작성자: TIINA MUSTONEN (2017년 11월 21일)

원문: Nature x technology. How to code plants?

자연은 통제될 수 없지만 특정한 방향으로 조정될 수는 있습니다. 이와 관련해, 나아바의 기술 전문가를 인터뷰 해보았습니다.

나아바는 세계 최초로 인공지능과 식물을 결합한 그린월입니다. 인공지능은 스마트 그린월의 기능을 분석하고 지시를 내립니다. 하지만 모든 인공지능의 숨은 공신은 사람입니다. 나아바의 인공지능은 나아바 설립자 중 한 명인 니코 자르비넨(Niko Järvinen)과 소프트웨어 디자이너 토니 알토(Toni Aalto)에 의해 개발되었습니다. 

이번 포스팅을 통해 자연과 기술을 함께 코딩하는 세상에 대해 말하는 두 분의 이야기를 소개하려고 합니다. 

나아바에서 자연을 실내에 들여온다고 이야기할 때, 단순히 식물을 실내에 비치하는 것만을 말하는 것은 아닙니다. 실외 환경 전체를 실내로 들여오는 것을 의미하는 것입니다. 이는 우리의 삶과 행복의 토대가 되는 신선한 숲 공기를 들여오는 것을 포함합니다. 신선한 숲 속 공기를 실내로 들여오는 것은 이전에는 불가능했던 일입니다. 하지만 자연과 기술을 결합하여 가능하도록 만들었습니다.

니코(Niko)는 기술 담당자이고, 토니(Toni)는 인공지능 개발 담당자입니다. 토니(Toni)는 20 경력의 IT 전문가입니다. 현재 그는 최신 기술과 수 백 만년 동안 지속되어온 자연의 발전을 결합하여 나아바가 생물학적 공기 청정기로서의 역할을 제대로 수행하면서도, 식물 상태를 잘 유지할 수 있도록 시스템을 코딩하고 있습니다.

자연의 공기 정화, 그 속도를 증가시킬 수는 없을까?

니코(Niko)는 University of Technology에서의 경험과 환경 과학 연구를 통해 식물이 생물학적 정수기로 활용되어왔던 것과 유사하게 바이오 공기 청정기로 사용되도록 하는 아이디어를 냈습니다. 이는 NASA의 연구 결과에 의해 뒷받침(링크)되는 부분이었습니다.

혹시 공기를 정화하는 곳이 식물의 잎이 아니라, 뿌리와 뿌리에 사는 미생물이라는 것을 아셨나요?

NASA는 그들의 연구를 통해 식물의 공기 정화 기능이 뿌리 미생물로부터 온다는 사실을 발견했습니다. 뿌리 미생물은 자신의 양분으로 사용하기 위해 유해한 화학물질과 대기 중의 불순물들을 효과적으로 분해합니다.

자연의 한계, 기술로 극복할 수 있습니다

미생물을 활성화하기 위해, 모든 나아바 식물들은 흙이 없는 다공성의 성장 배지에 옮겨 심어집니다. 나아바에 적용된 기술은 공기의 순환을 활성화시키고, 나아바가 독자 개발한 무기 성장 배지는 뿌리로 공기가 효과적으로 흐르도록 만들어줍니다. 

식물의 뿌리시스템을 통해 공기가 순환하도록 하는 것은 식물에게 자연스러운 일은 아닙니다. 이러한 방식은 식물이 매우 스트레스를 주는 것으로 알려져 있습니다. 나아바의 식물의 공기 정화 효율이 극대화되면서 식물들은 극도로 취약해지고 쉽게 스트레스를 받습니다. 이런 점 때문에 니코(Niko)는 나아바 식물들을 수준 높은 운동 선수에 비유하기를 좋아합니다. 

“운동선수들은 훈련을 열심히 하기 때문에 신체에 양질의 음식, 잠, 휴식이 공급되어야 하죠. 

