아리 레퀴차
컴퓨터 과학 및 전기 공학 교수
Gordon Marshall 엔지니어링 의장
서던캘리포니아대학교
미국 캘리포니아주 로스앤젤레스
교육:
- 포르투갈 리스본대학교 전기공학 학사
- 미국 뉴욕주 로체스터 대학교 전기공학 석사
- 미국 뉴욕주 로체스터 대학교 전기공학 박사
업무 초점:
Requicha는 University of Southern California의 컴퓨터 공학 및 전기공학 교수로서 나노로봇공학에 중점을 두고 있습니다.
학생들을 위한 조언:
“저는 일반 고등학생에게 수학과 물리, 화학을 최대한 많이 배우라고 조언하고 싶습니다. 하지만 당신이 정말 똑똑하고 고등학교 생활이 지루하다고 생각한다면 여름방학이나 근무 시간 이후에 연구 중인 누군가와 만나 연구실에 가거나 이론 작업을 해볼 수 있습니다.”
연결:
회견:
Q: 귀하의 진로가 나노기술에 초점을 맞추고 있다는 것을 처음 알게 된 것은 언제입니까?
레퀴차: 1994년에 나는 내가 하고 있는 일에 지쳤고, 내가 하고 있는 일이 충분한 영향을 미칠 것이라고 생각하지 않았기 때문에 방향 전환을 모색했습니다. 같은 상황에 있는 친구를 만났는데, 그 친구가 "나노기술이라는 게 있잖아"라고 말하더군요. 우리 둘 다 로봇공학과 관련된 분야에서 일하고 있었기 때문에 나노기술에 대해 조금 읽었고 나노 규모의 로봇공학 분야에서 무언가를 시도하기로 결정했습니다. 그러다가 운이 좋게도 USC는 Apple 창립자 중 한 명인 Mike Markkula라는 신사로부터 수백만 달러를 받았습니다. 그는 고위험, 고수익, 학제간 노력을 지원하는 데 사용할 자금을 대학에 제공했습니다. 대학에서는 제안을 요청했고 대부분의 사람들이 응답했습니다. 우리의 제안은 나노로봇공학을 하는 것이었고….우리의 제안은 받아들여졌습니다. 사실 17년이 지난 지금도 이루어지지 않은 일을 하려는 것이었습니다. 우리는 DNA를 채취하여 원자간력현미경으로 이미지를 촬영한 다음 자르고 편집할 예정이었습니다. 우리는 그 부분에서는 성공하지 못했지만 다른 많은 부분에서는 성공했습니다.
Q: 현재 어떤 나노기술 응용을 연구하고 있나요?
레퀴차: 저는 16~17년 동안 분자 로봇 공학 연구소라는 대규모 연구소를 운영하다가 결국 자금을 유지하는 데 지쳐서 젊은 사람에게 책임자 자리를 넘기기로 결정했습니다. 저는 현재 관련 분야에서 일하고 있습니다. 나노 로봇을 자율 장치로 만들 수 있다고 가정해 보겠습니다. 저는 당신이 로봇으로 무엇을 할 것인지 탐구하고 있습니다. 더 나아가, 한 로봇이 많은 일을 할 수 없다는 점을 고려하여 어떻게 프로그래밍할 것인지 탐구하고 있습니다. 수천 또는 수백만이 필요할 것입니다! 백만 개의 로봇을 어떻게 프로그래밍합니까? 원칙적으로 이것은 어떤 규모로든 이루어질 수 있지만, 미터 크기의 로봇을 백만 대나 만들 수는 없습니다. 그러나 나노 규모로 작업하는 경우에는 아마도 이렇게 많은 수의 장치를 만들고 싶을 것입니다. 그래서 저는 로봇 떼를 스스로 조직하는 작업을 하고 있습니다. 특정 작업이 없는 한 떼 프로그래밍 작업을 하는 것은 매우 어렵습니다. 제가 조사한 작업은 모양을 만드는 것입니다.
