색상과 형태 동시에 인식하는 시신경 모방 소자 개발

2018.12.09 19:16
시냅스 모방 반도체 소자와 광 반도체 센서를 결합시켜 다양한 색상에 따라 다른 시냅스 특성을 보이는 한 단계 진보된 시신경 모방 광시냅스 소자를 만들었다. -사진 제공 한국연구재단
시냅스 모방 반도체 소자와 광 반도체 센서를 결합시켜 다양한 색상에 따라 다른 시냅스 특성을 보이는 한 단계 진보된 시신경 모방 광시냅스 소자를 만들었다. -사진 제공 한국연구재단

색상과 형태를 동시에 학습하고 인지할 수 있는 새로운 반도체 소자가 개발됐다. 인간의 두뇌를 닮은 새로운 미래 컴퓨터에 오감을 느끼는 능력이 더해져 더욱 강력한 정보처리가 가능해질 것으로 기대된다.


박진홍 성균관대 전자전기컴퓨터공학과 교수팀은 신경망을 흉내 낸 시냅스 모방 반도체 소자에 광센서를 결합시킨 ‘시신경 모방 광시냅스 소자’를 개발해 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 11월 30일자에 발표했다. 


시냅스는 신경세포 사이의 접합지점을 의미하는 말로, 시냅스 모방 반도체 소자는 신경세포의 연결을 흉내낸 소자다. 이 소자는 소비 전력은 적으면서 연산 기능은 뛰어나 차세대 정보처리 칩으로 널리 연구되고 있는 두뇌 모방 칩(뉴로모픽 칩)의 핵심 부품으로 꼽힌다. 


박 교수팀은 기존의 시냅스 모방 반도체 소자가 기본적인 시냅스 동작을 하는 소자를 만드는 데 치중해 있어, 이미지의 형태 정보만 학습하고 인지하는 등 활용이 제한적이라는 사실을 개선했다. 


먼저 시냅스 모방 반도체 소자와 광 반도체 센서를 결합했다. 원자 두께만큼 얇은 1차원 나노판상 구조를 갖는 질화붕소와 텅스텐 다이셀레나이드를 수직으로 쌓아 올린 뒤, 위에 시냅스 모방 반도체와 광 반도체 센서를 같이 설치했다. 


그 결과 다양한 색상에 따라 다른 시냅스 특성을 보이는 시신경 모방 광시냅스 반도체 소재를 완성했다. 이어 이들을 신경망으로 만들어 색상과 형태를 동시에 학습하고 인지하는 실험에 성공했다. 장기기억을 강화하거나 약화시킬 때에도 우수한 성능을 보였다.


박 교수는 “빛 감지 반도체 소자 외에 다양한 신호 감지 반도체 소자를 결합해 인간의 오감 신경계를 모방하고, 이를 바탕으로 대량의 복잡한(비정형) 정보를 효율적으로 처리할 수 있을 것으로 예상한다”며 “인공신경망 기반 차세대 컴퓨터 발전에 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.
 

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