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- 1974년 헝가리 건축가 에르노 루빅이 발명한 루빅 큐브는 1980년대에 큰 인기를 끌었다.
- 로봇 "푸르두빅 큐브"가 루빅 큐브를 0.103초 만에 푸는 모습
- 인간 최고 기록 보유자인 중국의 7살 소년은 3.05초가 걸렸다.
- 작년에 미쓰비시가 개발한 로봇 TOKUFASTbot이 새로운 세계 기록을 세워. 0.305초.

영상: 루빅 큐브 로봇, 세계 신기록 수립
푸르두빅 큐브, 사람 눈 깜짝할 새에 루빅 큐브를 푼다.

눈 깜짝할 새에 놓친다. 이 영상은 로봇 "푸르두빅 큐브"가 루빅 큐브를 0.103초 만에 푸는 모습을 보여준다. 이는 새로운 세계 신기록이다. 이 로봇은 3D 슬라이딩 퍼즐을 푸는 데 있어 기존 "기계 기록 보유자"보다 거의 세 배 빠른 속도를 자랑한다. 이 로봇은 색상 인식과 자체 개발한 알고리즘을 사용하여 다채로운 큐브를 정확하게 배열한다. 

1974년 헝가리 건축가 에르노 루빅이 발명한 루빅 큐브는 1980년대에 큰 인기를 끌었다. 이 루빅 큐브의 가장 일반적인 버전은 큐브의 여섯 면에 무작위로 배열된 색깔 면으로 구성되어 있다. 큐브의 행을 회전시켜 여섯 면이 모두 단색이 되도록 이 색깔 면들을 배열하는 것이 목표다.

누가 가장 빠를까요?

전 세계 사람들이 루빅 큐브 대회에 참가하여 최대한 빨리, 또는 최소한의 움직임으로 루빅 큐브를 맞추려고 노력한다. 인간 최고 기록 보유자인 중국의 7살 소년은 3.05초가 걸렸다. 그는 약 한 달 전에 이 기록을 세웠다. 컴퓨터 프로그램, 인공지능, 그리고 민첩한 기계를 사용하는 로봇만이 7살 소년 쉬안이 겅보다 빠르다.

2021년, 빌레펠트 응용과학대학교 메카트로닉스 학생들은 루빅 큐브를 1초 이내에, 최대 35번의 움직임으로 풀 수 있는 기계를 개발했다. 2019년 캘리포니아 대학교 어바인 캠퍼스 연구진이 개발한 "딥 큐브 A" 신경망은 훨씬 더 적은 움직임이 필요하다. 이 AI는 평균 20번의 움직임만 필요로 한다. 이는 최고의 인간 루빅 큐브 풀이꾼만이 달성할 수 있는 성과다.

작년에 일본 기업 미쓰비시가 개발한 로봇이 새로운 세계 기록을 세웠다. TOKUFASTbot은 0.305초 만에 색상 영역을 올바른 위치로 이동시켰다.

▲ 왼쪽부터 오른쪽으로: 세계 기록을 경신한 로봇 뒤에 있는 Matthew Patrohay, Aden Hurd, Junpei Ota 및 지도 교수 Milind Kulkarni. © Purdue University Elmore Family School of ECE

인간의 눈 깜빡임보다 빠른 속도

이제 이 기록이 깨졌다. 인디애나주 퍼듀대학교의 매튜 패트로헤이, 준페이 오타, 에이든 허드, 알렉스 버타 학생은 루빅 큐브를 0.103초 만에 풀 수 있는 로봇을 개발했다. "인간의 눈 깜빡임은 약 200~300밀리초가 걸린다"고 여러 스피드큐빙 대회에 직접 참가한 패트로헤이는 설명했다. "따라서 큐브가 움직이는 것을 알아차리기도 전에 이미 큐브를 풀었다.“

동영상에서 큐브가 얼마나 빨리 회전하는지 확인할 수 있다. 다른 많은 "루빅 큐브 로봇"과 마찬가지로 퍼듀 큐브는 색상 인식을 사용하여 큐브의 상태를 분석한다. 빠른 실행에 특화된 알고리즘과 산업용 모션 제어 하드웨어를 통해 색상 표면을 밀리초 단위로 올바른 위치로 회전시킨다. 하지만 이를 위해서는 루빅 큐브 자체에도 몇 가지 조정이 필요했다.

"루빅 큐브의 내부 기계적 작동 방식을 대폭 최적화했다. 기존 코어는 매우 약했기 때문에 모든 조각을 더 잘 고정하는 특수 내부 코어를 개발했다"고 파트로헤이는 설명했다. "또한 각 중간 조각 내부에서도 미끄러지거나 뒤틀리지 않도록 많은 최적화를 거쳤다.“

큐브가 한계다

미국 학생들은 로봇의 도움을 받아 0.1초 이내에 루빅 큐브를 맞추는 데 도전하고 싶어한다. 파트로헤이는 "현재 가장 큰 한계는 큐브다. 큐브 자체가 분해되기 때문이다. 조각들이 반으로 부서지고, 산산조각이 나기 때문이다"고 말했합니다. "하지만 현실적으로 103밀리초는 이길 수 없을 것이다."
출처: 퍼듀 대학교

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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