삼성과 하버드 대학의 연구자들이 2021년 9월 23일에, 뇌신경의 구조를 3차원으로 매핑해 반도체에서 재현하는 기술을 발표했다. 이것에 의해, 기계 학습 및 반도체 기술, 신경 과학 분야가 크게 발전 할 것으로 전망되고있다는...
1980년대 후반에 미국의 계산기 과학자 인 카버 미드 씨가 제창 한 "뉴로 몰 트래픽 엔지니어링"은, 신경 세포 네트워크의 구조와 기능을 실리콘 칩에 재현하는 것을 목표로하는 연구 분야이다.
그러나, 대량의 신경 세포가 어떻게 연결되어 뇌의 고차 기능을 창출하는지는, 현대의 과학 기술로도 거의 알려져 있지 않다.
그래서, 하버드 대학 존 A 폴슨 공학 및 응용 과학부 교수이고 삼성의 연구자이기도 한 함돈희 씨의 연구팀은, 뇌신경에 끼울 나노 크기의 전극 배열을 이용하여 세포 간의 전기 신호를 정밀하게 기록 할 수있는 기술을 개발했다. 이 전극 배열을 사용하면, 뉴런들이 어떻게 연결되어 있는지를 나타내는 신경 맵을 만들 수 있기 때문에, 뇌의 뉴런의 구조를 "복사" 할 수가 있다는 것.
복사 된 뉴런의 구조는, 비 휘발성 메모리로 재현함으로써 반도체에 "붙여넣기" 할 수가있다. 예를 들어, PC의 스토리지 등에서 가까운 SSD 플래시 메모리나, 전극 사이에 금속 산화막의 저항 값의 차이에 의해 데이터를 기억하는 저항 변화형 메모리(ReRAM)를 사용하여, 뇌로부터 복사 한 뉴런 맵내에 있는 각 뉴런의 연결 강도를 반도체로 프로그래밍 할 수 있다는 것이다.
함 씨는, 특별히 설계된 전용의 비 휘발성 메모리의 네트워크를 사용한다면, 뇌신경의 구조를 기존보다 직접적이고 신속하게 복사가 가능하다는 점을 분명히하고, 이 연구를 통해 뇌를 엄격하게 모방하는 것이 아니라 뇌에 "영감" 된 반도체 칩을 만들기로 시작 한 뉴로 몰 트래픽 엔지니어링 분야가 크게 발전 할 것으로 되어있다.
인간의 뇌에는 약 1000억 개의 신경 세포와, 그보다 1000배 이상의 수의 시냅스 결합이있는 것으로 추정되고 있기 때문에, 완전히 뇌를 본뜬 "뉴로 몰 픽 칩"을 개발하려면, "우리가 주도하는 3차원 메모리 통합 기술이 필수적"이라고 삼성은 지적하고있다.
함 씨는 이번 연구에 대해 "우리가 제창하는 비전은 매우 야심차지만, 이러한 영웅적인 목표를 향해 노력함으로써, 기계 지능과 신경 과학, 반도체 기술의 한계를 밀어 낼 수 있을것"이라고 코멘트.