인간 뇌 모방한 '뉴로모픽 신경망', 컴퓨팅 난제 해결했다

생물의 뇌를 모방한 뉴로모픽 신경망을 활용한 연구 결과를 담은 '나노 레터스' 표지. KAIST 제공 국내 연구진이 뇌를 모방한 ‘뉴로모픽’ 신경망을 활용해 컴퓨팅 난제를 해결했다. 뉴로모픽 신경망이 다양한 분...

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생물의 뇌를 모방한 뉴로모픽 신경망을 활용한 연구 결과를 담은 '나노 레터스' 표지.

국내 연구진이 뇌를 모방한 ‘뉴로모픽’ 신경망을 활용해 컴퓨팅 난제를 해결했다. 뉴로모픽 신경망이 다양한 분야에서 활약할 가능성을 확인했다.

KAIST는 최양규 전기및전자공학부 교수 연구팀이 실리콘 바이리스터 소자로 생물학적 뉴런의 상호작용을 모방한 뉴로모픽 진동 신경망을 개발했다고 3일 밝혔다. 이 진동 신경망은 경계선 인식 기능을 구현하고 컴퓨팅 난제 중 하나인 ‘그래프 색칠 문제’ 해결 시스템도 구축하는 데 성공했다.

이번에 구현된 뉴로모픽 진동 신경망은 신경세포의 상호작용을 모방한 인공 신경망이다. 기본단위에 해당하는 진동자의 연결 동작을 이용해 신호의 크기가 아닌 진동을 통해 연산을 수행하기 때문에 전력 소모가 적다는 게 장점이다.

연구팀은 실리콘 기반 진동자를 이용해 진동 신경망을 개발했다. 축전기를 이용해 두 개 이상의 실리콘 진동자를 연결하면 각각의 진동 신호가 상호작용해 시간이 경과하면서 동기화된다.

연구팀은 이를 통해 컴퓨팅 난제 중 하나인 그래픽 색칠 문제를 해결했다. 그래프의 각 정점에 서로 다른 색을 할당해야 하는 난제다. 색깔 구분 문제는 방송국 주파수가 겹쳐 난시청 지역이 발생하지 않도록 주파수를 할당하는 작업 등 다양하게 응용되고 있다.

연구팀은 제조 관점에서 복잡한 회로나 기존 반도체 공정과 호환성이 낮은 소재 및 구조 대신 현재 반도체 산업체에서 사용되는 실리콘 관련 소재 및 공정만으로 진동 신경망을 구축했다고 밝혔다. 양산에 바로 적용 가능하다는 장점이 있다.

연구팀은 "개발된 진동 신경망은 복잡한 컴퓨팅 난제를 계산할 수 있는 뉴로모픽 컴퓨팅 하드웨어로 자원 분배, 신약 개발, 반도체 회로 설계 및 스케줄링 등에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다ˮ고 설명했다. 이번 연구는 국제학술지 ‘나노 레터스’에 지난달 게재됐다.