전뇌코일 세계관에 필요한 기술.

전뇌코일.

#
대부분의 애니메이션들은 말도 안되는 기술들을 필요로 하는 경우도 많고,
공각기동대 쯤 되는 애니들도 좀 먼 미래를 보고 있어서 원리는 생각할 수 있지만 구현방법은 생각하기 힘든 경우가 많죠.
그에 비해 전뇌코일은 그런대로 현재기술 수준에서 만들긴 힘들지만 예상은 가능한 기술들이 많이 쓰여서 한번 정리해봤습니다.

#
일단 전체적인 시스템의 동작을 생각해보면..

1.사용자의 위치와 시야의 파악
2.해당하는 위치에 있어야 할 형태의 정보를 파악
3.사용자의 안경에 표현

4.사용자의 행동의 인식
5.그에 따른 가상물체나 인공생명의 반응 결정
6.사용자의 안경에 표현

정도가 되겠군요.
1,2,3은 가상현실->현실로의 디스플레이고, 4,5,6은 사용자와 가상현실 사이의 인터페이스가 되겠죠.

#
1.사용자의 위치와 시야의 파악
-미친듯이 어려운 부분입니다. 현재도 자율이동로봇들의 위치를 파악하기 위해 여러가지 방법이 쓰이고 있지만, 그 정확도는 절망적으로 엉망이죠.

실외라면 인공위성을 이용한 GPS를 사용할 수도 있지만 해상도가 1m수준이고.. 정확도를 높이거나 실내에서 위치를 인식하기 위해서는 RFID를 이용하거나 초음파GPS가 동작 가능한 인프라가 구축되어있어야 합니다. 실외에는 가로등이나 전봇대 등에 설치할 수도 있겠고, 실내에는 방의 구석구석이나 벽, 천장 등등에 장착하고, 가구에 내장시키는 방법도 있겠군요. 무선통신도 필요하니, 무선인터넷 중계기나 단거리 무선통신(블루투스,Zigbee등) 기능도 같이 내장해야 할겁니다.

시야까지 파악하기 위해서는, 자이로센서나 가속도센서를 이용해서 현재의 시야의 방향과 위치를 추정하는 것이 현재의 방법인데, 어디까지나 가속도와 각가속도를 적분해서 위치정보를 계산해내야 하기 때문에 그 누적오차로 인한 오동작이 심각하죠.
아직은 크게 정확도가 필요하지 않은 게임기 정도에서나 쓰이고 있습니다.
전투기 조종이나 심리실험 같은 데에서는 눈 주변의 생체전류나 눈동자의 방향을 카메라로 인식해서 시야를 파악하기도 하는데, 이 애니의 경우에는 안경을 이용해서 시야를 커버하니 그렇게 정밀한 시야방향은 필요없겠네요. 머리가 고정되어있지 않으니 쓸 수도 없죠.

2.해당하는 위치에 있어야 할 형태의 정보의 파악
-유저의 좌표와 시야를 알 수 있다면, 현재의 3D RPG게임들과 동일한 알고리즘으로 그 시야에 무엇이 보여야 하는지를 결정할 수 있겠죠.

3.사용자의 안경에 표현
-'전뇌코일'에서의 안경을 보면 안경 자체에 투명한 디스플레이(아마도 OLED나 그 개량형)을 사용해서 현실의 시야와 가상현실의 시야를 동시에 볼 수 있도록 하고, 안경의 귀걸이에 스피커를 장착해서 소리를 들을 수 있게 되어있습니다.
디스플레이쪽은 간단한 정도의 투명한 디스플레이로 시계나 MP3 리모컨 등이 만들어졌을 정도이고, 좌우 스피커의 소리 크기차이로 소리의 방향을 표현해내는 스테레오 음향 기술도 이미 상당한 수준이니 큰 문제가 될 정도는 아니겠죠.
주변의 인프라나 서버와의 통신을 하는 기능은 무선인터넷이 잘 발달되고 있으니 큰 문제는 아닐 것 같습니다. 단, 얼굴에 바로 접촉되어있는 안경에서 휴대폰이상으로 높은 정보량을 통신한다면.. 요즘도 휴대폰에서 대두되고 있는 전자파 문제가 없진 않을 것 같군요.
문제가 있다면 베터리 -_- 휴대용기기에는 언제나 빠지지 않는 문제죠. 용량도 문제지만 무게도 문제고 말이죠. 애니에서는 잘 돌아다니다가 베터리가 다돼서 접속이 끊긴다든지, 충전을 하는 모습은 보여주지 않는데.. 애니의 재미를 위해서라고 생각하죠.

4.사용자의 행동의 인식
- 역시 미친듯이 어려운 문제입니다.
사용자와 가상현실 사이의 인터페이스가 '안경'뿐이라면, 손의 움직임 같은 건 카메라 같은 걸 이용해서 인식해야 할텐데, 그 카메라의 위치는 알 수가 없군요. 안경에 카메라가 달려있다면, 손이 시야안에 들어와 있을 때만 손으로 인터페이스가 가능할 겁니다. 잘못하면 남의 손을 인식할 수도 있고요. 최근에는 카메라의 센서를 낮은 밀도로 유리에 분포시켜서 안경 자체가 카메라가 될 수 있도록 하는 기술도 개발중인 것 같으니, 그 기술의 응용도 생각해볼 수는 있겠네요.
혹은 주변에 구축되어져있는 인프라에 카메라를 내장할 수도 있겠죠. 이렇게 되면 인프라가 되는 모듈의 부담이 커지고, 인프라가 없는 곳에서는 인터페이스가 불가능해지니 문제가 생기죠. 게다가 온 사방에 카메라가 있으면 사생활보호의 문제도 생기고 말이죠. '전뇌통신'에서는 3화에서 원거리의 화면을 보는 걸 봐선 후자의 방법을 생각한 것 같네요. 스토킹이 가능하다는 것도 보여주고-_-; 어쩌면 두가지 방법의 혼용을 생각했을지도.
카메라를 사용한다고 해도, 두개 이상의 카메라를 이용하여 스테레오 비젼 기술로 3차원적인 정보를 읽을 수 있어야 인터페이스가 가능할겁니다. 영화를 만들거나 할 때 갖춰진 환경에서 모션캡처 정도는 할 수 있지만, 일반적인 생활 속에서 쓰이기엔 현재로서는 불완전한 기술이죠.

