<시리즈> 첨단컴퓨터의 세계 (159);신경망 칩 구현

인간의 두뇌작용을 묘사하는 신경망 모델을 효과적으로 구현하기 위한 방법으로 칩을 통한 방법이 모색되었다.

신경망에서의연결강도 조정을 위한 단순한 반복적인 계산에 소요되는 많은시간들은 지능적인 처리에 있어서의 실시간처리를 방해하는 가장 중요한 제한점의 하나였다. 따라서 칩을 통하여 계산속도를 획기적으로 개선하기 위한 노력이 진행되어 왔다.

상용화된최초의 신경망 칩은 1989년부터 시판된 미국 신토닉 시스템스사의덴드로스-I Dendros-I 인데 ART-I신경망 모델을 수정하여 적용한 것이다. 그 후 마이크로 디바이스사에서 비트단위로 조정된 MD1220을 제조하였다. 이 칩은 8개의 처리소자로 구성되어 있으며 신호의 병렬 입.출력은 최고 2백56개 입력을 받아들일 수 있도록 구성되었다.

마이크로프로세서와 반도체 제조에 있어서 세계적인 회사인 미국의 인텔사 는 1989년 미국 샌디 에이고에서 개최된 제1회 국제신경망학술회의에서 801 70신경망 칩을 발표하였다. ETANN이라고도 불리는 이 칩은 모두 64개의 처리소자와 1만2백40개의 프로그램이 가능한 연결강도를 가지고 있다. 이 칩은IBM PC/AT에서 수행될 수 있으며 학습모드에서 1백50KCPS의 속도로 작동된 다. 그후 인텔은 1991년에 1천24개의 처리소자와 8만1천9백20개의 연결강도를 구현하였다.

미국의벨연구소에서는 패턴인식을 위한 신경망칩을 개발하였다. 이것은 디 지털과 아날로그를 동시에 처리할 수 있는 하이브리드형 신경망칩으로 사용자가 처리소자와 연결강도의 개수를 선택할 수 있는 가변적인 형태를 가지고있다. 이 칩에는 1비트 정확도의 3만2천개의 연결강도를 가지고 있다. 현재 이 칩은 영상의 윤곽추출에 이용되고 있으며 DSP칩과 더불어 머신 비전(vis ion)시스템에 활용되고 있다.

한편일본에서도 신경망 칩을 개발하기 위하여 집중적인 노력을 기울이고 있다. 히타치사에서는 WSI기술을 사용하여 범용의 신경망컴퓨터를 개발하였는 데 초고속의 back-end프로세서 또는 코프로세서(coproc-essor)로 기존의 워크스테이션등에 내장되거나 연결되어 사용되고 있다. 총 1천1백52개의 뉴런 과 16비트 정밀도의 수준으로 완전히 연결되어 있다. 히타치는 이 신경망칩 을 활용하여 주식의 시세를 예측하는데 사용하고 있다.

도시바사는1.0마이크로수준의 CMOS ASIC를 사용하여 2개의 연산유닛을 하나의 칩안에 탑재한 신경망칩을 제작하였다. 현재는 보다 진보된 기술의 칩이 개발되었는데 연산속도가 2기가 CPS의 수준에 도달하고 있다. 그 외에도 리 코사와 마쓰시타.미쓰비시 등에서 아날로그 신경망칩을 구현하고 있다.

우리나라에서는1990년초부터 신경망칩에 대한 연구가 활발하게 진행되어 비록 시제품 또는 연구단계이기는 하나 여러가지 신경망칩들이 구현되고 있다.

대덕의한국전자통신연구소에서는 칩당 한개의 뉴런과 2백56개의 연결강도를 가지는 DNP(Digital Neural Pr-ocessor)칩을 설계하여 구현하였는데 이 칩은 디지털 회로방식으로 2마이크로크기의 CMOS게이트 어레이로 구현되었으며 필기체 인식을 위한 연구용 보드의 제작에 이용되고 있다.

경북대학교에서는신경망과 관련된 다양한 형태의 칩과 신경망 보드를 개발 하였는데 문자와 음성을 인식하는데 활용되고 있다.

또한한국통신에서는 1993년 1월 1만5천개의 뉴런을 가진 신경망칩의 개발을 발표하였다. 이 칩은 디지털방식과 아날로그방식을 결합한 하이브리드방식을채택하였는데 이 칩의 성능이 장차 개선될 경우 미래 응용분야로는 장애자나 노약자용 컴퓨터, 음성인식을 통한 문서 작성, 전자비서 등에 응용될 수도있을 것이다.

신경망의실세계 응용을 위해서는 실시간 처리가 불가피하며 이를 해결하기 위한 방법중의 하나가 바로 신경망칩을 통한 구현인 것이다. 신경망칩의 고집적과 빠른 처리를 통해 보다 지능적인 신경망의 구현이 기대된다.