애플 자율주행차 기술 ‘복셀넷’…최신 라이다 기능 훌쩍 뛰어넘어

Project Titan
▲사진 출처: 맥콜리스터 히긴스(MacCallister Higgins) 트윗터 계정

애플의 연구는 철저하게 비밀에 부쳐져 있어 쉽게 가늠하기 힘들다. 자율주행 관련 연구의 경우가 그러하다. 애플은 지난 수년간 자율주행차 개발 사실을 강하게 부인해 오다가, 지난 6월 자율주행차 기술을 개발 중이라고 시인한 바 있다.

이번에도 예상치 못한 곳에서 발견됐다. 자율주행차량 기술을 연구하는 애플 컴퓨터 과학자들이 기존 자율주행차보다 적은 수의 센서를 사용해 도로와 보행자, 자전거를 타는 사람 등을 발견할 방법을 논문으로 게시했다

애플에서 AI와 머신러닝 연구를 담당하고 있는 인저우(Yin Zhou)와 온셀투질(Oncel Tuzel) 등 애플 연구원이 작성한 논문은 11월 17일 자율주행 기술에 관한 공개 된 최초의 공개적 연구인 것으로 보이는 가운데 코넬대학 arXiv 오픈 과학 연구 논문집에 게시됐다.

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▲출처: arXiv.
이 논문은 "포인트 클라우드 기반의 3D 객체 탐지를 위한 포괄적인 학습"이라고 하며, 애플 과학자들이 개발한 새로운 소프트웨어가 라이다(LiDAR, 빛 탐지 및 범위 설정) 시스템이 보행자 및 자전거 타는 사람을 포함한 객체를 인식하는 능력을 향상하는 방법을 설명하고 있다.

자율주행차량은 일반적으로 표준 카메라와 깊이를 감지하는 라이다를 사용해 주변 환경에 대한 정보를 수집한다.

이 논문에 따르면 라이다 센싱 기법을 사용해 아주 작은 장애물까지 감지할 수 있는 아키텍처인 ‘복셀넷(VoxelNet)’을 개발했다. 복셀넷은 기존의 최신 라이다 기반 시스템보다도 더 앞서 있어 카메라 없이도 차량은 물론, 보행자나 자전거 타는 사람까지 감지할 수 있다.

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▲출처: arXiv.
구글 자율주행차 특허 600여개를 분석한 차원용 아스펙미래기술경영연구소 대표는 “원래 라이다(LiDAR)는 적외선/가시광선/자외선의 레이저를 쏘아 자동차(Car), 보행자(Pedestrian) 자전거(Cyclist)에서 반사되는 데이터를 감지하는데, 이때 하얀 구름 점(White Point Cloud)으로 표시되기 때문에, 이를 사람과 기계가 알아보기 힘들어, 그동안 인공지능 소프트웨어 툴을 이용하지만 3차원 감지와 정확도가 떨어져, 사람이 자동차의 특징을 바운딩 박스(Bounding Box, D, H, W = Z, Y, X)로 처리하고 여기에 RGB를 적용하여 기계언어인 바운딩 박스 기호로 만드는 수작업(Hand-crafted)을 해왔다.

하지만, 이번에 애플이 복셀넷(VoxelNet)이라는 단단교합(End-to-End)의 인공지능 학습프로그램(Region Proposal Networks, Convolutional Middle Layer, Feature Learning Network와 Voxel Feature Encoding=VFE)을 만들어 하나의 라이다가 잡은 하얀 구름 이미지를 바운딩 박스로 처리하고, 새로 도입 된 VFE(Voxel Feature Encoding) 레이어(Layer)를 통해 4차원 텐서(C x D’ x H’ x W’)를 만들고, 또 여기에 RGB를 적용해, 그 결과 사람이 수작업 하는 것보다 훨씬 정밀도가 높은 3차원 바운딩 박스 기호로 처리했다.

자동차의 경우(Easy) 수작업의 조감도가(bird’s eye view) 88.26%인데 VoxelNet이 89.6%이고, 3차원 감지는 수작업이 71.73%인데 VoxelNet이 81.97%이다. 또한 효율적이어서 시간도 절감되고, 차후 하나의 라이다가 아니라 여러 대가 조인할 경우 정밀도와 감지가 향상될 것이라 결론짓고 있다. 따라서 라이다의 수가 적어질 것은 분명하다“고 말했다.

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▲출처: arXiv.
애플은 비밀리에 연구정책을 수립하고 수년간 자율주행차 관련 연구를 계속해 왔지만, 지난 1년 동안에는 머신러닝 분야에서 연구결과 일부를 공유했다. 또한 올해 7월, 애플 연구원은 머신러닝 및 인공지능 관련 주제에 대한 작업을 자세히 설명하는 <Apple Machine Learning Journal>이라는 블로그를 시작했다.

이러한 새로운 개방 정책은 애플이 자신의 연구를 비밀로 유지하고 싶지 않은 직원을 위한 것도 있지만 자율주행차량 기술에 대한 최신 연구를 관련 규제 당국과 소통이 이루어지고 있음을 알 수 있다. 지난해 12월, 애플은 연방 규제 당국에 자율주행기술 테스트를 제한하지 말 것을 요구했으며, 지난 4월에는 캘리포니아 주 규제 당국에 자율주행차 테스트 계획을 제출했다.

애플 CEO인 팀 쿡 (Tim Cook)은 자율주행차를 "모든 AI 프로젝트의 어머니"라고 불렀다. 이는 애플이 자율주행시스템에 깊은 관심을 나타내고 있으며, 자율주행 기술이 자동차뿐만 아니라 다른 곳에도 사용할 수 있다는 것을 암시하고 있다.

애플은 전기자동차를 개발 중이라고 소문이 난 2014년부터 자율주행시스템을 연구해왔다. 애플은 이제 완성 차량을 만드는 것을 포기하고, 대신 자율주행시스템 기술에 초점을 맞추고 있다.

[김들풀 기자 itnews@itnews.or.kr]