웨어러블 센서는 어떻게 사람의 움직임을 읽는가, 94.6% 정확도 뒤에 숨은 해석의 기술
웨어러블 기기의 IMU 센서는 가속도와 회전 데이터를 수집한다. 머신러닝은 이 신호에 숨어 있는 움직임의 리듬과 패턴을 분석해 걷기, 앉기 등 사람의 행동을 구별할 수 있다. 센서를 더 많이 다는 것보다 중요한 것은 몸이 남긴 작은 신호에서 의미 있는 패턴을 찾아내는 일이었다. 아침에 일어나 스마트워치를 손목에 찬다. 엘리베이터 대신 계단을 내려가고, 지하철역까지 걷는다. 한동안 의자에 앉아 있다가 다시 일어나 움직인다. 우리에게는 별다를 것 없는 하루지만 손목이나 주머니 속 작은 센서의 관점에서 보면 이야기가 달라진다. 센서는 우리가 ‘걷는다’는 사실을 모른다. 계단을 오르고 있다는 것도, 의자에 앉았다는 것도 모른다. 센서가 아는 것은 몸이 어느 방향으로 얼마나 빠르게 움직였는지, 얼마나 기울어지고 회전했는지를 나타내는 숫자의 흐름뿐이다. 그런 숫자를 인간의 행동으로 번역하는 것이 인간 행동 인식(HAR) 기술이다. 미국 센트럴미시간대학교 Ashwin Sankaran 연구자는 웨어러블과 스마트폰의 관성측정장치(IMU)가 기록한 신호를 여러 방식으로 가공해 사람의 행동을 구별하는 시스템을 연구했다. 그 결과 UCI-HAR 데이터에서는 94.60%, PAMAP2에서는 93.83% 수준의 분류 정확도가 보고됐다. 흥미로운 부분은 단순히 더 복잡한 인공지능을 사용해서 얻은 결과가 아니라는 점이다. 연구의 핵심은 AI에게 무엇을 학습시킬 것인가에 있었다. 센서 신호의 잡음을 걷어내고 움직임을 시간, 리듬, 에너지, 방향이라는 여러 관점으로 다시 표현하자 평범해 보였던 숫자 속에서 행동의 특징이 드러났다. 기계에게 ‘걷는다’는 것은 무엇일까 사람은 멀리서 누군가의 뒷모습만 보아도 그가 걷는지 뛰는지 대체로 알아차린다. 몸 전체를 세밀하게 관찰할 필요도 없다. 팔이 흔들리는 속도와 발걸음의 간격, 몸의 위아래 움직임 같은 몇 가지 단서만으로 충분하다. 그러나 기계에는 이런 직관이 없다. 가속도계가 기록하는 것은 x·y·z...