<해외과학화제>뇌 모방 전자회로

과학자들은 사람 뇌 구조를 모방한 전자회로를 여러가지 방법으로 개발해 오고 있다. 이런 전자회로는 컴퓨터 과학 혁명을 초래할 것이며 이를 통해 자연의 가장 강력한 프로세서인 사람 뇌에 대한 이해를 증진할 수 있다.

손톱크기의 작은 실리콘 칩 위에 만들어진 회로는 결코 공상과학에서나 등장하는 게 아니다.

연구자들은 뇌 모방 회로가 컴퓨터로 하여금 차원높은 언어 및 사물 인식이 가능하도록 할 것이라고 말했다.

『이번 프로젝트는 생물학적 방법으로 전자회로가 계산을 할 때 무엇이 가능한가를 보여주는 것』이라고 말하는 MIT 라울 사르페스카(Rahul Sarpeshkar) 교수는 『우리는 결코 뇌를 만들려고 하는 것은 아니다』고 했다.

사람 뇌 속의 복잡한 회로를 모방하기 위해 트랜지스터와 실리콘을 사용하는 이 프로젝트는 향후 20년후 쯤이면 정점에 이를 전망이다.

전통적인 회로는 두 가지 방식으로만 처리된다. 그것은 컴퓨터 프로세서처럼 디지털 혹은 구체적이냐 아니면 무선증폭처럼 아날로그 혹은 구체적이지 못하냐로 구분됐다.

연구자들은 사람 뇌는 디지털과 아날로그 계산을 동시에 할 수 있다고 제안한다.

일례로 고속도로를 바라보는 사람은 원거리 물체를 식별할 수 있고 방향, 속도, 색채 변화 등을 인식할 수 있다.

컴퓨터에서 전통적 디지털 회로는 사람 뇌만큼 인식능력이 효율적이지 못했다.

뉴저지 루슨트테크놀로지스 벨연구소는 인공 뉴런을 사용해 디지털과 아날로그 처리를 결합했다.

『하나의 동시(simultaneous) 회로에서 디지털 분리와 아날로그 증폭을 동시에 수행할 수 있다』고 사르페스카 교수는 말했다.

연구자들은 동시 전류를 회로내에서 두 개 인공뉴런에 적용시켰다. 그것은 강력한 자극을 선택하고 약한 자극에 대한 강한 반응을 억제한다.

뇌 모방 회로는 약한 전류가 증가하고 강한 전류가 감소하는 것처럼 분리 능력을 유지한다.

또 독특한 특징은 결정을 단 하나의 요소가 하지 않는다는 점이다.

『만일 당신이 펜티엄 칩을 갖고 단 하나 회로를 절단하면 아마도 작동을 멈출게 될 것』이라고 MIT 리처드 한로저(Richard Hahnloser) 연구원은 말했다.

『만일 당신이 우리가 만든 칩을 갖는다면 회로 하나를 절단하더라도 전혀 이상없이 작동할 것이다.』

인공 신경회로가 사람 뇌 용량과 2400억개 신경에 접근하기 위해서는 적어도 50년은 소요될 것이다.

<김원배기자 adolfkim@etnews.co.kr>