 과학기술부의 21C 프론티어 연구개발 사업 중 하나인 인간기능 생활지원 지능로봇 기술개발사업단의 지정연구센터로 확정된 인간-로봇 상호작용 핵심연구센터는 앞으로 10년간 시각, 청각, 음성, 몸짓, 도구 등을 이용한 로봇과 인간의 상호작용연구를 수행하여, 차세대 지능로봇분야의 핵심기술연구를 위한 구심적 역할을 수행할 계획이다.
인간-로봇 상호작용핵심연구센터(HRI-RC)
HRI-RC는 과학기술부의 21C 프론티어사업의 일환으로 계획된 인간기능 생활지원 지능로봇 기술개발사업단의 지정연구센터로 확정되어, 향후 10년간 시각, 청각, 음성, 몸짓, 도구 등을 이용한 로봇과 인간의 상호작용연구를 학교, 기업체, 연구소와 연계하여 합동으로 수행하여, 차세대의 지능로봇분야의 핵심기술연구를 위한 구심적 역할을 수행하며, 연구를 위한 제반 지원활동을 하고 있다.
HRI-RC의 연구인력 구성은 교수 45명, 석. 박사과정 연구원 120여명, 기업체 3곳이 참여하고 있다. 이 센터는 HRI관련인력양성, 산학연 기술공유 및 협력을 위한 학술세미나, 국제공통Workshop, 국내외 MoU체결 및 연구진행에 따른 기술연수 등으로 연구지원활동을 추진 중이다.
여기서 HRI-RC의 HRI의 의미는 “Human-Robot Interaction을 의미하는, 즉 인간과 로봇의 상호작용을 뜻한다. 기존의 로봇연구가 산업로봇에 집중되었던 반면, 최근의 로봇연구는 지능로봇, 즉 로봇이 인간의 활동을 여러 분야에서 보조, 지원해줄 수 있는 서비스기능을 가진 방향으로 연구가 활발히 진행 중이다. 여기서 인간과 로봇의 상호작용연구는 그 지능의 향상을 핵심 지원하는 역할을 하게 된다. 이러한 지능로봇연구의 결과 가사보조, 의료, 완구, 예술, 노인 도우미 등에 다각적인 응용을 시도 중이다. 로봇이 이러한 기능을 수행하기 위해서는 기존 로봇이 그저 인간처럼 단순히 움직이거나, 산업용 로봇이 일정하게 짜여져 있는 프로그램을 따라 생산일선에서 작동을 했던 기능만을 가지고서는 도저히 그 역할을 담당할 수 없다. 이러한 핵심기술 개발을 위해서는 바로 로봇 지능의 개발이 우선적이라는 데 모든 연구의 공통점이 있다. 그리하여 연구개발측면에서 공상과학영화에서 등장하는 터무니없다고 생각되던 액션이나 기능 등이 부분적인 실현가능성을 가지고 접근하고 있다는 것을 의미한다.
이러한 로봇지능의 개발은 곧, 로봇 기능의 괄목할 만한 확대와 더불어 그 활용의 다양한 분야에서 적용할 수 있게 될 것이다. HRI-RC의 로봇은 인구구조학적으로 노년인구의 급증과 더불어 복지문제가 당면한 여러 문제점 등을 해결하는데 한 몫을 담당하게 된다. 이를 위해서는 인간과 로봇의 상호작용 연구가 필연적이다. 로봇의 인간의 감정과 행동을 이해하고 그에 상응하는 역할을 담당하게 하기 위해서는 상호작용을 위한 시각, 청각, 대화음성, 감정 등의 인식을 위한 인터페이스 기술개발이 뒤따르게 된다. 이러한 내용은 인지적 모델 개발, 상호작용 틀의 설계 및 매개 인터페이스 구조 설계를 위한 기술개발이 기본연구 목표로 하고 있다. 이러한 기술적 뒷받침은 그 동안 연구가 활발히 진행되어왔던 인간-로봇 상호작용, 텔레로보틱스, 햅틱 시스템의 설계 및 제어, 햅틱 랜더링, 의료로봇, 엔터테인먼트 로봇, 재활로봇분야가 크게 뒷받침될 것이다.
이 연구의 핵심기술은 로봇의 인간에 대한 시각, 대화음성, 멀티모달 상호작용, 매개 인터페이스, 제스쳐, 표정 및 촉각표현에 범위를 두고 있다.
시각 인터페이스는 로봇과 인간의 상호작용을 위해서 우선적으로 해결되어야 할 부분으로 로봇을 사용하는 사람의 위치와 자세를 인식하게 해야 하는데, 사용자에 대한 상황변화에 무관하게 강한 얼굴인식능력을 가져야 하며, 이러한 얼굴인식이 이루어진 후, 다음 단계로 로봇은 서비스제공을 위해 감정상태에 대한 변화탐지 및 분석능력을 가져야 한다.
대화음성 인터페이스기술은 로봇이 다양한 환경 내에서 노인층의 음성을 인식기술을 의미하는데, 이러한 기술은 감시시스템, 보안시스템, 원거리통신 및 신호처리분야의 발전을 기대할 수 있다.
멀티모달 상호작용기술은 현재까지 집중되어 있던 하드웨어적 또는 소프트웨어적인 기술발전이 로봇의 작동요소에 집중되어 있던 반면, 로봇이 인간의 일상생활지원, 노인간호 및 복지, 공공서비스 등의 적용면에서 상호 협력하는 체계적 기술을 의미한다. 이러한 기술은 컴퓨터공학, 인지공학, 로봇 공학의 기술적 결합을 통해서 만이 이루어질 수 있으므로 각 기술간의 협동공동연구가 불가피하다.
