빛 색깔로 학습·망각 제어하는 뇌 모방 광시냅스 개발

(대전=뉴스1) 이동원 기자 = 국내 연구진이 빛의 색깔에 따라 인공지능(AI) 반도체가 기억을 강화하거나 약화하도록 제어하는 광시냅스 플랫폼을 개발했다.

기존 광시냅스가 '외우기'와 '잊기' 기능을 하나의 스위치로 제어하던 한계를 넘어, 두 기능을 독립적으로 구현한 것이 핵심이다.

한국연구재단은 성균관대 조새벽·양우석 교수와 연세대 조정호 교수 공동연구팀이 빛의 파장에 따라 기억 강화와 약화를 독립적으로 구현하는 새로운 광시냅스 플랫폼을 개발했다고 10일 밝혔다.

광시냅스는 인간 뇌의 시냅스를 빛 신호를 이용해 모사한 차세대 반도체로, 정보를 학습하고 기억하는 과정에 전기 대신 빛을 활용한다. 기존에 문제였던 외우기와 잊기 기능을 하나의 스위치로 제어하는 한계에서 벗어나 두 기능을 분리해 제어하는 기술적 진전이 성과다.

연구팀은 기존 '결함'으로 인식되던 은비스무트황화물(AgBiS₂) 소재를 '기억 균형 유지' 수단으로 활용했다. 전류 흐름이 느려지는 소재의 미세한 결함에 전기 신호를 저장하는 창고 역할을 구현하고, 근적외선을 선택적으로 흡수하는 분자층을 나노미터 단위로 층층이 쌓은 이종접합 구조가 핵심이다.

이 구조는 빛의 색깔에 따라 전자의 이동 속도와 방향을 달리해, 근적외선은 시냅스 강화를 가속해 외우기를, 청색광은 전자를 풀어 기억 약화를 빠르게 진행했다. 실험에서는 시냅스 강도가 13배 이상 강화되는 효과를 확인했다.

이 기술은 저전력 AI 칩, 광기반 뉴로모픽 컴퓨팅, 보고 기억하는 인공망막, 자율주행 및 로봇용 시각 인지 시스템 등 차세대 인공지능 반도체에 폭넓게 활용될 전망이다.

조새벽 교수는 "반도체에서 지양되던 무질서한 결함을 오히려 AI가 스스로 기억 균형을 잡는 기능으로 활용한 의미 있는 연구"라며 "앞으로 저전력 AI 반도체 기술 발전에 크게 기여할 것"이라고 말했다.

해당 연구 결과는 국제 저명 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈' 5월 18일 자에 게재됐다. 본 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단 우수신진연구사업의 지원을 받았다.

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