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인공시냅스 수만 개 담은 원칩 디자인 개발했다

MIT 연구팀이 색종이 조각 크기도 안 되는 미세한 AI 칩을 설계했다. 이 칩은 수만 개에 이르는 멤리스터(memristor)라는 수동 소자를 인공두뇌 시냅스로 칩에 배치하고 뇌 신경 구조를 모방하는 방식으로 정보를 처리하는 뉴로 다형성 장치 실현 디자인 예라고 한다.

기존 노이만식 컴퓨터는 전자회로가 0과 1이라는 2가지 데이터로 취급해 특정 작업을 수행한다. 이에 비해 멤리스터는 인간 뇌 시냅스처럼 흐르는 전류 강도를 신호 강도로 처리, 바이너리 트랜지스터보다 훨씬 넓은 범위 동작을 실행할 수 있다. 특정 전류 강도에 관련된 신호를 소위 기억으로 축적했다가 다음에 같은 전류를 받았을 때 같은 신호를 생성한다.

다시 말해 이런 뇌에 힌트를 얻은 회로로 이뤄진 멤리스터를 이용하면 예를 들면 휴대용 장치에 마치 슈퍼컴퓨터 같은 능력을 밀어넣는 게 가능하게 된다고 한다.

다만 지금까지 멤리스터 설계에선 양극 측과 음극 측 스위칭 그러니까 중개 역할을 하는 전도 채널을 제대로 작동시키는 게 어렵고 신뢰도가 저하되는 원인이 되어왔다. 하지만 MIT 연구팀은 금속공학을 통해 멤리스터 양극 축에 사용되는 은, 음극 축에 사용하는 실리콘 양방에 궁합이 좋은 재료로 구리를 뽑아 양쪽 경계에 적층시켜 더 좋은 전도 채널 안정화에 성공했다고 한다.

이렇게 만든 칩 첫 번째 테스트로 캡틴아메리카 방패를 그레이 스케일 이미지로 재현하는 실험을 실시했다. 이는 각 멤리스터 이미지를 구성하는 픽셀에 할당하고 색상 강도를 상대적으로 변조하는데 적용했다. 멤리스터는 각각 픽셀 정보를 기억하고 칩은 기억한 이미지를 여러 번 재현할 수 있게 됐다고 한다.

연구팀은 그 밖에도 MIT 학내에 있는 사진을 기억했다가 이를 흐리거나 선명하게 하는 처리를 정밀하게 할 수 있었다고 한다. 연구팀은 지금까진 소프트웨어로 존재하던 인공 시냅스망을 현실적인 신경망 하드웨어로 구축하려 한다며 이는 미래에는 휴대용 AI 시스템에 활용할 수 있을 것이며 이 기술을 발전시키면 강력한 이미지 인식 작업 성능을 갖게 될 것이라고 설명했다. 또 언젠가 슈퍼컴퓨터와 인터넷 클라우드에 연결하지 않고도 이런 종류 작업을 수행하는 인공두뇌를 갖고 다닐 수 있게 될지도 모른다고 덧붙였다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.

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