국내 연구진이 인간의 뇌처럼 스스로 선택해 학습할 수 있는 초소형·초저전력 인공지능(AI) 시냅스 소자를 개발했다.
박배호 건국대 물리학과 교수팀은 강유전체 분극 전환과 금속이온 이동을 통해 인간의 뇌와 비슷한 크기로 인공지능을 만들고 에너지 소모도 매우 적은 시냅스 소자를 제작하는 데 성공했다고 13일 밝혔다.
시냅스 소자는 인간 뇌의 뉴런과 뉴런 또는 뉴런과 다른 세포의 접합부위인 시냅스의 생물학적 기능을 모방한 소자다. 인간의 뇌에는 1000조개의 시냅스가 있어 기억, 학습, 판단 기능을 하는 데 10와트 가량의 전력만 소모할 정도로 에너지 효율과 집적도가 높은 것으로 알려져 있다. 이 때문에 이를 인공지능 시스템에 적용하기 위한 연구가 활발히 이뤄지고 있다.
연구팀은 4나노미터 두께의 강유전체 초박막을 금속이온 이동을 위한 선택적 전해질로 사용해 간단한 구조의 시냅스 소자를 제작했다. 이 소자는 두께가 기존 소자의 2분의 1∼20분의 1 정도로 매우 얇아 동일한 면적에 소자를 고집적으로 구현할 수 있고, 에너지 소비량도 매우 적다. 기능도 인간의 뇌를 닮아 단순 학습과 기억에서 벗어나 스스로 선택적으로 학습·기억할 수 있다고 연구팀은 설명했다.
또한 강유전체 분극 방향이 하부 전극을 향하면 학습 기능이 활성화되고, 상부 전극을 향할 때는 뇌학습 기능이 정지되는 등 강유전체 분극 방향을 제어함으로써 시냅스의 기능을 강화할 수 있다.
박배호 교수는 "인간의 뇌 크기만한 인공지능 하드웨어로 응용할 수 있는 자가 선택적 학습제어가 가능한 초저전력·고집적 시냅스 소자를 개발한 것으로, 향후 인간의 뇌신경을 모방한 시스템 개발에 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.
이 연구결과는 국제 학술지 '나노레터스(지난달 25일자)'에 실렸으며, 연구재단의 리더연구자지원사업의 지원을 받아 연구가 수행됐다.대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr
