1. 개요
라디카 나그팔(ਰਾਧਿਕਾ ਨਾਗਪਾਲ라디카 나그팔펀자브어)은 인도계 미국인 컴퓨터 과학자이자 연구자로, 자기 조직화 시스템, 생물학적 영감 로봇 공학, 그리고 다중 에이전트 시스템 분야에서 선구적인 연구를 수행하고 있다. 그녀는 현재 프린스턴 대학교 공학부의 오거스틴 교수이자 기계항공공학 및 컴퓨터 과학과의 겸임 교수이다. 이전에는 하버드 대학교 공학·응용과학 대학원에서 프레드 카블리 컴퓨터 과학 교수를 역임했다.
나그팔 교수의 주요 연구는 생물학적 시스템에서 영감을 받은 집단 행동을 위한 프로그래밍 패러다임을 개발하고, 생물학적 다중 에이전트 시스템을 이해하는 데 중점을 둔다. 특히 1,000대의 초소형 로봇으로 구성된 킬로봇 군집 시스템을 개발하여 개미와 꿀벌의 집단 행동에서 영감을 얻은 자가 조직화 능력을 선보였다. 이 연구는 2014년 《사이언스》지에 게재되었으며, 같은 해 그녀는 《네이처》지에서 선정한 '올해의 인물 10인'에 이름을 올렸다. 또한 2017년에는 코딩 교육의 접근성을 높이고 STEM 교육 기회를 확대하기 위한 로봇 공학 회사인 Root Robotics를 공동 설립하여 기술 교육의 사회적 기여에도 힘쓰고 있다.
2. 생애 및 학력
2.1. 출생 및 배경
라디카 나그팔은 인도 암리차르 출신의 인도계 미국인이다. 그녀의 초기 생애에 대한 구체적인 정보는 많이 알려져 있지 않지만, 인도계 미국인으로서의 배경은 그녀의 학문적 여정과 정체성에 영향을 미쳤다.
2.2. 학력
나그팔은 1994년 MIT에서 전기 공학 및 컴퓨터 과학 분야에서 과학 학사(S.B.) 및 과학 석사(S.M.) 학위를 취득했다. 이후 2001년에는 MIT에서 전기 공학 및 컴퓨터 과학 분야의 철학 박사(Ph.D.) 학위를 받았다. 그녀의 박사 학위 논문 제목은 "생물학적 영감의 국소적 상호작용과 종이접기 수학을 이용한 프로그래밍 가능한 자가 조립(Programmable Self-Assembly using Biologically-Inspired Local Interactions and Origami Mathematics)"이었다. 이 논문은 제럴드 서스먼과 해럴드 애블슨의 지도 아래 수행되었다. 논문에서 그녀는 동일하게 프로그래밍된 에이전트들의 집합체가 오직 국소적인 상호작용만을 사용하여 원하는 형태로 자가 조립되도록 지시하는 언어를 제시했으며, 이는 불규칙성, 통신 실패, 에이전트 오작동에도 강건한 방식으로 이루어졌다.
3. 학술 경력 및 연구
라디카 나그팔 교수는 컴퓨터 과학, 로봇 공학, 생물학의 교차점에서 활발한 연구를 수행하며 다양한 학술 기관에서 중요한 역할을 맡았다.
3.1. 초기 경력
나그팔 교수는 1994년부터 1995년까지 벨 연구소에서 기술 직원으로 근무하며 초기 연구 경력을 시작했다. 박사 학위 취득 후 2001년부터 2003년까지는 MIT 컴퓨터 과학 및 인공지능 연구소의 비정형 컴퓨팅 그룹(Amorphous Computing Group)에서 박사후 연구원 겸 강사로 활동했다. 2003년부터 2004년까지는 하버드 의과대학에서 연구원으로 재직했으며, 2004년부터는 하버드 의과대학 시스템 생물학과 소속 교수로 활동하기 시작했다. 2008년부터는 하버드 위스 생체모방공학 연구소의 핵심 교수진으로 합류하여 생물학에서 영감을 받은 공학 연구에 기여했다.
3.2. 하버드 대학교에서의 활동
나그팔 교수는 2004년 하버드 공학·응용과학 대학원에 합류하여 컴퓨터 과학 조교수로 임용되었다. 이후 2009년에는 토마스 D. 캐벗 컴퓨터 과학 부교수로 승진했으며, 2012년부터 2019년까지는 프레드 카블리 컴퓨터 과학 교수로 재직했다. 하버드 재직 기간 동안 그녀는 자기 조직화 시스템 연구 그룹을 이끌며 활발한 연구 활동을 펼쳤다.
