국내 연구진, 인간의 두뇌 닮은 회로 개발…인공지능 새길 연다

국민대 · 세종대 공동연구팀 개발
아날로그 방식으로 정보 처리해
국내 연구진이 인간의 두뇌를 모방해 학습하고 판단할 수 있는 인지능력을 지닌 인공두뇌 시스템을 개발했다. 모바일과 사물인터넷 기기 등에 적용해 적은 전력으로 인공지능을 구현하는 데 쓰일 수 있을 전망이다.

최성진 국민대 교수와 김성호 세종대 교수팀은 탄소나노튜브를 이용해 뇌의 신경세포처럼 작동하는 '신경세포 모방소자'를 개발했다고 23일 밝혔다. 기존 컴퓨터는 정보를 0과 1의 디지털 방식으로 인식하지만, 신경세포 모방소자는 신경세포의 전기적 특성을 모사해 사람의 두뇌처럼 아날로그 방식으로 정보를 처리하고 학습하는 전자소자다.

연구팀은 인간 두뇌에서 시각 정보처리를 담당하는 신경망의 학습 알고리듬을 적용, 사람의 실제 필기체를 어떻게 인식하는지 시뮬레이션을 했다. 그 결과, 6만 차례의 반복학습을 통해 사람마다 서로 다른 필기체 이미지를 기억하고 구별해 내는 것으로 나타났다.

기존보다 아날로그 동작 특성을 10배 이상 향상시켜 사람의 필기체 이미지 패턴에 대한 인식 정확도는 80% 수준에 달했고, 누설전류 감소로 전력 소모량도 기존의 100분의 1 이하로 줄 것으로 연구팀은 예상했다.특히 기존 신경세포 모방소자는 대면적으로 균일하게 제작하기 어려웠으나, 연구팀은 성능과 안정성이 높은 탄소나노튜브 이용해 대면적에 고집적이 가능하도록 만들었다. 또 소자의 구조를 새로운 3단자 구조를 적용해 소자 사이에 발생하는 간섭현상을 원천적으로 제거, 고집적 회로를 구현하는 데 성공했다. 또 인간의 시각 이미지 처리 과정을 모사할 수 있는 학습 알고리듬을 고안해 적용함으로써 인공두뇌시스템을 완성했다.

김성호 교수는 "하드웨어 자체가 인간의 두뇌처럼 작동하도록 해 인공지능 기술의 또 다른 길을 제시했다는 데 의미가 있다"고 말했다.

이 연구성과는 나노공학 분야의 국제 학술지 'ACS 나노'에 실렸으며, 미래부와 한국연구재단의 기초연구사업, 선도연구센터지원사업, 나노소재기술개발사업 등의 지원을 받아 연구가 수행됐다.

대전=이준기기자 bongchu@