나아바 식물들도 마찬가지입니다. 나아바 식물이 건강한 상태로 유지되려면 스트레스를 받는 만큼 

적시에 적절한 양의 수분, 양분, 빛, 휴식을 제공해야합니다.”

- 나아바의 기술 담당자 니코 자르비넨(Niko Järvinen)

나아바의 기능을 돕는 기술과 인공 지능

최적화된 양의 물, 양분, 빛을 지속적으로 공급하는 것은 수동으로 진행하기에는 매우 까다로운 일입니다. 이 때문에 나아바의 첫 프로토타입 제품 개발 때부터, 이러한 문제를 해결하기 위한 기술을 프레임 안에 포함시키게 되었습니다 .

“기술은 하루에 여러 번 식물에게 물을 공급하는 관개 시스템과 같은 수작업들을 수월하게 만들어주었습니다. 하지만 어떤 일을 언제해야 하는지 나아바에게 말해주는 역할을 하는 인력이 여전히 필요했습니다.” 니코(Niko)가 설명합니다. “이러한 니즈를 토대로 인공지능은 나아바의 기능을 컨트롤하고 머신러닝을 활용할 수 있도록 개발되었습니다.” 자연과 기술의 독특한 결합 덕분에, 식물들은 나아바에서 몇 년 전 까지만 해도 식물 전문가들이 알지 못했던 새로운 목표를 찾게된 것입니다.

“인공지능은 나아바의 식물 전문가인 슬리나 카키넨(Siina Kaakinen)이 수행했던 나아바의 모든 기능, 식물의 반응을 모니터링하고 관찰에 기반해 나아바의 기능들을 최적화하는 역할을 대체하게 되었습니다. 인공지능이 그 업무를 대체하게 된 이후, 시에나(Sienna)는 그녀의 전문 분야인 식물 연구 및 테스트에 집중할 수 있게 되었습니다.”  

- 나아바의 소프트웨어 디자이너 토니 알토(Toni Aalto)

“스마트한 기술 덕분에, 누군가가 스마트 그린월의 기능을 컨트롤하고 모든 일들이 어떻게 진행되는지 학습하기 위한 로그를 확보하지 않아도 되게 되었습니다. 대신, 우리는 기술 스스로가 기능들을 컨트롤하고 분석하도록 학습시켰습니다.” 

- 나아바의 기술 담당자 니코 자르비넨(Niko Järvinen) 

​인공 지능은 스마트 그린월의 기능을 분석하고 조절하여 공기 정화 효율을 극대화하고 식물이 살 수 있는 최적의 조건을 만들어냅니다. 

인공지능은 나아바가 살아가는 환경 뿐만 아니라, 그 환경에서 발생할 수 있는 여러가지 변화에도 적응할 수 있도록 해줍니다. 센서는 주변 공간을 측정하는 역할을 합니다. 그 후 인공지능이 데이터를 분석하여 기상위성으로부터 전달받은 정보와 결합하여, 그에 따라 변화를 예측하고 상태를 조절합니다. 즉, 인공지능은 나아바가 살아가는 조건을 모니터링하고 조정하여 식물이 스트레스 없이 그들 본연의 초록빛을 잃지 않고 공기 정화 효율을 최대치로 유지할 수 있도록 작동모드를 최적화합니다. 

나아바의 도전, 최초로 자연과 기술을 결합하다

식물과 다른 살아있는 유기체에 관한 스마트 기술은 상대적으로 활용도가 낮았습니다. “자연과 기술의 결합에 있어 가장 어려운 부분은 도전과 실패를 통해 원인과 결과를 파악해야 한다는 것입니다.” 니코(Niko)가 혁신 사업에서 중요한 실험정신에 대해 설명하며 말했습니다. 

“모든 변수를 미리 알 수는 없습니다. 그러므로 등식에서 어떤 변수를 조정해서 더 나은 결과물을 만들 수 있을지 잘 생각해야합니다.”

자연의 리듬과 기술의 속도 사이에는 큰 차이가 있습니다. 코드는 즉시 다시 작성할 수 있고, 데이터는 1초만에 수백만 메가비트의 속도로 전송됩니다. 

