저전력·고효율 인공뉴런소자 개발…차세대 인공지능 '열쇠'

저전력·고효율 인공뉴런소자 개발…차세대 인공지능 '열쇠'
KIST 연구진, 3단자 OTS소자로 인간 두뇌 모사…"생명·안전 분야 기여"


(서울=연합뉴스) 조성흠 기자 = 국내 연구진이 인간 신경계를 모방한 '인-센서 컴퓨팅'의 핵심 기술을 개발했다고 한국과학기술연구원(KIST)이 6일 밝혔다.
인-센서 컴퓨팅은 전력과 통신망 의존도가 큰 기존 인공지능(AI) 기술을 극복하기 위해 자연 상태의 저전력·고효율 컴퓨터라 할 수 있는 인간 신경계의 정보처리 메커니즘을 모방한 차세대 AI 기술이다.
KIST에 따르면 이 기관 인공뇌융합연구단 이수연 박사팀이 인-센서 컴퓨팅 실용화를 위해 필요한 '인공감각 뉴런소자' 개발에 성공했다.
뉴런은 눈·코·입·귀·피부 등 인간의 감각기관이 받아들이는 방대한 외부 자극을 일차적으로 '스파이크(spike) 정보'로 정제해 두뇌가 인지·학습·추론·예측·판단 등 복잡한 작업을 적은 에너지로도 신속하게 통합 수행하는 데 중요한 역할을 한다.
연구진은 2단자로 구성된 OTS(Ovonic Threshold Switch) 소자가 전압에 따라 저항 상태가 변하는 특성을 이용해, 입력 신호가 특정 세기를 넘을 때 스파이크 신호를 발생하는 뉴런의 동작을 흉내내는 인공 뉴런소자를 개발했다.
나아가 감각기관에 입력되는 방대한 데이터에서 빠르게 패턴을 찾아내 추상화하는 뉴런의 작동을 모사하기 위해 전압을 제어할 수 있는 3단자 OTS 소자를 개발했다.
또한 3단자 OTS 소자의 제3전극에 외부 자극을 전압으로 변환하는 센서를 연결함으로써 외부 자극에 따라 스파이크 신호의 형태가 달라지는 감각 뉴런소자를 구현했다.
실제로 연구진은 이 3단자 OTS 소자를 광전 변환 센서와 연결해 인체 감각기관의 정보처리 방식을 흉내 내는 인공시각 뉴런소자를 구현하는 데 성공했다.
이 뉴런소자를 두뇌의 시각 중추를 모사한 인공 신경망과 연결한 뒤 폐의 엑스레이 이미지를 학습시킨 결과, 86.5%의 정확도로 코로나19와 바이러스성 폐럼을 구별하는 것을 확인했다.

KIST 인공뇌융합연구단 이수연 단장은 "이번에 개발한 인공감각 뉴런소자가 의료영상 진단시스템 개발, 맥박이나 혈압의 시계열 패턴 분석을 통한 급성 심장질환의 예측, 가청 주파수 바깥의 진동을 감지해 건축물 붕괴 사고나 지진, 쓰나미 등을 예방하는 초감각의 구현 등 생명·안전과 관련한 다양한 사회 문제 해결에 많은 기여를 할 것"이라고 말했다. 이번 연구 결과는 나노 분야 저널인 '나노 레터스' 최신호에 게재됐다.
josh@yna.co.kr
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