“인공지능 시스템 개발 기여할 것” 지스트 이병근 교수팀, 멤리스터 활용 인공신경망 세계 최초 구현 박은성 기자 pes@kjdaily.com

2014년 10월 15일(수) 19:55

“시각 기능을 지닌 뇌신경 모방 시스템의 상용화와 인공지능 시스템 개발에 기여할 것으로 기대됩니다.”

이 지역 대학 연구진이 인공신경망 개발에서 사람의 시냅스 역할을 할 소자로 주목받고 있는 멤리스터(Memristor)를 활용한 학습능력을 지닌 뉴로모픽(neuromorphic) 화상(畵像) 인식 시스템을 개발해 주목을 끌고 있다.

그동안 비슷한 기술을 소프트웨어로 구현한 사례는 있었지만 실제 기판 위에 하드웨어로 구현한 것은 이번 연구가 세계 처음이다.

주인공은 지스트(GIST·광주과학기술원) 기전공학부 이병근(사진) 교수.

15일 지스트에 따르면 이 교수가 주도하고 추명래 박사과정생(제1저자)이 수행한 연구팀은 멤리스터와 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS) 소자를 단일 기판 위에 나란히 부착해 학습이 가능한 뉴로모픽 화상인식 시스템을 세계 최초로 구현했다.

멤리스터는 메모리(memory)와 레지스터(resistor)의 합성어로 소자를 통과한 전하의 양에 비례해 저항이 선형적으로 변하는 소자이다. 신경세포들 사이의 접합 부분인 시냅스를 대체할 수 있는 소자로 주목받고 있다.

또 뉴로모픽은 뇌가 정보를 처리하는 과정을 인위적으로 모방하는 것으로 일반적으로 뇌는 매우 적은 에너지를 가지고 정보를 빠르게 처리할 수 있는 매우 효과적인 정보처리 시스템이다.

인공신경망 개발은 현재 디지털 신호처리에만 의존하고 있는 전자기기 등의 정보 처리 시간을 대폭 감소시킬 수 있는 방법으로 주목받아 왔으며, 기존의 인공신경망 하드웨어 구현은 대부분 CMOS 공정을 통해 개발돼 왔다.

하지만 CMOS 공정에서는 시냅스 구현에 필요한 다수의 트랜지스터가 인공신경망의 효율을 감소시키기 때문에, 시냅스 역할을 대신할 소자로서 멤리스터에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있다.

이에 따라 이 교수팀은 먼저 사람의 ‘눈’에 해당하는 CMOS 이미지 센서를 만들고, CMOS 뉴런과 멤리스터를 이용해 정보를 처리하고 기억하는 인공신경망을 제작했다. CMOS 이미지 센서와 인공신경망은 인쇄 회로 기판 위에서 뉴로모픽 화상인식 시스템으로 통합돼 구동하게 된다.

이병근 교수는 “이번 연구는 이론적 연구에만 머물러 있던 멤리스터 소자의 시냅스 대체 가능성을 실제로 증명한 것”이라며 “CMOS 공정의 기술적 한계로 인해 한계에 다다른 인공지능 시스템 개발에 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.

한편 이번 연구는 한국연구재단의 미래융합파이오니어사업의 지원을 받아 진행됐으며, 지난달 전기전자 분야에서 가장 권위 있는 학술지인 국제전기전자기술자협회(IEEE) 산업 전자 학술지 온라인판에 게재됐다. /박은성 기자 pes@kjdaily.com