최성진 국민대·김성호 세종대 교수 "SW 아닌 HW 자체가 인공능력 동작"

탄소나노튜브 기반의 신경세포모방소자 모식도 및 실제 사진.<사진=연구팀 제공>
탄소나노튜브 기반의 신경세포모방소자 모식도 및 실제 사진.<사진=연구팀 제공>
인간처럼 학습하고 판단하는 전자회로가 개발됐다.

최성진 국민대학교 교수와 김성호 세종대학교 교수 공동 연구팀은 인간의 뇌를 모방해 학습하고 판단하는 인지능력을 가진 인공두뇌시스템을 개발했다고 23일 밝혔다.

인공두뇌시스템은 인간 두뇌 신경계에 존재하는 생물학적 구조를 모사하는 전자회로를 말한다. 공동 연구팀은 탄소나노튜브를 기반으로 뇌의 신경세포처럼 작동하는 신경세포모방소자를 개발했다.

기존에는 컴퓨터가 정보를 0과 1의 디지털 방식으로만 인식해 왔다. 하지만 신경세포모방소자는 신경세포의 전기적 특성을 모사해 사람 뇌처럼 아날로그 방식으로 정보를 처리하고 학습할 수 있다.

연구팀은 개발된 신경세포모방소자에 인간 두뇌에서 시각 정보 처리를 담당하는 신경망의 학습 알고리즘을 적용했다. 사람의 실제 필기체를 어떻게 인식하는지 시뮬레이션 실험을 진행했다.

그 결과 완성된 인공두뇌시스템은 수만번의 반복 학습을 통해 사람의 다양하고 서로 다른 필기체 이미지를 기억하고 구별할 수 있었다. 기존 컴퓨터가 소프트웨어로 이미지를 구별한 것과 달리 하드웨어 자체가 이미지를 학습하고 판단할 수 있게 된 것이다. 

기존 연구에 비해 신경세포모방소자의 아날로그 동작 특성이 10배 이상 개선돼 사람 필기체 이미지 패턴에 대한 인식의 정확도가 80% 정도로 나타났다. 또 연구팀은 누설전류 감소로 전력소모가 기존 대비 100분의 1 이하로 줄어들 것으로 예상하고 있다.

김성호 교수는 "이번 연구 성과는 상용화 수준의 고집적화가 가능한 신경세포모방소자를 개발한 것"이라며 "인간의 학습 알고리즘과 융합해 실제 패턴 인식이 가능한 인공두뇌시스템을 구현했다"고 말했다.

이어 그는 "알파고처럼 기존 컴퓨터에 새로운 소프트웨어를 탑재해 구현하는 것이 아니다"라며 "하드웨어 자체가 인간의 뇌처럼 동작하도록 만든 것이다. 인공지능 기술의 또 다른 길을 연 것에 의미가 있다"고 덧붙였다.

한편, 이번 연구 성과는 나노공학 분야 국제적인 학술지 '에이씨에스 나노(ACS Nano)'에 지난달 21일자로 게재됐다. 

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