KAIST 연구팀이 기존 컴퓨터 구조의 한계를 뛰어넘는 '뉴로모픽 반도체' 기반 통합 시스템을 개발했다고 17일 밝혔다.

KAIST 최신현·윤영규 전기전자공학부 교수 공동연구팀은 뇌의 정보 처리 방식을 모방한 멤리스터 기반 초소형 컴퓨팅 칩 개발에 성공했다.

뉴로모픽 반도체는 신경세포 뉴런을 모방한 것으로 사람의 사고 과정과 비슷한 방식으로 정보를 처리가 가능하다. 기존 뉴로모픽 소자에서 발생하던 오류를 스스로 학습하고 수정할 수 있는 능력도 갖췄다.

연구팀이 개발한 컴퓨팅 칩은 기존 시스템이 처리하기 어려웠던 복잡한 데이터를 실시간으로 분석·학습하며 환경 변화에도 적응할 수 있다.

예를 들어 칩은 움직이는 물체를 배경에서 자동으로 분리하며 시간이 지날수록 정확도를 높인다. 실험 결과, 이 칩은 컴퓨터 시뮬레이션 수준의 실시간 영상 처리 정확도를 달성했다.

핵심은 멤리스터다. 이 차세대 반도체 소자의 가변 저항 특성은 신경망의 시냅스 역할을 대체할 수 있어 우리 뇌세포처럼 데이터 저장과 연산을 동시에 수행할 수 있다.

연구팀은 저항 변화를 정밀하게 제어할 수 있는 고신뢰성 멤리스터 설계와 복잡한 보정 과정을 배제한 효율적인 시스템을 구축했다.

연구팀은 뉴로모픽 반도체 기술의 상용화 가능성을 검증했다.

이제는 의심스런 활동을 즉시 인식하고 포착할 수 있는 스마트 보안 카메라, 실시간으로 건강 데이터를 분석하는 의료기기 등 다양한 분야에 적용이 가능해졌다.

정학천 연구원은 "이 기술은 데이터 저장과 연산 과정이 뇌의 정보 처리 방식을 닮았다"며 "AI 작업을 클라우드 서버에 의존하지 않고 로컬에서 처리해 속도와 에너지 효율성을 높이고, 사생활 보호까지 강화할 수 있다"고 말했다.