AI 컴퓨터, 인간 두뇌에 좀 더 가까워지다

인간의 두뇌는 약 천억개의 뉴런과 백조개에 가까운 시냅스로 이뤄진 복잡한 네트워크로 구성돼있다. 이런 복잡성에도 불구하고 가벼운 무게와 적은 에너지로 기능을 할 수 있다는 점에서 인공지능을 연구에선 두뇌를 똑같이 모방하는 시스템 개발이 꿈이었다.
인공지능에 대한 관심이 높아지면서 다양한 전자소자를 이용해 시냅스를 모사하려는 노력이 이어졌다. 문제는 인간의 두뇌 속 신경망이 촘촘하고 정밀한 섬유형태라 이를 그대로 구현하기가 어렵다는 점이었다. 낮은 전력을 가해도 실제 시냅스와 똑같은 기능을 하게 만드는 것 또한 문제였다.
POSTECH 신소재공학과 이태우 교수, 서문도 연구교수, 민성용박사 연구팀은 사람의 머리카락보다 1000배 이상 가는 유기 나노섬유에 주목했다. 이를 이용해 소자를 만든 결과 고밀도, 초저소비전력이라는 두 가지 문제를 동시에 해결할 수 있었다.
유기 나노섬유는 신경 섬유와 유사한 형태로 인간의 두뇌처럼 밀도가 높은 메모리를 구현할 수 있다. 재료의 특성으로 인해 다른 소자에 비해 적은 양의 에너지로도 작동할 수 있다.

연구팀은 독자기술인 전기장 보조 로보틱 나노섬유 프린팅 기술로 소자 사이즈를 대폭 줄여 전력 소비를 크게 낮추는데도 성공했다. 유기 나노섬유의 위치와 방향을 정확히 제어하면서도 적층 제조법으로 대량 생산이 가능하다. 3차원 신경망으로 구성된 인간의 두뇌 기능을 모방한 전자소자 시스템을 구현하는데 매우 효과적이다.
연구팀이 개발한 인공 시냅스 소자는 두뇌가 시냅스 작용을 이용해 기억을 형성하듯 인공지능 시스템의 메모리에 필수적인 단기·장기 강화 등 주요 기능을 모사해냈다. 연구성과는 사이언스의 자매지인 ‘사이언스 어드밴시스 최신호에 게재됐다.
교신저자인 이 교수는 이번 연구는 생체 모방 인공지능 시스템 개발에서 큰 난제 중 하나였던 메모리 밀도와 소비전력을 크게 개선해 도약을 이끌어낼 수 있는 기반 기술이라는데 의의가 있다”며 유기 전자 소자의 새로운 응용분야의 길을 연 것으로 주목을 모았다”고 설명했다.
[이영욱 기자]