반면, 자연은 적응 후 결과를 얻어내는 데에 시간이 다소 걸립니다.

기술 발전이 매우 빠르게 진행되고 있지만, 식물 생산 분야에서는 인공지능 솔루션이 흔치 않습니다. 일례로, 포브스(링크)에 따르면, 농부들은 기술에 있어서 전체 수확에 위험한 실험을 하려고 하지 않습니다. 대신, 그들은 실제 환경에서 테스트하여 해당 기술 솔루션이 지속적으로 효용을 가져다주는지 우선적으로 확인하기를 원합니다. 식물이 성장하기를 기다리는 시즌 때문에, 다양한 솔루션을 테스트하는 경우, 마지막 결과를 얻기까지 수 년이 걸릴 수 있습니다. 

이는 나아바의 식물이 생물학적 공기 정화 시스템으로 작용할 수 있을지 여부를 증명하기 위해 최대 1년까지 걸리는 이유입니다. 나아바 스마트 그린월에 사용되는 공기정화식물의 손실은 농부의 수확물 손실과 동일한 개념으로 이해될 수 있습니다.

이처럼, 기술과 살아있는 유기체를 결합시키는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 한편, 인공지능은 다양한 환경 변화를 다루는 것을 돕는 수단이 될 수 있습니다. 기술은 식물이 살아가는 환경을 바꾸고 식물들에게 적응할 시간을 줄 수 있습니다. 즉, 기술과 인공지능의 도움으로 일반 실내 식물은 우리의 니즈에 맞추기 위해 현대화될 수 있습니다.

사물인터넷(IoT), 나아바 서비스의 핵심

나아바가 새로운 공간에 설치되면, 나아바 서비스팀은 나아바를 메인시스템에 연결합니다. 이때부터 나아바가 작동하기 시작합니다. 이후, 서비스팀은 새로운 나아바를 시스템에 추가하기 위해 클릭만 한 번 하면 됩니다. 이때 나아바의 상태가 평가되고 각 나아바 서비스 유지관리팀이 방문할 때 로그인됩니다. 그리고 식물이 대체되었는지 여부와 같은 정보가 인공지능에게 전달되게 됩니다. 이러한 방식으로 인공지능은 상황을 분석하고 스마트 그린월을 최적화된 모드로 작동시킬 수 있습니다. 다양한 서비스 단계로부터 수집된 데이터는 인공지능이 나아바가 어떤 상태인지, 누가 상태를 체크했는지, 어떤 조치가 필요한지에 대해 언제나 알 수 있도록 해줍니다.

인공지능은 데이터를 분석하고 각 나아바 기기가 설치된 환경에서 어떤 기능이 적합한지 결정내릴 수 있도록 학습합니다. 

나아바의 기술, 실내에 자연을 들여놓다

실내에 실외 환경을 들여온다는 것은 이전에는 전혀 불가능했던 일입니다. 이는 꽤 복잡한 일이었기 때문에 그렇게 하기 위한 시도들이 실패한 바 있습니다.

전구와 식기세척기 이래 세상을 바꿔온 많은 다른 발명품들과 유사하게, 나아바의 기술 개발은 일상 생활을 더 쉽게 만들기 위한 의지에서 시작되었습니다. 실내 생태환경을 운영하고 균형을 맞추는 것은 한 사람이 하려면 하루 종일 해야 하는 양의 일입니다. 이는 이러한 업무를 대신해줄 적합한 기술이 개발되어야 하는 이유입니다. 기술 덕분에, 나아바는 스스로 작동할 수 있고, 최적의 실내 공기 질 표준을 유지하는데에 집중할 수 있게 되었습니다.

인공지능의 역할은 나아바의 식물의 건강을 돌보며, 변화로부터 학습하는 것입니다. 

반면, 나아바의 역할은 가능한 최선의 방법으로 사람들의 실내에서의 건강을 증진시킬 수 있는 기술을 개발하는 것입니다.