IBM, 인간 두뇌 닮은 '트루 노스' 칩 개발

뉴런과 시냅스 구조 모방 인지컴퓨팅에 한 발

미국 PC 제조사 IBM이 뉴런(neuron)과 시냅스(synapse) 구조를 모방해 인간 두뇌와 같은 원리로 동작하는 컴퓨터용 프로세서를 개발했다.

이는 지난 70년 간 사용된 전통적인 컴퓨팅에서 벗어나 인간 뇌의 인식, 행동, 인지능력을 궁극적으로 재현해내는 인지컴퓨팅(Cognitive Computing) 기술을 사회에 적용하는데 중요한 전환점이 될 전망이다.

8일 IBM은 뉴로시냅틱(neurosynaptic) 방식 컴퓨터 프로세서인 '트루 노스(True North)'를 개발하고 관련 연구 내용을 세계적인 학술지인 미국 사이언스(Science) 온라인판을 통해 발표했다.

IBM이 개발한 트루 노스 프로세서는 인텔의 최상위 프로세서인 제온 대비 10억개가 더 많은 54억개의 트랜지스터와 4천96개의 코어를 통해 100만개의 뉴런과 2억5천600만개의 시냅스를 구현해 인간의 두뇌와 같은 방식으로 정보를 처리하는 것이 특징이다.

현재 출시되는 컴퓨터용 프로세서들은 1946년도에 만들어진 '폰 노이만(Von Neumann)' 아키텍쳐를 기반으로 구동된다. 폰 노이만 구조는 기억 장치(메모리), 중앙 처리 장치(CPU), 입출력 장치(IO) 등 3단계 구조로 명령을 순차적으로 수행하기 때문에 고속 컴퓨터를 설계하는 데 한계를 갖는다.또 일반적인 컴퓨터용 칩들을 사물을 직관적으로 인식하거나 의미와 맥락을 파악하는 것이 불가능하지만 트루 노스는 인간의 두뇌와 마찬가지 방식으로 외부 신호를 감지하고 인식하는 것이 특징이다. 하지만 크기는 일반 우표 정도로 전력소모량도 마이크로프로세서 수준인 70mW에 불과하다.

IBM은 단일 칩의 한계를 넘어 시스템을 확장하기 위해 인접한 칩들을 타일 구조로 배치해 1천6백만개의 뉴런과 40억개의 시냅스로 구성된 16칩 시스템을 선보였다. 또 이 칩은 고집적도 온칩 메모리와 저누설(low-leakage) 트랜지스터로 구성된 삼성전자 28나노(nm) 파운드리 공정을 통해 생산된다.

다멘드라 모드하 IBM 리서치 뇌구조컴퓨팅 부문 박사는 “이번 연구를 통해 IBM은 인지 컴퓨팅 분야에 새로운 지평을 열었다”면서 “뇌 구조를 닮은 칩들은 현재의 폰 노이만 기반 기계들을 보완해 감각 인식이 가능하고 지능적인 애플리케이션을 통해 모바일 기기를 혁신하게 될 것”이라고 말했다.

지난 2008년부터 시작된 이번 연구는 미국 국방부 산하 방위고등연구계획국(DARPA)로부터 5천300만달러의 자금을 지원받아 진행됐으며 코넬공대와 이니랩스(iniLabs) 등의 연구원들이 함께 참여했다.