KAIST(총장 신성철)는 유회준 전기및전자공학과 교수 연구팀이 딥러닝 알고리즘을 최소 전력으로 구현하는 인공지능 반도체 칩 CNNP를 활용해 얼굴인식 시스템 K-Eye 시리즈를 개발했다고 13일 밝혔다.

연구팀이 개발한 K-Eye 시리즈는 웨어러블 디바이스와 동글 타입 2가지로 구성된다. 웨어러블 타입인 K-Eye는 블루투스로 스마트폰과 연동할 수 있다.

최근 글로벌 IT 기업들이 알파고를 비롯한 인공지능 관련 기술들을 경쟁적으로 발표하고 있다. 그러나 대부분 소프트웨어 기술로 속도가 느리고 모바일 환경에서는 구현이 어렵다는 한계가 있다. 고속·저전력으로 구동하기 위해 인공지능 반도체 칩 개발이 필수적이다.

연구팀이 개발한 K-Eye 시리즈는 1mW 내외의 적은 전력만으로도 항상 얼굴 인식을 수행하는 상태를 유지하면서 사람의 얼굴을 먼저 알아보고 반응할 수 있는 특징을 갖는다.

K-Eye의 핵심 기술인 얼웨이즈 온(Always-On) 이미지 센서와 CNNP라는 얼굴 인식 처리 칩이 있었기 때문에 위와 같은 최저전력 기술이 가능했다.

첫 번째 칩인 얼웨이즈 온(Always-On) 이미지 센서는 얼굴이 있는지 없는지 스스로 판단할 수 있어 얼굴 인식이 될 때만 작동해 대기 전력을 대폭 낮출 수 있다.

얼굴 검출 이미지 센서는 아날로그 프로세싱으로 디지털 프로세싱을 제어해 센서 자체의 출력 소모를 줄였다. 픽셀과 결합된 아날로그 프로세서는 배경 부분과 얼굴 부분을 구분하는 역할을 하고 디지털 프로세서는 선택된 일부 영역에서만 얼굴 검출을 수행하면 돼 효율적인 작업이 가능하다.

두 번째 칩인 CNNP는 딥러닝을 회로·구조·알고리즘 전반에 도입하고 재해석을 진행해 최저 수준의 전력을 구현하는 역할을 했다.

특히 CNNP칩 3가지 핵심 기술은 ▲알파고 인공지능 알고리즘에서 사용하는 2차원 계산을 1차원 계산으로 바꿔 고속 저전력화 ▲분산형으로 배치된 칩 내 메모리가 가로 방향 뿐 아니라 세로 방향도 읽어낼 수 있는 특수 저전력 분산 메모리로의 설계 ▲1024개의 곱셈기와 덧셈기가 동시에 구동돼 막강한 계산력을 가지면서 외부 통신망을 거치지 않고 직접 계산 결과 피드백 등이다.

CNNP는 97% 인식률을 가지면서도 알파고에 사용된 GPU에 비해 5000분의 1정도의 낮은 전력인 0.6mW만을 소모한다.

K-Eye를 목에 건 사용자는 앞에서 다가오는 상대방의 얼굴이 화면에 떠오르면 미리 저장된 정보와 실시간으로 찍힌 사진을 비교해 상대방의 이름 등 정보를 자연스럽게 확인할 수 있다.

동글 타입인 K-EyeQ는 스마트폰에 장착해 이용할 수 있는데 사용자를 알아보고 반응하는 기능을 한다. 미리 기억시킨 사용자의 얼굴이 화면을 향하기만 하면 스마트폰 화면이 저절로 켜지면서 그와 관련된 정보를 제공한다.

또 입력된 얼굴이 사진인지 실제 사람인지도 구분할 수 있어 사용자 얼굴 대신 사진을 보여주면 스마트폰은 반응하지 않는다.

유회준 교수는 "인공지능 반도체 프로세서가 4차 산업혁명 시대를 주도할 것으로 기대된다"라며 "이번 인공지능 칩과 인식기의 개발로 인해 세계시장에서 한국이 인공지능 산업의 주도권을 갖길 기대한다"고 말했다.

이번 연구성과는 봉경렬 박사과정이 주도하고 유엑스팩토리(대표 박준영)과 공동으로 개발했다. 지난 2월 미국에서 열린 국제고체회로설계학회(ISSCC)에서 최저전력 CNN 칩으로 발표돼 주목을 받은 바 있다.