연세대학교 화공생명공학과 조정호 교수 연구팀은 시냅스 소자의 장점을 극대화하고 폰 노이만 병목현상을 근본적으로 해결하기 위한 이온젤 절연체 기반 다중 신호 병렬처리 시냅스 소자를 개발했다고 23일 밝혔다.

연세대에 따르면 현대 컴퓨터 구조는 연산 장치와 메모리 장치 사이의 직렬적인 데이터 송수신 기반인 ‘폰 노이만’ 구조로 설계됐다. 폰 노이만 컴퓨터 구조는 뛰어난 범용성을 지니고 있어 대부분의 컴퓨터 구조에 적용할 수 있다는 장점이 있지만 직렬적 데이터 송수신으로 인해 고질적인 데이터 병목현상이 존재한다.

최근 인공지능이 도입되며 처리해야 할 데이터양이 기하급수적으로 늘어나고, 물리적 한계로 트랜지스터 성능 개선이 지체되면서 폰 노이만 병목현상의 심각성은 날이 갈수록 커지고 있다.

연구팀은 완성된 이온젤 시냅스 소자를 활용해 변화하는 환경 변수에 내성을 가지는 제어 시스템을 구성했다. 하나의 시냅스 소자에 다양한 센서 신호(온도, 변형)를 입력해 별도의 신호 장치 없이 하나의 합산된 신호를 만들어내, 주변 환경의 변화에 무관하게 소프트 액추에이터 제어를 가능하게 했다.

같은 기능을 하는 제어 시스템을 기존의 CMOS 기반 반도체 소자와 폰 노이만 구조를 통해 재현하려면 수많은 트랜지스터와 회로 구성 요소를 요구하기에, 이번 다중 신호 병렬처리 시냅스 소자의 개발이 가지는 의가 있다고 연구팀은 평했다.

조정호 교수는 “본 연구는 기존의 폰 노이만 구조의 아킬레스건이던 병목현상을 해결할 수 있는 기술로 기대된다”라고 밝혔다.

본 연구는 과학기술정보통신부가 주관하는 나노 및 소재 기술개발사업과 미래소재 디스커버리 사업의 지원으로 조정호 교수 연구팀의 호동해 박사(공동 제1저자), 노동규 연구원(공동 제1저자)이 함께 진행했으며, 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 현지시각으로 6월 22일 게재됐다.

베타뉴스 강규수 기자 (health@betanews.net)
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