3.3. 프린스턴 대학교에서의 활동
2022년, 나그팔 교수는 그녀의 자기 조직화 시스템 연구실(SSR lab)을 프린스턴 대학교 로봇 공학 연구실로 이전했으며, 현재 프린스턴 대학교 공학부의 오거스틴 교수이자 기계항공공학 및 컴퓨터 과학과의 겸임 교수로 재직 중이다.
3.4. 주요 연구 분야
나그팔 교수의 연구 그룹은 주로 생물학적 영감을 받은 다중 에이전트 시스템에 초점을 맞춘다. 이는 집단 알고리즘, 프로그래밍 패러다임, 모듈형 로봇공학 및 군집 로봇을 포함한다. 또한 생물학적 다중 에이전트 시스템, 즉 다세포 형태 형성 모델 및 사회성 곤충의 집단 행동에 대한 연구도 수행한다. 이 연구는 컴퓨터 과학 (인공지능/로봇 공학)과 생물학의 교차점에 위치한다. 사회성 곤충과 다세포 생물학에서 영감을 받아 군집/모듈형 로봇 시스템 및 스마트 재료를 위한 생체 영감 알고리즘, 프로그래밍 패러다임 및 하드웨어 설계를 연구한다. 또한 생물학적 자기 조직화 모델, 특히 다세포 유기체의 발달 과정에서 세포가 어떻게 협력하는지 조사한다.
3.5. 연구 방법론 및 성과
나그팔 교수의 주요 연구 관심사는 생물학에서 영감을 받은 강건한 집단 행동을 위한 프로그래밍 패러다임을 개발하는 것이다. 궁극적인 목표는 자기 조직화 다중 에이전트 시스템의 설계 및 분석을 위한 프레임워크를 만드는 것이다. 그녀의 그룹은 이러한 전략을 알고리즘, 분석, 이론 모델 및 프로그래밍 언어로 공식화하는 접근 방식을 취한다. 특히 사용자 목표를 높은 수준에서 지정하고 에이전트 수준에서 증명 가능한 전략을 자동으로 도출하는 능력인 '전역-대-지역 컴파일(global-to-local compilation)'에 관심을 가지고 있다.
또 다른 연구 관심사는 생물학적 시스템에서 강건한 집단 행동을 이해하는 것이다. 인공 시스템을 구축하는 것은 동일하게 프로그래밍된 부분들로부터 어떻게 복잡한 전역적 속성이 나타날 수 있는지에 대한 통찰력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 세포가 어떻게 스케일 독립적인 패턴을 형성하는지, 작은 유전적 변화로부터 어떻게 큰 형태학적 변이가 발생할 수 있는지, 그리고 복잡한 결정의 연쇄가 타이밍의 변이를 어떻게 허용하는지 등을 연구한다. 그녀는 다세포 행동의 수학적 및 전산 모델에 관심을 가지고 있으며, 이는 세포 행동 및 세포-세포 상호작용 가설을 다중 에이전트 시스템으로 포착하고, 시스템 수준에서 나타나야 할 행동에 대한 통찰력을 제공하는 데 사용될 수 있다. 그녀의 그룹은 생물학자들과 긴밀히 협력하며, 현재는 초파리 날개의 성장 및 패턴 형성을 연구하고 있다.
3.6. 킬로봇 개발 및 성과
나그팔 교수는 동료 연구진과 함께 1,000대의 초소형 로봇으로 구성된 '킬로봇' 군집 시스템을 개발했다. '킬로봇'은 1,000을 뜻하는 '킬로'와 '로봇'의 합성어이다. 이 로봇들은 각각 2개의 진동 모터와 적외선 송수신기를 장착한 초소형 로봇으로, 1,000여 개의 로봇들이 동시에 집단적으로 움직이며 자가적으로 무리를 지어 움직이는 능력을 보여준다. 나그팔 교수는 이 킬로봇의 집단 행동 능력을 개미와 꿀벌의 집단 행동에서 착안했다고 설명했다. 킬로봇은 향후 집단 인공지능 및 나노기술의 개발에 중요한 역할을 할 것으로 평가된다. 이 연구 내용은 2014년 8월 15일자 세계적인 과학 저널인 《사이언스》지에 게재되어 큰 주목을 받았다.