그렇다면 내가 왜 이 일에 뛰어들게 되었는가? 첫째, 이전에는 컴퓨터 기하학을 많이 했기 때문에 기하학적인 것, 컴퓨터 디자인에 관심이 많습니다. 잠재적인 실제 적용은 그 규모의 물건, 인공물을 제조하는 것입니다. 특정한 모양의 장치를 만들고 싶지만 나노 규모에서는 그렇게 하기가 어렵습니다. 그러나 여러 로봇이 그 모양을 만들도록 설득하는 것이 가능할 수 있으며 일단 로봇이 그 모양으로 배열되면 어떻게든 로봇을 모두 접착하여 원하는 것이라고 말할 수 있습니다. 또는 로봇에 일종의 부착물을 배치하고 일단 모양을 만든 다음 그 모양을 템플릿이나 비계로 사용한 다음 그 위에 입자와 같은 것을 던지면 이러한 입자는 각 로봇에 지정한 지점에 부착한 다음 로봇을 놓아두고 다른 용도로 사용할 수 있습니다.
사실 이건 내 무릎과 엉덩이가 예전같지 않아서 시작된 일이고, 로봇을 잔뜩 모아서 관절에 주입해서 어떻게든 모양을 알려줘야겠다는 생각이 계속 들었어요. 무릎이 있는데 뭐가 있든 신경쓰지 말고 그냥 덮어서 결과를 올바른 모양으로 만들면 아주 좋을 것 같아요. 이러한 비계는 전자 장치용, 장기 제작용, 뼈 및 장기 수리용 등으로 생각할 수 있습니다. 이것이 잠재적인 적용이기는 하지만 우리는 그렇게 할 수 있는 수준이 아닙니다. 사실 우리는 그 규모의 물리적 로봇을 갖고 있지 않기 때문에 시뮬레이션 작업을 해왔고 시뮬레이션에서 몇 가지 매우 흥미로운 것들을 보여주었습니다. 우리는 실제로 시뮬레이션의 사소한 세부 사항을 제외하고는 거의 자동으로 임의의 모양을 만들 수 있음을 보여주었습니다. 요즘 내가 하고 있는 일이 바로 그런 일이다.
Q. 나노기술을 활용하면서 가장 보람찬 점은 무엇인가요?
레퀴차: 글쎄요, 저는 항상 두 가지 특징을 가진 일을 해왔습니다. 하나는 지적으로 흥미로워야 한다는 것입니다. 다른 하나는 성공하면 영향을 미쳐야 한다는 것입니다.
Q: 당신이 작업한 일이 세상에 어떻게 긍정적인 영향을 미쳤는지 보여주는 예가 있습니까?
레퀴차: 예, 저는 기하학적 모델링, 즉 솔리드 모델링 작업을 해왔습니다. 수학적으로도 흥미로웠고 우리가 한 작업이 이제 모든 사람이 사용하게 되었기 때문에 큰 영향을 미쳤습니다. 모든 기계 엔지니어들은 제가 작업한 솔리드 모델링을 사용합니다. 이제 모든 것이 3D입니다. 나의 나노기술 연구에 관해서는 큰 영향을 미치기에는 아직 이르다고 생각합니다.
Q: 지금까지 나노기술이 세계에 미친 가장 큰 영향은 무엇이라고 생각하시나요?
레퀴차: 내 것은 아직 큰 영향을 미치지 않았습니다. 그러나 사용되기 시작했고 곧 영향을 미치게 될 나노기술의 예는 표적 약물 전달입니다. 어떤 면에서 이것은 "간단한" 응용 프로그램이지만, 예를 들어 암 치료와 같이 오늘날 수행되는 작업보다 조금이라도 더 나은 작업을 수행할 수 있다면 많은 생명을 구할 수 있습니다. 현재로서는 치료법으로 인해 사망하는 사람들이 많이 있다고 생각합니다. 기본적으로 암 치료를 위해 하는 일은 사람들에게 불쾌한 독을 투여하는 것입니다. 그러면 암세포는 죽지만 다른 세포도 죽입니다. 따라서 약물 전달을 목표로 삼을 수 있다면 이는 개선이며 효과가 나타나기 시작하는 것입니다.
Q: 미래에 나노기술이 어떻게 응용될 것으로 예상하는지 예를 들어주세요.
