1990년에 인공지능과는 별개로 신경 컴퓨터라는 하드웨어의 개발에 미래를 봤던 전자공학 학계는 당시 컴퓨터 기술로는 구현 불가능했던 인간의 사고의 영역을 컴퓨터로 구현하기 위한 하나의 도전이었다고 생각합니다. 지금이야 여러 인공지능 기술들이 실제로 상용화되어 인지와 인식의 월등한 발전을 가져오게 되었지만 당시에는 생각에만 있던 내용을 현실화시키는 상황이었기 때문에 모든 도전은 칭찬받아 마땅하다고 생각합니다. 이런 신경 컴퓨터가 어떤 방식으로 개발되었는지 오늘 기사를 통해 살펴보겠습니다.
다양한 연구 분야로 신경 컴퓨터를 현실화
국내에는 신경 컴퓨터에 대해 연구하고 있는 학교나 연구기관 몇몇이 있다. 그러나 경북대를 제외한 다른 연구기관은 하드웨어적인 연구개발이 미미한 실정이다. 경북대학교의 신경 컴퓨터 연구센터에서는 신경 컴퓨터를 구현하기 위한 방법으로 갖가지 흥미 있는 연구에 열을 올리고 있다. 여기에는 학습이 가능한 신경회로 모델을 VLSI로 구현하는 방법을 연구하는 분야인 문자학습, 즉 한글과 영문과 일본어와 한문자 등을 이미지 스캐너로 받아들여 이를 인식하는 ASIC칩(사용자가 특수 용도에 사용하기 위해 설계한 집적회로)을 구현하는 분야와 와우관(귀 속의 달팽이처럼 생긴 부분으로 소리를 받아들이는 기관)을 IC칩으로 구현하여 음성을 인식하는 보드를 개발하는 분야와 망막을 IC칩으로 구현하여 실시간으로 물체를 인식할 수 있는 시스템 개발 분야와 동시통역 시스템 개발뿐만 아니라 인공지능 로봇 개발과 고품위 TV 및 차세대 팩스 개발 분야 등으로 연구가 진행되고 있다. 뉴럴 CPU 연구 분야는 병렬 처리 구조와 이들의 스위칭(Switching)과 퍼지 컨트롤(Fuzzy Control)과 뉴럴 표준 셀 등을 세부적으로 연구하며 영상 신호 처리 분야는 크게 문자인식과 화상 신호 처리와 물체 인식과 영상 부호화 및 전송과 눈의 망막 구현과 팩스용 칩 등에 대해 연구학 있다. 또한 음성 신호 처리 분야에서는 음성 인식과 음성 신호 처리와 와우관의 구현과 디지털 필터 등으로 나뉘어 연구한다.
국내 최초의 신경회로 칩을 개발
신경회로 칩은 기존의 LSI와는 구조가 완전히 다른 것으로서 인간의 뇌가 정보를 처리하는 방법을 본보기로 하여 신경회로망의 모델을 IC 칩상에 전자회로로 실현시킨 것이다. 그러면 신경 세포의 모델과 이러한 신경 세포가 어떻게 모형화되며 또 어떻게 하드웨어로 실현되는 것일까? 세포 몸체를 증폭기로 신경세포의 수상돌기를 입력선으로 신경세포의 축색돌기를 출력선으로 그리고 신경 전도부를 저항으로 대치한 전자회로이다. 세포의 몸체는 다른 신경 세포로부터 전달되는 자극들의 합과 세포 내에 미리 설정된 기준값과 비교하여 자극들의 합이 크면 흥분에 해당하는 출력을 작으면 억제에 해당하는 출력을 다른 세포로 보내게 된다. 이번에 신경 컴퓨터 연구센터에서 개발한 뉴럴 칩은 동대학의 VLSI & CAD 연구실에서 개발한 KUIC-LED(2차원 IC 설계 소프트웨어)로 설계하여 그 가치가 더욱 높이 평가되고 있다. 또 이와 함께 개발된 전자 회로 체크 소프트웨어로 회로의 신뢰성도 높이게 되었다. 현재 이곳에서 연구되고 있는 뉴럴 칩에 집적시킨 뉴런의 개수는 규모가 인간의 두뇌에 비해 훨씬 작지만 실제의 응용에도 그렇게 많은 뉴런을 필요로 하지는 않는다. 일반적으로 실제 응용을 위해서는 수십 개~수백 개 정도의 뉴런이면 충분하므로 이것의 실현도 그리 멀지 않은 이야기인 것이다.
과감한 투자로 세계 제일의 신경 컴퓨터 연구센터를 꿈꾸다
신경 컴퓨터 연구 센터의 총괄 연구 책임자인 정호선 전자과 교수는 “신경 컴퓨터를 연구한다는 것은 무엇보다 인간의 두뇌에 대한 연구가 선행되어야 하므로 의학은 물론 생물학과 심리학 등의 종합적인 연구가 필요합니다. 결코 신경 컴퓨터의 연구개발 분야에서 우리나라가 미국과 일본에 뒤지지 않는다고 자신하며 근래에 개발된 뉴럴 칩은 해외에서 개발된 것과는 설계 자체부터 다릅니다. 또 개발된 4개의 뉴럴 칩은 제작을 삼성전자가 맡아 10건의 세계 특허를 출원하기도 했습니다”면서 자부심이 대단하다. 또한 정교수는 “최첨단 분야를 연구하고 있으면서도 연구장비의 절대 부족과 이 분야의 연구에 전념할 박사 과정의 고급인력이 절대 부족하다”라고 지적하고 “인기 있고 취업 위주의 교육으로 말미암아 한창 연구할 젊은 학생들이 취업이 되면 더 이상의 연구생활을 하지 않는 경우가 많아 안타깝다”라고 말한다. 정부에서도 선진국의 계발된 기술만을 따라가는 지원 계획을 되도록이면 지양하고 먼 미래를 내다보는 안목이 필요할 것이다. 또 신경 컴퓨터와 같은 새로운 분야에 적극 지원하는 배려를 아끼지 않아야 할 것이다.
신경 컴퓨터라는 분야는 기존의 코딩으로 대변되는 인공지능 분야와는 확실히 달랐던 것을 알 수 있었습니다. 이것은 결국 인간의 뇌를 연구하는 뇌 과학과도 일맥상통하는 부분이 있다고 생각합니다. 그만큼 인간의 뇌는 신이 주신 선물이며 다른 동물들과는 확실히 차별되는 기관으로 이런 신경 컴퓨터가 학계에서 얼마나 발전했는지 알아보고 싶어지는 기사였습니다.
