미국 IBM 연구진이 사람의 뇌 신경세포 구조와 기능을 모방해 적은 에너지를 소비하면서 실시간으로 복잡한 기능을 빠르게 수행할 수 있는 컴퓨터 칩을 개발했다.

미국 캘리포니아주 새너제이에 있는 IBM 연구소의 다르멘드라 모드하 박사팀은 8일 과학전문지 '사이언스'에서 뇌 신경세포처럼 '뉴런'(신경세포)과 뉴런을 연결하는 '시냅스'(신경접합부) 구조로 된 '뉴로시냅틱 칩'(neurosynaptic chip)을 개발했으며 이 칩이 복잡한 영상을 빠르게 처리하는 것을 확인했다고 밝혔다.

연구진이 개발한 뉴로시냅틱 칩은 디지털 뉴런 256개와 신호전달 역할을 하는 디지털 축색돌기 256개로 이루어진 단위소자를 우표 정도 크기의 기판에 가로와 세로 각각 64개씩(4천096개) 배열한 것이다. 이 칩의 제작에는 삼성전자의 28㎚ 회로 제작 기술이 사용됐다.

'트루노스'(TrueNorth)로 명명된 이 뉴로시냅틱 칩에는 54억개의 트랜지스터가 연결돼 있으며 뉴런 104만8천576개, 뉴런들을 연결하는 시냅스 2억5천600만개로 구성된 작은 두뇌처럼 작동하게 돼 있다.

트루노스는 실험에서 400×240화소의 화질로 초당 30프레임씩 움직이는 동영상 속에서 사람이나 자전거 타는 사람 등을 실시간으로 구별해 분류하는 작업을 단 63㎽(1㎽=1천분의1W)의 전력을 소모하면서 수행해냈다.

트루노스가 기존 컴퓨터 칩보다 매우 적은 전력을 소비하면서 복잡한 작업을 빠르게 수행할 수 있는 것은 구조와 작동 방식이 현재 컴퓨터와 달리 인간의 뇌 신경세포를 모방하고 있기 때문이라고 연구진은 설명한다.

현재의 컴퓨터는 수학자 요한 폰 노이만이 제시한 방식으로 중앙처리장치(CPU)가 저장장치(메모리)에 저장된 자료를 불러와 처리하기 작업을 반복하기 때문에 복잡한 작업일수록 시간이 오래 걸리고 에너지 소모가 크게 증가한다.

모드하 박사는 "대뇌피질에서 영감을 얻어 이 칩을 설계했다"며 "기존 컴퓨터가 차례로 계산을 하는 '좌뇌'방식이라면 이 칩은 시각과 후각 등으로 정보를 받아들이고 처리하는 '우뇌'의 감각과정을 모방한 것"이라고 설명했다.

그는 "이 칩이 상업적으로 적용되는 데에는 앞으로 수년이 걸릴 것"이라며 "이 기술은 차세대 컴퓨팅 기술로 사회를 변화시킬 잠재력이 있다. 언젠가 '좌뇌'와 '우뇌' 방식의 컴퓨터가 결합, 성능이 크게 향상될 것"이라고 덧붙였다.