뉴로모픽 메모리 장치는 뉴런과 시냅스를 시뮬레이션합니다.

뉴로모픽 메모리 장치는 뉴런과 시냅스를 시뮬레이션합니다. 뉴런 및 시냅스 속성의 동시 에뮬레이션은 뇌와 같은 인공 지능의 개발을 촉진합니다. 날짜: 2022년 5월 20일 원천: 한국과학기술원(KAIST) 요약: 연구원들은 단위 셀에서 뉴런과 시냅스를 동시에 에뮬레이트하는 나노 크기의 뉴로모픽 메모리 장치를 보고했습니다. 이는 반도체 장치로 인간의 뇌를 엄격하게 모방하도록 설계된 뉴로모픽 컴퓨팅의 목표를 완료하기 위한 또 다른 단계입니다. 연구원들은 단위 셀에서 뉴런과 시냅스를 동시에 에뮬레이트하는 나노 크기의 뉴로모픽 메모리 장치를 보고했습니다. 이는 반도체 장치로 인간의 뇌를 엄격하게 모방하도록 설계된 뉴로모픽 컴퓨팅의 목표를 완료하기 위한 또 다른 단계입니다. 뉴로모픽 컴퓨팅은 인간의 두뇌를 구성하는 뉴런과 시냅스의 메커니즘을 모방하여 인공 지능(AI)을 구현하는 것을 목표로 합니다. 현재 컴퓨터가 제공할 수 없는 인간 두뇌의 인지 기능에서 영감을 받아 뉴로모픽 장치가 널리 연구되었습니다. 그러나 현재 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 기반 뉴로모픽 회로는 시너지 상호 작용 없이 인공 뉴런과 시냅스를 단순히 연결하고 뉴런과 시냅스의 동시 구현은 여전히 어려운 과제로 남아 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 신소재공학부 이건재 교수팀은 단일 메모리 셀에 뉴런-시냅스 상호작용을 도입해 인간의 생물학적 작동 메커니즘을 구현했다. 상용 그래픽 카드와 유사하게 이전에 연구된 인공 시냅스 장치는 병렬 계산을 가속화하는 데 자주 사용되는데, 이는 인간 두뇌의 작동 메커니즘과 분명한 차이점을 보여줍니다. 연구팀은 생물학적 신경망의 메커니즘을 모방하여 뉴로모픽 메모리 장치에서 뉴런과 시냅스 간의 시너지 상호 작용을 구현했습니다. 또한 개발된 뉴로모픽 소자는 복잡한 CMOS 뉴런 회로를 단일 소자로 대체할 수 있어 높은 확장성과 비용 효율성을 제공한다. 인간의 뇌는 1000억 개의 뉴런과 100조 개의 시냅스로 이루어진 복잡한 네트워크로 구성되어 있습니다. 뉴런과 시냅스의 기능과 구조는 외부 자극에 따라 유연하게 변화하여 주변 환경에 적응할 수 있습니다. 연구팀은 각각 뉴런과 시냅스의 특성을 모사한 휘발성 메모리 소자와 비휘발성 메모리 소자를 이용해 단기 기억과 장기 기억이 공존하는 뉴로모픽 소자를 개발했다. 임계값 스위치 소자는 휘발성 메모리로, 상변화 메모리는 비휘발성 소자로 사용된다. 두 개의 박막 장치가 중간 전극 없이 통합되어 뉴로모픽 메모리에서 뉴런과 시냅스의 기능적 적응성을 구현합니다. 이건재 교수는 “뉴런과 시냅스는 상호작용을 하여 기억, 학습 등 인지기능을 형성하기 때문에 이를 시뮬레이션하는 것은 뇌유사 인공지능에 필수적인 요소이다. 뉴런과 시냅스 간의 포지티브 피드백 효과를 구현하여 잊혀진 정보를 빠르게 학습합니다."