`파리처럼 잽싸게`...곤충 시신경 본뜬 `반도체 동작소자` 나왔다

KAIST, 곤충 시각지능 모사 '지능형 동작인식소자'
에너지 소비 90% 줄이고, 15% 더 빠른 움직임 예측

KAIST는 곤충 시신경의 시각 지능을 모사해 물체 움직임을 빠르고 높은 정확도로 감지할 수 있는 '지능형 동작인식 소자'를 개발했다.

김경민 KAIST 신소재공학과 교수

국내 연구진이 곤충의 시신경을 모사해 물체 움직임을 높은 정확도로 빠르게 감지할 수 있는 새로운 반도체 소자를 개발했다. 온디바이스 AI, 자율주행자동차, 지능형 감시 시스템 등 다양한 분야에 혁신을 가져올 기술로 쓰일 전망이다.

KAIST는 김경민 신소재공학과 교수 연구팀이 다양한 멤리스터 소자를 융합해 곤충 시신경의 시각 지능을 모사하는 '지능형 동작인식 소자'를 개발했다고 19일 밝혔다.

기존 비전 시스템은 이미지 인식과 객체 탐지, 동작 분석 등 시각 관련 작업 수행에 중요한 역할을 한다. 하지만 이미지 센서, 메모리, 연산장치 등으로 분리돼 있는 구조로 인해 이미지 센서에서 수신된 신호를 복잡한 알고리즘을 이용해 물체와 동작을 인식하는데, 그 과정에서 상당한 양의 데이터 트래픽과 높은 전력 소모가 필요해 모바일이나 사물인터넷 장치에 적용하기 어렵다.

곤충은 '기본 동작 감지기'라는 시신경 회로를 통해 시각 정보를 효과적으로 처리해 물체를 탐지하고, 그 동작을 인식하는데 탁월한 능력을 가졌다. 이를 기존 실리콘 집적회로(CMOS) 기술로 구현하려면 복잡한 회로가 요구돼 실제 소자로 제작하기 어려운 한계가 있다.

연구팀은 다양한 기능의 멤리스터(입력신호에 따라 소자의 저항상태가 변하는 전자소자) 소자들을 집적해 고효율·초고속 동작 인식이 가능한 지능형 동작인식 소자를 개발했다. 이 소자는 두 종류의 멤리스터 소자와 저항 등 단순한 구조로 구성돼 곤충의 시신경을 직접 모사해 사물의 움직임을 판단할 수 있다.

연구팀은 지능형 동작인식 소자를 차량 경로를 예측하기 위한 설계된 뉴로모픽 컴퓨팅 시스템에 적용한 결과, 기존 기술에 비해 에너지 소비를 92.9% 줄이고, 사물의 움직임을 15% 가량 더 정확하게 예측할 수 있음을 확인했다.

김경민 KAIST 교수는 "최근 AI가 탑재된 휴대전화와 같이 엣지형 AI 소자의 중요성이 매우 커지고 있는데, 이번에 개발된 소자는 동작인식을 위한 효율적 비전 시스템 구현에 기여할 것"이라며 "앞으로 자율주행자동차, 차량운송 시스템, 로봇, 머신 비전 등 다양한 분야에 적용할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈(지난달 29일자)' 온라인에 실렸다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr