그래핀 시냅스 뉴로모픽 컴퓨터 소재 활용

인간의 두뇌처럼 작동하는 뉴로모픽 컴퓨터에 보다 유연하고 효율적인 그래핀 소재가 활용됐다.

자율주행 자동차, 드론, 로봇과 같은 새로운 첨단 개념으로 인해 우리는 데이터 처리 및 저장 측면에서 실리콘 칩이 효율적으로 수행할 수 있는 작업의 한계에 도달하고 있다. 이러한 차세대 기술을 위해서는 새로운 컴퓨팅 패러다임이 필요하다. 뉴로모픽 장치는 몰입형 작업을 위한 강력한 컴퓨터인 뇌의 처리 기능을 모방한다.

Nature Communications에 게재한 새로운 논문에서 미국 오스틴의 텍사스 대학(University of Texas at Austin) 연구원들은 얇고 유연한 물질 그래핀을 사용하여 뉴로모픽 컴퓨터를 위한 시냅스 트랜지스터를 개발했다. 이 트랜지스터는 뉴런을 서로 연결하는 뇌의 시냅스와 유사하다.

UT 전기 및 컴퓨터 공학부 조교수이자 이 논문의 주 저자 Jean Anne Incorvia는 “뇌처럼 생각하는 컴퓨터는 오늘날의 장치보다 훨씬 더 많은 일을 할 수 있다”고 설명했다.

연구자들은 시냅스를 모방함으로써 우리는 이러한 장치가 많은 전력을 소모하는 거대한 훈련 방법 없이도 즉석에서 학습하도록 가르칠 수 있다고 설명한다.

그래핀과 고분자막 소재인 나피온의 조합은 시냅스 트랜지스터의 중추를 구성한다. 함께 이러한 물질은 시냅스 유사 행동을 보여준다. 가장 중요한 것은 시간이 지남에 따라 경로가 더 자주 사용됨에 따라 경로가 강화되는 능력, 즉 일종의 신경 근육 기억이다. 컴퓨팅에서 이는 장치가 시간이 지남에 따라 이미지를 인식하고 해석하는 것과 같은 작업을 더 잘 수행하고 더 빠르게 수행할 수 있음을 의미한다.

또 다른 중요한 발견은 이러한 트랜지스터가 생체 적합성이 있다는 것이다. 이는 살아있는 세포 및 조직과 상호 작용할 수 있음을 의미한다. 이는 인체와 접촉하는 의료 기기의 잠재적 응용 분야에서 핵심이다. 이러한 초기 뇌 유사 장치에 사용된 대부분의 재료는 독성이 있어 어떤 식으로든 살아있는 세포와 접촉할 수 없다.

프로젝트를 공동 주도한 박사후 연구원인 Dmitry Kireev는 “우리 인공 시냅스의 생체 적합성, 유연성 및 부드러움은 필수적”이라고 말했다.