인간 두뇌에서 시각 정보처리를 담당하는 신경망의 동작을 모사할 수 있는 신경세포모방소자를 반도체성 탄소나노튜브를 이용해 제작했다. 종이, 플라스틱 등 휘어지는 기판 위에서도 제작이 가능해 다양한 응용분야에 적용이 가능하다.© News1

인간처럼 스스로 학습하고 판단하는 인지능력을 갖춘 인공두뇌시스템이 국내연구진에 의해 개발됐다.

한국연구재단은 최성진 국민대 교수, 김성호 세종대 교수 공동 연구팀이 탄소나노튜브를 기반으로 뇌의 신경세포처럼 작동하는 신경세포모방소자를 개발했다고 23일 밝혔다.  인공두뇌시스템이란 인간 두뇌의 신경계에 존재하는 생물학적 구조를 모사하는 전자회로를 뜻하며 최근에는 학습 알고리즘을 더해 인공지능 구현까지 목표로 하고 있다.  

기존 컴퓨터가 정보를 0과 1의 디지털 방식으로밖에 인식할 수 없었던 것과 달리 신경세포모방소자는 신경세포의 전기적 특성을 모사해 사람의 뇌처럼 아날로그 방식으로 정보를 처리하고 학습할 수 있도록 고안됐다.  

연구팀은 개발된 신경세포모방소자에 인간 두뇌에서 시각 정보 처리를 담당하는 신경망의 학습 알고리즘을 적용, 사람의 실제 필기체를 어떻게 인식하는지 시뮬레이션을 통해 확인했다. 그 결과 완성된 인공두뇌시스템은 수만 번의 반복 학습을 통해 사람의 다양하고 서로 다른 필기체 이미지를 기억하고 구별할 수 있는 것으로 나타났다. 이는 기존 컴퓨터가 소프트웨어로 이미지를 구별한 것과 달리 하드웨어 자체가 이미지를 학습하고 판단할 수 있게 된 것이다.  

특히 기존에 비해 신경세포모방소자의 아날로그 동작 특성이 10배 이상 개선돼 사람 필기체의 이미지 패턴에 대한 인식의 정확도가 80% 정도로 나타났다. 또한 누설전류의 감소로 전력소모도 기존 대비 100분의 1 이하로 크게 줄어들 것으로 예상된다고 연구팀은 설명했다.

김성호 교수는 “이번 연구성과는 알파고처럼 기존 컴퓨터에 새로운 소프트웨어를 탑재해 구현하는 것이 아니라 하드웨어 자체가 인간의 뇌처럼 동작하도록해 인공지능 기술의 또 다른 길을 연 것에 의미가 있다”면서 “앞으로 스마트 로봇, 무인자동차, 사물인터넷 등 지능형 시스템에 적용해 적은 전력소모만으로 인공지능을 구현할 수 있는 핵심 스마트 부품으로 응용이 가능해 질 것”이라고 말했다.

이번 연구성과는 나노공학 분야 국제학술지 에이씨에스 나노(ACS Nano) 2월 21일자에 게재됐다.  

인간 두뇌의 신경세포인 뉴런과 시냅스의 동작과 구성을 모사한 회로 시스템을 구현하고 학습 알고리즘을 적용해 사람의 필기체 이미지를 반복 학습시켰다. 6만 번의 반복 학습을 통해 인공지능시스템은 사람의 다양한 필기체 이미지를 기억하고 이를 바탕으로 사람의 필기체 이미지가 무엇을 뜻하는지 구별할 수 있게 됐다. © News1

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