카이스트 연구진, 뉴런과 시냅스를 동시에 모사하는 뉴로모픽 메모리 개발

국내 연구진이 사람의 뇌처럼 학습하고 인지할 수 있는 메모리를 개발해 주목받고 있다.

카이스트 신소재공학과 연구팀은 100㎚(나노미터) 두께의 단일 소자에서 사람 뇌의 뉴런과 시냅스를 동시에 모사하는 뉴로모픽 메모리를 개발했다고 23일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다.

뉴런은 뇌 신경계를 이루는 기본적 단위세포이며 시냅스는 뉴런들끼리 신호를 전달할 수 있도록 하는 다리 역할을 하는 접합 부위이다. 사람의 뇌는 뉴런 1000억 개, 시냅스 100조 개가 복잡한 네트워크로 이뤄져 있다. 사람의 뇌는 이들 둘의 상호관계를 통해 기능과 구조가 외부 환경에 따라 유연하게 변한다. 많은 컴퓨터 과학자나 인공지능 연구자들은 사람의 뇌를 흉내 내려고 하지만 아직 성공하지 못하고 있다.

뉴로모픽 소자는 기존 컴퓨터로는 구현할 수 없는 사람처럼 고도의 뇌 인지 기능을 실현하는 것을 목표로 하고 있다. 이를 위해 CMOS 집적회로와 비휘발성 메모리를 이용하고 있지만 뉴런과 시냅스 기능을 분리해 모사하기 때문에 사람의 뇌처럼 작동하기 힘들다.이에 연구팀은 휘발성 소자로 뉴런을, 비휘발성 상변화 메모리 소자로 시냅스를 모사해 단기 및 장기기억이 공존하는 단일 뉴로모픽 소자를 만드는데 성공했다. 특히 이번에 개발한 소자는 외부 신호 변화에 따라 유연하게 적응하는 가소성도 구현할 수 있는 것으로 확인됐다.

이건재 카이스트 교수는 “사람은 뉴런과 시냅스 상호작용으로 기억, 학습, 인지 기능을 발현하는 만큼 인공지능 개발에서도 사람처럼 이 둘을 통합해 모사하는 것이 필요하다”며 “이번 연구는 인공지능뿐만 아니라 뇌를 역설계하는 연구에도 도움이 될 것”이라고 설명했다.