4. 창업 및 기업 활동
4.1. Root Robotics 설립
2017년, 나그팔 교수는 코딩 교육의 접근성을 향상시키고 STEM 교육 기회를 확대하는 것을 목표로 로봇 공학 회사인 Root Robotics를 공동 설립했다. 이 교육 회사는 코딩을 배우기 어려운 사람들에게 다양한 학습 기회를 제공하기 위해 노력하고 있다. Root Robotics는 기술 교육의 대중화를 통해 사회적 포용을 증진하고 교육 격차를 줄이는 데 기여하고자 한다.
5. 수상 및 영예
라디카 나그팔 교수는 학술적 공로와 연구 성과를 인정받아 다수의 권위 있는 상과 펠로우십을 수상했다.
- 인도 국가 재능 탐색 장학금(National Talent Search Scholarship Award, 1987)
- AT&T 벨 연구소 GRPW 펠로우십(AT&T Bell Labs GRPW Fellowship, 1995-2001)
- 마이크로소프트 신진 교수 펠로우십(Microsoft New Faculty Fellowship, 2005)
- NSF 커리어 어워드(NSF Career Award, 2007)
- 아니타 보그 초기 경력상(Anita Borg Early Career Award, 2010)
- 래드클리프 펠로우십(Radcliffe Fellowship, 2012)
- 래드클리프 펠로우 재직 중, 그녀는 컴퓨터 과학의 적용을 통해 사회성 곤충의 집단 지능을 더 잘 이해하기 위해 실험 생물학자들과 협력했다.
- 《네이처》 선정 '올해의 인물 10인'(Nature's 10, 2014)
- 맥도날드 멘토링 어워드(McDonald Mentoring Award, 2015)
- AAAI 펠로우(AAAI Fellow, 2020)
6. 영향 및 평가
라디카 나그팔 교수는 그녀의 혁신적인 연구와 교육적 노력으로 학술 및 기술 분야뿐만 아니라 사회 전반에 걸쳐 중요한 영향을 미치고 있다.
6.1. 학술 및 기술적 영향
나그팔 교수의 연구는 로봇 공학, 집단 지능, 인공지능 분야의 발전에 지대한 영향을 미쳤다. 특히 생물학적 시스템에서 영감을 받은 자가 조직화 컴퓨터 시스템과 다중 에이전트 시스템에 대한 연구는 새로운 프로그래밍 패러다임 개발에 기여했으며, 복잡한 전역적 속성이 단순한 국소적 상호작용으로부터 어떻게 나타날 수 있는지에 대한 깊은 통찰력을 제공했다. 킬로봇과 같은 군집 로봇 시스템 개발은 로봇들이 자율적으로 협력하고 복잡한 작업을 수행하는 미래 기술의 가능성을 제시하며, 이는 나노기술 및 집단 인공지능 분야의 발전에 중요한 기반이 될 것으로 평가된다.
6.2. 사회적 기여 및 교육적 영향
나그팔 교수는 Root Robotics 설립을 통해 STEM 교육의 접근성을 확대하고 코딩 교육 기회를 대중화하는 데 크게 기여했다. 이는 기술 교육의 사회적 포용성을 높이고, 미래 세대가 디지털 시대에 필요한 역량을 갖추도록 돕는 중요한 사회적 기여로 평가받는다. 그녀의 노력은 기술이 단순한 학문적 성과를 넘어 사회적 가치를 창출하고 교육 격차를 해소하는 데 활용될 수 있음을 보여준다.
6.3. 대중적 인식 및 언론 보도
나그팔 교수의 연구 성과는 여러 주요 매체를 통해 널리 보도되며 대중적 인식을 높였다. 특히 킬로봇 개발의 공로로 2014년 세계적인 과학 저널인 《네이처》지에서 선정한 '올해의 인물 10인' 중 3위에 올랐다. 이 명단에는 로제타 우주선 개발에 기여한 안드레아 이코마조, 필즈상 수상자 마리암 미르자자니, 인도의 화성 탐사를 이끈 코필릴 라다크리슈난 등 저명한 과학자들이 함께 이름을 올렸다. 그녀의 연구는 《사이언스》지 외에도 《한겨레》, 《조선일보》, 《이코노믹리뷰》 등 국내외 주요 언론에 소개되며 과학 기술 분야의 중요한 인물로 자리매김했다.