또 다른 방법으로는 장갑을 이용하거나, 생체전류를 인식하는 방법입니다. 장갑으로 손의 위치와 동작을 인식하는 것은 현재도 개발중이고, 위의 안경의 시야문제와 마찬가지의 어려움을 갖고 있으니 안경을 만들 수 있다면 장갑도 만들 수 있다고 보는 게 맞겠죠. 손가락의 움직임은 구부러짐을 인식하도록 세라믹을 응용한 센서를 사용하는 경우가 많은 걸로 알고 있습니다.
하지만 장갑은 아무래도 불편하기도 하고, 몸의 다른 움직임까지 인식하고 싶다면 생체전류를 이용해서 근육의 조여진 정보를 이용하여 몸의 자세를 재구축하고 손 모양 등의 중요한 정보를 추출해야 합니다. 이건 좀 많이 어려운 분야라, 현재로서는 좀 절망적인 것 같네요.

사용자의 행동도 문제이지만, 현실에 존재하는 물체들과도 상호작용해야 한다는 문제도 있습니다.
이는 위성사진이나 GPS등을 이용하여 엄청난 정밀도의 Map building 작업을 수시로 함으로서 해결하거나, 사용자와 그 주위의 인프라로 인식해야 하는데, 이 또한 만만한 일이 아니죠. 손의 움직임을 인식할 수 있다면 그 과정에서 주변 물체도 같이 인식해서 사용하는 게 타당할 것 같네요.

5.그에 따른 가상물체나 인공생명의 반응 결정
-중력 등의 물리법칙에 맞게 동작하는 것은 이미 게임의 물리엔진 등의 개발으로 노하우가 많이 쌓여있는 문제이고,
인공생명 등의 인공지능을 어떻게 구축할 것인가도 제대로 만들려면 어렵겠지만 대충 그럴싸하게 만드는 건 쉬운 일입니다. 얼마전에 나온 닌텐독 같은 가상 애완동물의 인공지능과 그래픽 수준으로도 충분히 상용화는 될테고, 거기에 더 똑똑하게 만들면 되겠죠.

애니 상에서 '백신'은 좀 멍청한 것 같던데..;; 백신이 굳이 '벽'을 인식해야할 이유도 없을 것 같고, 가상현실이 학교나 신사에는 들어갈 수 없다는 건 타당한 것 같지만(절이나 신사 같은 데서 정신사납게 돌아다니는 것도 좀 그렇고.. 학교에서는 애들 공부안할테니) 그게 애완동물에게는 적용되지 않고 백신에게는 적용되는 것도 의문이고.. 사용자의 디바이스에 있는 정보까지 파괴할 수 있을만큼 권한이 남용되는데다, 사실 백신이 굳이 형태를 띄어야 하는지도 의문인데;; 뭐, 이것도 애니의 재미를 위한 거라고 해두죠.

#
또 한가지 생각할 수 있는 것은 전체적인 시스템의 문제인데,
1.하나 혹은 몇개의 서버컴퓨터가 존재하고, 각각의 유저는 이에 접속하는 방법
2.각각의 유저나 인프라가 정보를 갖고 있고, 이를 상호통신하여 공유하는 방법
이렇게 두가지가 있습니다.

첫번째는 지금까지의 게임등의 가상현실과 마찬가지로, 서버가 있고 이에 접속하여 정보를 얻어오는데, 그 정보는 현실의 정보와 연관되어있고 인터페이스를 안경으로 하는 것 뿐이겠죠. 하지만 이렇게 하면 서버가 처리해야 하는 정보량이 어마어마해서, 각각의 사용자의 정보뿐만 아니라 인프라들이 수시로 보내오는 정보들을 처리한다는 건 거의 불가능에 가깝습니다. 물론 앞으로 서버기술도 더 발전한다면 어떻게 될지는 모르곘지만.
또 다른 방법은, 아예 서버가 없이 모든 모듈이 스스로 서버가 되는 방법이 있겠죠. 하지만 이 방법은 아무래도 각각의 모듈이 갖는 부담이 커져서 휴대용기기로 구현하기에는 어려움이 많을테고.. 개발사나 지역에서 전체적인 관리를 하기가 힘들어지겠네요.
절충안으로서 세분화된 서버가 있고 이들 간에 동기화를 맞춰가며 동작하는 방법이 타당할 것 같습니다. 사람이 기차를 타고 다니는 경우가 아닌 이상, 그 동기화의 정확도도 휴대폰 기지국 수준이나 그 이하 정도면 되겠죠. 자주 사용하는 정보나 개인적인 정보는 각 장치(안경)에 직접 저장되어 있는 게 좋을테고, 간단한 정보는 인프라와 안경의 직접적인 통신으로, 거리가 멀거나 대용량 정보 등은 서버와의 통신으로 해결할 수 있도록 하면 좋겠죠.

#
오늘은 대충 여기까지.