레퀴차: 나의 장기적인 관점, 그리고 내가 실제로 나노로봇공학 분야에 입문하게 된 이유는 이러한 것들을 떼 지어 몸에 넣을 수 있다는 비전이었습니다. 당신이 하는 일은 매우 큰 센서 액추에이터 네트워크를 구축하는 것입니다. 이러한 센서는 몸 전체에 설치되어 감염, 박테리아, 불쾌한 물질 등 많은 것을 지속적으로 검색하게 됩니다. 이는 마치 다른 면역 체계가 있어 거기에 속하지 않는 것을 찾는 것과 거의 같습니다. 그리고 그것들이 많고 몸 전체에 있기 때문에 시스템은 매우 민감할 것입니다. 예를 들어, 어떤 감염이 있을 때 아주 적은 수의 박테리아만 있을 때에도 감염을 발견하게 될 것입니다. 오늘 당신이 하는 일은 수백만 개의 박테리아가 생길 때까지 기다린 다음 의사에게 가서 "아, 기분이 너무 나빠요"라고 말하는 것입니다. 그리고 의사는 "그래, 너 큰 감염이 생겼으니 이 항생제를 먹어라"고 말하고 일주일 후에는 괜찮아질 것입니다. 센서 네트워크를 통해 질병을 매우 조기에 감지할 수 있고 장치가 감지할 뿐만 아니라 작동하여 박테리아를 조기에 죽이는 등의 작업을 수행할 수 있다면 근본적으로 현재 의료 패러다임을 바꾸었을 것입니다. 즉, 사람들이 끔찍함을 느낄 때까지 기다렸다가 강력한 약을 투여하는 것입니다. 나노센서와 나노액추에이터를 사용하면 몸에 박테리아가 있으면 시스템이 박테리아를 찾아서 죽일 수 있지만, 박테리아를 겪고 있다는 사실은 결코 알 수 없습니다. 우리는 이것을 하기에는 꽤 거리가 멀지만, 나는 그것이 가능하다고 믿습니다.
Q: 팀 상황에서 더 많이 일하시나요, 아니면 혼자 더 많이 일하시나요?
레퀴차: 나노기술은 매우 학제적이며, 이는 좋은 점이기도 하고 나쁜 점이기도 합니다. 저는 개인적으로 학제 간 작업이 매우 보람 있다고 생각합니다. 자신이 전혀 몰랐던 모든 종류의 것들을 배우고, 신중하게 공부한 적이 없지만 팀 구성원으로부터 배우기 때문입니다. 하지만 더 이상 르네상스 시대의 사람들이 없고 상황이 너무 복잡해졌습니다. 팀이 필요해요!
Q: 팀으로 더 많이 일한다면 팀원들의 다른 전문 분야는 무엇입니까?
레퀴차: 제 연구실에는 저와 또 다른 남자가 있었습니다. 우리 둘 다 로봇 공학과 컴퓨터 과학 분야의 전문가이고 화학자, 재료 과학자, 또 다른 화학자, 전기 엔지니어도 있었습니다. 그래서 우리는 기술이 매우 다양했습니다. 모두 필요합니다. 그리고 팀 내에서 이 모든 것에 깊이 있는 사람은 단 한 명도 없습니다. 내 생각에 학제 간 작업자는 특정 분야에 깊이가 있지만 나머지 부분에 대해서는 피상적인 지식을 가진 사람입니다. 어느 누구도 이 모든 분야에 깊이를 가질 수는 없습니다. 하지만 다른 사람들이 말하는 것을 이해하고, 그들과 상호작용하고, 그들의 문화에 적응할 수 있어야 합니다. 지식뿐만 아니라 문화적인 것도 있습니다.
Q: 대학에서의 훈련이 나노기술 작업에 도움이 되었나요?