로봇의 감정표현기술연구는 로봇이 친숙한 외관은 물론 오감기능(시각.청각.후각.미각.촉각), 안면근육운동을 이용한 감정표현기능 및 음성기능을 가질 수 있는 기술개발에 초점을 맞추고 있다. 이러한 안면 근육 운동기능은 기존의 기능으로는 어려웠으나, 현재는 EAP (Electroactive Polymer)와 같은 기능성 재료 및 응용기술연구의 활발한 진행으로 근육운동기능의 구현이 가능해지고 있다. 이러한 로봇이 감정표현이 가능해지면 인간과 공존할 수 있는 가치가 상승되므로 매우 중요한 기술이라 할 수 있다.
매개 인터페이스기술은 인간과 로봇이 상호작용을 하는 즉, 이동형 인간 공생형 로봇부문에서 향후 수년 내에 발전이 진전되는 부분이다. 로봇과 인간간의 휴먼 인터페이스 뿐 아니라 휴대TV, 전화 등의 기존 유비쿼터스 환경간의 결합을 통한 사용자와 로봇이 간편히 통신하는 기술적 실현도 이루어지게 된다. 또한 로봇과 지능형 플랫폼, 각종 센서 정보처리를 기존의 IT산업과 결합, 발전되는 것도 기대된다. 각종 지능화된 단말이 내장된 사이버주택, 로봇하우스도 진전될 전망이며, 홈 오토메이션 환경에서 로봇은 이동성, 정보전달성에 있어서 음성통신, 데이터통신, 화상전송 등이 로봇을 통해서 가능해질 수 있는 통신분야의 이동단말 요소기능융합의 견인차 역할을 담당하게 될 것이다.
표정표현기술은 로봇이 인간과 상호작용하면서 인간에게 보다 친밀한 느낌이 전달될 수 있도록 인간이 선호하는 형태로 자신의 의사를 표현하도록 하는 기술이다. 로봇 기술이 아무리 발달된다 할 지라도 로봇의 표정이 인간에게 거부감이 나지 않도록 자연스럽고 친밀하게 동작하도록 해야 할 것이다. 이를 위해서는 표현에 대한 데이터베이스구축, 인공피부개발, 안구구동기술, 얼굴근육구동기술 및 인공근육 구동기의 개발이 이루어질 전망이다.
촉각표현기술은 지능로봇에서 자연스러운 사용자 인터페이스 기술을 위해 인간의 피부가 가진 촉각을 감지할 수 있도록 하는 모든 기술을 총칭한다. 이 촉각의 범위는 위부로부터의 힘, 압력, 온도, 질감 등이 포함되며 이러한 기능을 로봇이 갖게 되면 자연스러운 휴먼 인터페이스가 가능하여 폭넓은 분야로의 적용이 가능해질 것이다.
이렇게 국내외 연구센터들이 연구에 집중하고 있는 인간형 로봇에 대한 시각, 대화음성, 멀티모달상호작용, 매개 인터페이스, 제스쳐, 표정 및 촉각표현기술의 개발은 지금까지는 초기 단계라 할 수 있다. 국내외에서도 학계와 연구소를 중심으로 연구가 진행 중이며, 이와 더불어 핵심요소기술과 전문인력부족의 문제점, 산업계의 단기성 투자성향, 선진국의 장벽 등 넘어야 할 장애가 산재하지만, 연구에 대한 강한 의지와 정부차원에서의 지원 등으로 전망이 그리 어둡지 만은 않다. 정보통신부, 산업자원부, 과학기술부 및 교육부의 이러한 21C 국가 주력 산업인 반도체, 로봇 등의 산업기반을 구축하여 관련 산업의 관련 시너지 효과로 성장 잠재력을 가지고 있어 다각적인 투자와 지원을 아끼지 않고 있다. 이는 단순히 그 기술의 축적 뿐 아니라, 연계 산업의 성장은 물론 궁극적인 목표인 인간의 복지실현에도 크나큰 기여를 할 것으로 전망된다. HRI의 산업체 응용분야로는 로봇생산업체, PDA, Mobile phone, 가정용, 의료용, 완구 분야로써 전체 혹은 부분적인 기술이전도 가능하다고 보여진다.
2004.10.20
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제2회 KAIST 석학강연 개최
내용 : KAIST(총장 : 로버트 러플린)는 10월1일(금) 오후 3시 창의학습관 터만홀에서 노벨화학상 수상자인 크로토(Harold W. Kroto) 교수를 초청, 제2회 "KAIST 석학강연"을 개최했다.
나노기술 분야의 세계적 거장인 크로토 교수는 "풀러렌과 나노튜브 합성의 메카니즘(Some New Insights into the Mechanisms of Fullerene and Nanotube Formation)"이라는 주제를 통해 나노기술 연구의 기폭제가 된 풀러렌의 발견과정과 나노기술의 미래에 대해 설명했다.
크로토 교수는 새로운 형태의 탄소분자인 카본-60(일명 풀러렌)을 발견한 공로로 1996년 로버트 컬(Robert F. Curl), 리처드 스몰리(Richard E. Smalley)와 함께 노벨화학상을 공동수상했다.
축구공 모양의 탄소구조물인 풀러렌은 탄소 원자 60개로 이루어진 속이 빈 구형의 분자로서, 직경이 약 0.7 나노미터다. 구조가 단단하고 전자의 출입이 가능하여, 탄소나노튜브와 함께 나노분야의 핵심 소재로서 활발히 연구되고 있다.
크로토 교수의 주 연구분야는 불안정한 분자 분광학과 반응 중간체, 나노 탄소 클러스터를 기반으로 한 나노과학과 나노기술이다. 1964년 분자 분광학으로 영국 셰필드 대학에서 박사학위를 받았고, 현재 영국 왕립학회 연구교수와 영국 서식스 대학교수로 재직중이다.
2004.10.05
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