작성일 : 19-02-11 18:40
KAIST 최성율 교수팀 연구···인간 뇌 모사 뉴로모픽 칩 상용화에 활용 가능 , 뉴로모픽 칩의 시냅스 구현
 글쓴이 : happy
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인간의 뇌를 모사한 인공지능 컴퓨팅 칩인 뉴로모픽 칩 상용화에 활용될 수 있는 기술이 나왔다.

KAIST(총장 신성철)
최성율 전기·전자공학부 교수 연구팀멤리스터(Memristor) 소자의 구동 방식을 아날로그 형태로 변화해 뉴로모픽 칩의 시냅스로 활용할 수 있는 기술을 개발했다고 10일 밝혔다. 

사람 뇌를 닮은 반도체로 알려진 뉴로모픽 칩은 기존 반도체 칩이 갖는 전력 확보 문제를 해결할 수 있고, 데이터 처리 과정을 통합할 수 있어 차세대 기술로 주목받고 있다.

멤리스터메모리와 레지스터의 합성어로, 메모리와 프로세스가 통합된 기능을 수행할 수 있다.

특히 뉴로모픽 칩 내부에 물리적 인공신경망을 효과적으로 구현할 수 있는 크로스바 어레이(crossbar array) 제작에 최적인 소자로 알려져 있다.

물리적 인공신경망은 뉴런 회로와 이들의 연결부인 시냅스 소자로 구성되는데 뉴로모픽 칩 기반의 인공지능 연산을 수행할 때 각 시냅스 소자에서는 뉴런 간 연결 강도를 나타내는 전도도 가중치가 아날로그 데이터로 저장·갱신돼야 한다.

기존 멤리스터들은 대부분 비휘발성 메모리 구현에 적합한 디지털 특성을 가져 아날로그 방식 구동에 한계가 있었고, 시냅스 소자로 응용하기 어려웠다.

최 교수 연구팀은 플라스틱 기판 위에 고분자 소재 기반의 유연 멤리스터를 제작하면서 소자 내부에 형성되는 전도성 금속 필라멘트 크기를 금속 원자 수준으로 얇게 조절하면 멤리스터 동작이 디지털에서 아날로그로 변하는 것을 발견했다.

연구팀은 이를 이용해 멤리스터의 전도도 가중치를 연속적, 선형적으로 갱신하고, 기계적 변형 상태에서도 정상 동작하는 유연 멤리스터 시냅스 소자를 구현했다.

유연 멤리스터 시냅스로 구성된 인공신경망은 학습으로 사람의 얼굴을 인식해 분류하고 손상된 얼굴 이미지도 인식했다. 

최 교수는 "멤리스터 소자의 구동 방식이 디지털에서 아날로그로 변화되는 주요 원리를 알아내 멤리스터 소자들을 디지털 메모리나 시냅스 소자로 응용할 수 있게 됐다"며 "고성능 뉴로모픽 칩 개발 가속화에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 글로벌프론티어사업 중 나노기판소프트일렉트로닉스 연구단의 지원을 받았다. 

연구에는 장병철 박사, 김성규 박사, 양상윤 연구교수가 공동 1 저자로 참여했으며, 미국 노스웨스턴 대학, KAIST 임성갑 교수가 공동으로 수행했다.

연구 결과는 나노과학 분야 국제 학술지 '나노 레터스(Nano Letters)'의 지난 달 4일 온라인판에 게재됐다. 
플라스틱 기판 위에 제작된 유연 멤리스터 시냅스 소자 모식도.<자료=KAIST 제공 >플라스틱 기판 위에 제작된 유연 멤리스터 시냅스 소자 모식도.<자료=KAIST 제공>