레퀴차: 예, 아니오. 우선, 제가 학교에 다닐 당시에는 나노기술이 존재하지 않았습니다. 이는 다른 측면에서도 많이 언급될 수 있습니다. 기하학적 모델링도 존재하지 않았습니다. 그리고 지금 사람들이 하고 있는 대부분의 흥미로운 일들은 제가 학교에 다닐 당시에는 존재하지 않았던 것 같습니다. 제가 다니던 대학에서는 수학과 물리학, 기초 과학을 많이 준비했습니다. 그리고 이것이 실제로 "나노기술 분야에서 일할 준비를 하려면 어떻게 해야 합니까?"라고 묻는 사람들에게 제가 말하는 것입니다. 진지한 기초 과학을 배우십시오. 저는 포르투갈에서 처음으로 6년 과정의 전기공학 학위를 취득했습니다. 제가 배운 기술적인 내용 중 제가 사용해 본 내용이 있는지 기억하려고 노력하고 있습니다. 우리는 일종의 후진국이었습니다. 우리는 진공관으로 전자공학을 배우고 있었습니다. 제가 졸업할 즈음에는 어디에도 진공관이 없었고 모든 것이 고체 상태였습니다. 교수들은 솔리드 스테이트를 가르치기 위해 코스를 바꾸지 않았습니다. 따라서 기술에 입문하면 그 자체로 기술은 매우 빨리 구식이 될 수 있습니다.
이제 수학은 그리 쉽게 날짜를 알 수 없으며 심지어 물리학도 마찬가지입니다. 그러나 일부 학문 분야는 놀라운 방식으로 변화했습니다. 가장 좋은 예는 아마도 생물학일 것입니다. 사람들이 이제 당연하게 여기는 DNA와 유전자, 그리고 유전학의 기본 교리에 대해 생각해 보십시오. 제가 고등학교에서 생물학을 배웠을 때 그것은 존재하지 않았습니다. 사람들은 이 사실을 전혀 몰랐습니다. 하지만 예를 들어 수학은 계속 발전하고 있지만 기본적인 것은 거기에 있고, 저를 믿으세요. 그 모든 것이 필요할 수도 있습니다. 그리고 이 부분은 필요할 것이고 저 부분은 필요하지 않을 것이라고 말하기는 매우 어렵습니다.
Q. 멘토가 있나요? 대학 시절에 그랬나요?
레퀴차: 예, 저는 여러 가지를 겪었고 일부는 다른 것보다 더 직접적인 영향을 미쳤습니다. 당신의 교수들과 멘토들은 당신에게 매우 깊은 영향을 미치고 있는데, 이상한 점은 내가 어떤 일을 시작할 때 내가 무엇을 하게 될지 전혀 알지 못했다는 것입니다. 그것은 진화하는 과정입니다. 어떤 일을 시작하면 좋아할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있고, 그렇게 하면서 진화합니다. 그리고 생각해보면 저는 항상 제가 좋아하는 교수님이나 멘토가 있고, 뭔가를 할 수 있는 지식과 열정이 있는 분야로 이사하게 된 것 같아요. 그리고 당신은 스스로에게 "아 그거 재미있겠다"라고 말하죠. 추상적으로 더 흥미로울 수 있는 다른 영역이 있지만 노출되지 않거나 당신을 정말 싫어하는 사람과 함께 노출됩니다. 나와 매우 가까운 관계였던 논문 지도교수를 제외하고는 멘토들과의 관계는 항상 꽤 멀었다.
Q: 만약 다시 이 일을 해야 한다면, 여전히 나노기술 응용에 집중하시겠습니까?
Requicha: 네, 잠재적인 영향이 놀라울 정도로 흥미롭습니다. 나는 어떤 이론을 연구하고 있던 물리학자가 그의 친구에게 그것에 대해 이야기하는 이야기를 좋아합니다. 그는 "이건 절대 안 될 거에요… 하지만 만약 된다면요!"라고 말했습니다.
Q. 대학생들에게 조언을 해주신다면요?
Requicha: 고등학교 수준에서 나노기술 분야에서 무엇을 해야 할지 구상하는 것은 어렵습니다. 그리고 사람들에게는 다양한 능력이 있습니다. 나는 일반 고등학생에게 수학과 물리, 화학을 최대한 많이 배우라고 조언하고 싶습니다. 하지만 당신이 정말 똑똑하고 고등학교 생활이 지루하다고 생각한다면 여름방학이나 근무 시간 이후에 연구 중인 누군가와 만나 연구실에 가거나 이론 작업을 해볼 수 있습니다.
