인터넷 연결 없이 작동하는 인공지능 컴퓨터 개발

UCF 연구팀, 인간의 뇌처럼 작동하는 회로 내장 AI 개발 중
먼 곳에 떨어진 사람 찾아내고, 노인 건강 돌봄이 수행 가능
1인치 크기의 미세한 직사각형 칩 위에 복잡한 뇌신경 구현

UCF 연구진이 인터넷 연결이 필요없는 인공지능 컴퓨터를 개발 중이다. (사진=셔터스톡)

과학자들이 우주와 같이 인터넷이 연결되지 않은 지역에서도 작동하는 인공지능을 개발 중이다.

센트럴 플로리다 대학(UCF)의 연구원들은 인터넷에 연결하지 않고도 어디서든 인공지능을 작동시킬 수 있는 뇌와 같은 장치를 개발하고 있다고 최근 미국 인공지능 전문매체인 MarkTechPost가 보도했다.

AI 처리를 실행하거나 비지도 학습을 수행하기 위해선 복잡한 계산이 필요하다. 이를 위해 AI는 현재 외부 서버와의 연결에 의존해 '헤비 컴퓨팅'을 하고 있다. UCF 연구원들이 수행한 연구는 인터넷 연결이 필요하지 않은 휴대용 가젯처럼 인공지능 회로의 크기와 복잡성을 줄여 내장하는 기술에 관한 것이다.

이 기술은 시리(Siri)나 알렉사(Alexa)와 같은 챗봇들의 자연어 처리(NLP) 시스템부터 로봇공학에 이르기까지 다양한 분야에 적용할 수 있다. 일례로 로봇이 먼 곳에 갇힌 사람의 위치를 찾아 구조하거나, 노인들의 건강을 지속적으로 감시하고 이상이 생겼을 때 대처하는 등의 수많은 일을 가능케 해준다. 또 다른 고급 응용 프로그램들의 경우 멀리 떨어진 지구의 구석이나, 심지어 다른 행성에서도 사용될 수 있다.

멤리스터로 뇌신경 구현 가능

이 새로운 연구는 뉴로모픽 컴퓨팅(Neuromorphic computing) 또는 뉴로모픽 공학(Neuromorphic engineering)의 한 연구 분야다. 이는 뉴런의 형태를 모방한 회로를 만들어 인간의 뇌 기능을 모사하려는 공학 분야로 알려져 있다.

멤리스터(Memristor, 메모리와 레지스터의 합성어로 이전의 상태를 모두 기억하는 메모리 소자)는 시냅스 및 뉴런 구현의 복잡성을 감소시키는 작은 성과를 보였고 이로써 뇌에서 영감을 받은 컴퓨팅은 수년 동안 인기를 끌었다.

이 뉴로모픽 컴퓨팅을 위한 투명하고 유연한 초박형 멤리스티브 시냅스는 장치 통계 분산에 대한 지식이 아직 충분하지 않지만 2차원(2D) 재료를 사용해 실현됐다.

초소형 칩의 개발로 인터넷 없이도 작동하는 AI 컴퓨팅이 가능해졌다. (사진=셔터스톡)

연구원들에 따르면 이 복잡한 신경 형태 혹은 뇌와 같은 장치는 폭이 약 1인치인 미세한 직사각형 칩 위에 만들어진다. 다른 곳에서 비슷한 기술을 생산하려고 시도했다는 사실에도 불구하고 UCF가 개발한 이 장치들은 독특한 디자인과 나노 크기의 부품들로 인해 더 신뢰할 수 있다고 그들은 자부한다.

UCF 연구원들은 “AI가 이 기기들 덕분에 인터넷에 연결할 필요 없이 작동할 수 있을 것”이라고 밝혔다. UCF 연구진은 이를 다른 기판 위에서 키운 뒤 옮기는 대신 메인 칩에서 직접 개발하는 방법을 택했다. 이들은 동일한 플랫폼에서 제조되며 이전에 사용할 때 발생하는 화학 유도 수차를 감소시킨다.

결과적으로 연구원들은 이 대체 접근법을 사용해 전류가 장치를 통과하는 방식을 수정했다. 이렇게 하면 장치 가변성이 낮아져 장치 신뢰성이 향상된다. 연구원들은 “이 칩들은 향후 10년 동안 현대 기술에 사용될지도 모른다”고 밝혔다.

그리고 다음 단계로 이미지 인식과 같은 새로운 응용 프로그램을 허용하는 장치로 네트워크를 만드는 기술들을 개발할 것이라고 덧붙였다.

뉴로모픽 컴퓨팅의 첫 단계

한편 센트럴 플로리다 대학(UCF) 대학신문 UCF 투데이에 따르면 지난해 10월 22일 이 대학 연구원들은 인간의 시력에 사용되는 뇌 세포의 신경 경로를 모방하는 나노 크기의 장치를 만들었다. 이 장치는 로봇들이 사람처럼 생각하도록 돕는 것으로, 인간 두뇌의 처리 및 기억 저장 능력과 경쟁할 수 있는 시스템을 개발하는 것이다.

여기에 기반이 되는 뉴로모픽 컴퓨팅은 1980년대 후반에 생체 시스템에서 발견되는 신경학적 구조를 본떠 전자 아날로그 회로를 만들 목적으로 개발됐다. "이것은 정보를 동시에 처리하고 암기할 수 있는 컴퓨터 프로세서인 뉴로모픽 컴퓨터를 개발하기 위한 초보 단계"라고 이 연구의 주요 저자인 UCF 나노과학 기술 센터와 재료과학공학과 부교수인 제이안 토마스(Jayan Thomas)는 말했다.

"이를 통해 처리 시간과 거기에 필요한 에너지를 줄일 수 있고, 미래의 어느 순간에 이 발명은 인간처럼 생각할 수 있는 로봇을 만드는 데 도움이 될지도 모른다”고 그는 덧붙였다.

조행만 객원 기자 chohang5@kakao.com

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