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정보 (및 수학) 뇌에서 영감받은 칩을 만드는 방법
2015.05.31 18:48
뇌에서 영감받은 칩을 만드는 방법http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?cn=GTB2015050177&service_code=03 |
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| KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-05-14 | |
| 멤리스터는 2008년 이후에 존재한 이국적인 전자기기로서 두뇌로부터 디자인 포인트를 얻게 된 칩을 만드는데 사용되고 있다. 프로토타입 칩은 단순한 흑백 패턴을 인식하는 것보다 더 어려운 것들을 하도록 학습되지는 않았다. 그러나 더 크고, 더 복잡한 버전들은 언어, 영상 및 우리 주변의 세계를 컴퓨터가 더 잘 이해하도록 만들어주게 될 것이다. 산타 바라라 캘리포니아대학교(University of California, Santa Barbara)와 스토니브룩스대학교(Stony Brook University)의 연구원들이 개발한 칩의 회로들은 디지털 논리 회로가 아닌 단순화된 형태인 뉴런과 생물학적인 두뇌의 시냅스를 모방한 요소들을 가지고 데이터를 처리하게 된다. 이러한 네트워크가 새로운 데이터에 노출될 때, 연결된 뉴런은 서로서로 뉴런의 영향을 조절할 수 있는 시냅스처럼 학습되게 된다. 인공지능 네트워크의 소프트웨어 버전들은 오랫동안 존재해왔으며, 최근에 구글, 페이스북과 같은 회사를 통해서 음성 및 얼굴 인식에 대한 기술혁신이 만들어지고 있다. 그러나 이와 같이 시뮬레이션된 신경 네트워크는 기존의 컴퓨터에 많은 부담을 주는 것이다. 대규모 신경네트워크가 유튜브 영상으로부터 고양이를 인식하도록 학습된 구글의 실험은 3일 이상의 기간 동안에 만 6천개 프로세서에서 구동되었다. 그 대신에 칩 위에서 신경네트워크를 물리적으로 구성하는 것은 더 파워 효율적이며, 실용적으로 이러한 종류의 정보처리를 만들어내는 것이다. 이러한 칩들은 예를 들어 더 스마트해지는 모바일 로봇이 가능하도록 해줄 것이다. 뇌에서 영감을 받은, 즉, 뉴로모픽칩은 이전에도 만들어졌으며, IBM은 이것을 상업화하려고 시도하고 있다. 그들은 일반적으로 동일한 실리콘 트랜지스터와 평범한 컴퓨터 프로세서를 구성하는 디지털 회로를 사용하였다. 그러나 디지털 구성요소들은 시냅스를 모방하는데 적합하지 않다고 산타바바라 캘리포니아대학교의 Dmitri Strukov 교수가 말했다. 그는 새로운 멤리스터칩에 대한 연구팀을 이끌고 있다. 많은 트랜지스터와 디지털 회로들은 단일 시냅스를 표현하는 것이 필요하다. 그러나 100개 중에서 각각 또는 UCSB칩 위의 이러한 시냅스들은 단일 멤리스터만을 사용하여 표현하는 것이 가능하다. “생물학적인 시냅스는 아날로그적인 메모리기기이다. 그러나 기존의 기술을 가지고 초소형이며, 에너지 효율적인 방법을 통해 실현할 수 있는 좋은 방법은 없다. 멤리스터 자체는 아날로그적인 메모리기기이기 때문에 완벽하게 매칭될 수 있다”고 Strukov가 말했다. 새로운 칩에 대한 내용은 오늘자 네이처 저널에 실린 논문에 발표되었다. 이 연구논문에 대한 심사평에서 오스트리아 그라치대학교(Graz University)의 Robert Legenstein 교수는 “이러한 디자인이 대규모 네트워크 크기로 확장될 수 있다면, 미래 컴퓨팅 분야에 영향을 미치게 될 것이다. 그래서 랩탑, 모바일폰 및 로봇이 초저전력 뉴로모픽 칩을 포함하게 되어서 시각, 청각 및 다른 종류의 감각 정보들을 처리할 수 있게 될 것”이라고 말했다. 멤리스터는 1971년에 버클리 캘리포니아대학교(University of California, Berkeley) 전자공학과 Leon Chua 교수가 수학적으로 예측한 것이다. 이것은 2008년에 개발되었다고 발표되었다. 이때 Strukov가 참여한 HP사의 연구원들은 간단한 기기들을 만들었고, 이 기기의 전기적인 저항은 Chua가 예측하여 그들이 이전에 경험했던 전류에 대한 메모리의 종류를 인코딩한 것이었다. 이 기기들은 더 조밀한 데이터 스토리지를 위해 사용될 수 있고, 하드웨어 신경네트워크를 만들 수 있는 잠재력으로서 보여졌다. HP와 메모리 제조업체인 SK 하이닉스는 2010년에 멤리스터 데이터 스토리지를 상업화하기 위해서 시도하였다. HP는 컴퓨터의 기본적인 구조를 근본적으로 재정의할 수 있도록 만들 것이다. 그러나 현재까지 아무도 멤리스터를 가지고 만들지 못했다고 Strukov가 말했다. 그의 연구그룹은 멤리스터를 만드는 과정을 제어하기 위한 방법을 개발하고 있으며, 이것은 이전에 만들어진 것보다 더 신뢰할 수 있는 기기를 만들어낼 수 있을 것이라고 그가 말했다. UCSB 연구그룹이 개발한 간단한 칩은 단지 개념증명이지만 연구원들은 이 기술이 더 대규모이며, 더 강력한 기기로 확장될 수 있을 것이라고 믿고 있다. Strukov는 이 기술이 데이터 스토리지를 위한 멤리스터를 상업화하려고 개발하고 있는 HP, SK 하이닉스와 같은 회사들의 노력에 도움을 줄 수 있게 될 것이라고 말했다. |
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