인간의 뇌 구조를 모방한 반도체가 있다?!

인간의 뇌 구조를 모방한 반도체가 있다?!

알파고 VS 이세돌의 바둑 대결 기억하시나요? 전 세계의 이목이 집중되었던 이유는 바로 알파고라는 인공지능(AI)과 인간의 대결이었기 때문입니다. 4차 산업혁명으로 인해 인공지능 기술이 발전하여 현재, 우리는 인공지능 시대에 살고 있다고 해도 과언이 아닙니다. 인공지능 시대가 오면서 일상생활 속에 자주 사용되는 반도체의 개발도 필요해졌는데요, 이에 차세대 인공지능형 반도체인 ‘뉴로모픽 반도체’가 개발되었습니다. 이름도 생소한 ‘뉴로모픽 반도체’란 과연 무엇인지, 어떠한 특징을 가졌는지 함께 알아볼까요?

SK Careers Editor 이현정

 

 

 

 

 

뉴로모픽 반도체란 인간의 뇌 구조를 모방해 만든 인공지능형 반도체입니다. 그렇다면 왜 인간의 뇌 구조를 모방하였을까요? 바로, 기존의 컴퓨팅이 수행하는 ‘직렬적 처리’를 인간의 뇌 구조를 모방한 ‘병렬적 처리’로 바꾸기 위해서입니다. 인공지능의 발전으로 방대한 데이터의 빠른 연산과 처리가 필요했지만, 직렬적 처리는 속도가 저하되어 많은 문제점이 발생하였습니다. 이에 뇌에서 빠른 속도로 이루어지는 병렬적 처리를 모방한 반도체가 개발된 것이죠! 그림을 통해 자세히 살펴봅시다.

 

 

 

기존의 폰노이만 구조는 중앙처리장치(CPU)와 저장장치(메모리)가 구분된 구조였습니다. 따라서 CPU와 저장장치 사이에 하나의 길만 존재하기 때문에 명령어와 데이터를 동시에 처리할 수 없고 하나의 명령어만 처리할 수 있다는 단점이 존재했습니다. 반면에, 뉴로모픽 반도체의 구조는 CPU와 메모리가 아닌 인간의 뇌 신경망을 모방한 뉴런과 시냅스로 구성된 병렬적인 구조를 가집니다. 이에 여러 가지의 길이 유기적으로 연결되어 연산과 저장이 동시에 이루어질 수 있는 구조가 되었습니다.

 

 

 

뉴로모픽 반도체의 장점은 다음과 같습니다.

 

(1) 적은 전력으로도 복잡한 연산과 처리가 가능하다.

기존의 폰노이만 구조는 대용량의 정보를 처리할 때 많은 전력이 소모되는 한계가 존재했습니다. 하지만 뉴로모픽 반도체는 병렬적 구조로 되어 있기 때문에 적은 전력으로도 대용량의 정보를 처리할 수 있다는 장점이 있습니다. 실제로 이세돌과 알파고의 대결에서 이세돌의 두뇌는 ‘바둑을 둔다’는 동일한 활동을 하면서도 알파고가 소비한 전력의 0.01%인 20W의 전력밖에 소모하지 않았습니다. 이와 같은 뇌의 구조를 모방하였기 때문에 뉴로모픽 반도체의 전력 소모도 적다고 할 수 있습니다.

 

(2) 인식, 패턴 분석까지 가능하다.

뉴로모픽 반도체는 기존 반도체의 구조와 달리 뉴런과 시냅스로 구성됩니다. 이에 사람이 기억하는 원리처럼 신호를 주고받는 데 따른 잔상으로 데이터를 저장하기 때문에, 패턴을 인식하여 이미지, 영상, 소리, 냄새 등을 인식할 수 있습니다.

 

하지만 아직까지 뉴로모픽 반도체의 단점도 분명하게 나타납니다.

 

(1) 정확도가 부족하다.

인공지능망(AI)을 사용하는 딥러닝과 비교하였을 때 정확도가 떨어진다는 것이 단점입니다. 딥러닝의 복잡한 알고리즘을 따라가지 못해 해당 부분에 있어서는 기술 개발이 더욱 필요하다고 할 수 있습니다.

 

(2) 구조를 구현하기 위해서는 가격이 비싸다.

기존의 컴퓨팅 구조에 비해 뉴로모픽 반도체는 많은 수의 인공 뉴런을 필요로 합니다. 이에 병렬적인 구조와 많은 수의 인공 뉴런을 구현하기 위해서는 가격이 비싸다는 것이 단점입니다.

 

 

 

뉴로모픽 반도체는 차세대 기술로 활용될 것이라는 기대효과가 있습니다. 자동차 운전시스템, 얼굴 및 물체 인식, 무인기 등 인공지능이 활용될 차세대 산업 전반에서 폭넓게 활용될 것으로 기대됩니다.

 

 

 

 

 

 

일상생활 속에서 인공지능을 접하는 순간들이 많아지고 있습니다. 이처럼 인공지능이 무궁무진으로 발전하고 있어 활용 분야가 넓어지고 있습니다. 이번 시간에, 편리함을 가져다주는 반도체와 이러한 인공지능이 만나 개발된 뉴로모픽 반도체에 대해서 알아보았습니다. 뉴로모픽 반도체에 대해서 알아가면서 또 다른 차세대 기술에는 어떤 것이 있을지 생각해보시는 시간이 되었으면 좋겠습니다!