서울대 박남규교수 연구팀이 인공지능 구현을 위한 뉴로모픽 광(光)뉴런 소자설계에 성공했다.

과학기술정보통신부는 고속 연산 인공지능 구현을 위해, 두뇌의 기본 단위인 뉴런의 동작을 빛의 흐름으로 모사하는 데 성공했다고 4일 밝혔다.

이는 기존 반도체의 한계를 넘는, 초고속-저전력 뉴로모픽 반도체 소자 개발의 전기가 되는 연구성과다. 어드밴스드 사이언스(Advanced Science, IF=12.441) 온라인판에 지난 3일 게재됐다.

뇌의 뉴런 세포는 신경계의 단위 프로세서로, 인간의 학습과 기억 능력은 뉴런 세포의 신호 처리 기능이 신경망을 통해 연계돼 구현된다.

소프트웨어적 접근 이외에도 안정적·효율적 인공지능을 구현하기 위해, 뉴런의 동작과 네트워크 자체를 하드웨어적으로 모사한 인공지능 전용 뉴로모픽 칩의 개발도 필수적이다.

뉴로모픽(Neuromorphic)기술은 생물학적 신경계 시스템에서의 신호 처리를 반도체와 광학 분야 등의 하드웨어 시스템을 통해 모사하는 기술을 의미한다.

연구진은 빛의 세기에 따라 입력값과 출력값이 달라지는 비선형성을 갖는 메타물질을 개발했다. 이를 두뇌내 뉴런과 같은 나트륨 채널과 칼륨 채널에 대응시켜, 뉴로모픽 광소자에서의 신경 신호 처리를 광속으로 구현하는데 성공했다.

특히 전기 신호가 외부 잡음에도 흔들림 없이 안정적 세기를 유지하는 등, 다양한 기능을 빛의 흐름으로 구현할 수 있다는 것도 확인했다. 이는 세계 최초로 초고속 뉴런 모사 광소자의 설계 개념을 정립한 것이다.

박남규 교수는 "초고속 뉴로모픽 소자와 인공지능 개발에 첫걸음이 되는 것은 물론 안정성을 갖는 레이저 등에도 응용이 가능하다"고 말했다.