대부분의 기존 컴퓨팅 장치에서 실리콘은 여전히 금본위의 지위에 있다. 그러나 이러한 뇌와 유사한 장치에 보다 유연하고 효율적이며 환경 친화적인 재료를 사용하려는 움직임이 있다.

새로운 논문에서 오스틴에 있는 텍사스 대학의 연구원들은 얇고 유연한 물질 그래핀을 사용하여 뇌와 같은 컴퓨터를 위한 시냅스 트랜지스터를 개발했다. 이 트랜지스터는 뉴런을 서로 연결하는 뇌의 시냅스와 유사하다.

"뇌처럼 생각하는 컴퓨터는 오늘날의 장치보다 훨씬 더 많은 일을 할 수 있다."라고 Cockrell School of Engineering의 전기 및 컴퓨터 공학과 조교수이자 Nature Communications에 발표된 논문의 주저자인 Jean Anne Incorvia가 말했다. "그리고 우리는 시냅스를 모방함으로써 많은 전력을 소모하는 거대한 훈련 방법 없이도 이러한 장치가 즉석에서 학습하도록 가르칠 수 있다."

연구

그래핀과 고분자막 소재인 나피온의 조합은 시냅스 트랜지스터의 중추를 구성한다. 함께 이러한 물질은 시냅스 유사 행동을 보여준다. 가장 중요한 것은 시간이 지남에 따라 경로가 더 자주 사용됨에 따라 경로가 강화되는 능력, 즉 일종의 신경 근육 기억이다. 컴퓨팅에서 이는 장치가 시간이 지남에 따라 이미지를 인식하고 해석하는 것과 같은 작업을 더 잘 수행하고 더 빠르게 수행할 수 있음을 의미한다.

또 다른 중요한 발견은 이러한 트랜지스터가 생체 적합성이 있다는 것이다. 이는 살아있는 세포 및 조직과 상호 작용할 수 있음을 의미한다. 이는 인체와 접촉하는 의료 기기의 잠재적 응용 분야에서 핵심이다. 이러한 초기 뇌 유사 장치에 사용된 대부분의 재료는 독성이 있어 어떤 식으로든 살아있는 세포와 접촉할 수 없다.

중요한 이유

자율주행차, 드론, 로봇과 같은 새로운 하이테크 개념을 통해 우리는 데이터 처리 및 저장 측면에서 실리콘 칩이 효율적으로 수행할 수 있는 작업의 한계에 도달하고 있다. 이러한 차세대 기술을 위해서는 새로운 컴퓨팅 패러다임이 필요하다. 뉴로모픽 장치는 몰입형 작업을 위한 강력한 컴퓨터인 뇌의 처리 기능을 모방한다.

"우리 인공 시냅스의 생체 적합성, 유연성 및 부드러움은 필수적이다."라고 프로젝트를 공동 주도한 박사후 연구원인 Dmitry Kireev가 말했다. "미래에 우리는 인간의 뇌와 직접 통합하여 미래형 뇌 보철물을 위한 길을 닦는 것을 상상한다."

정말 이런 일이 벌어질까?

뉴로모픽 플랫폼이 점점 보편화되기 시작했다. 인텔, 삼성과 같은 선도적인 칩 제조업체는 이미 뉴로모픽 칩을 생산했거나 개발 중이다. 그러나 현재의 칩 재료는 뉴로모픽 장치가 할 수 있는 일에 한계가 있으므로 학계 연구원들은 부드러운 뇌와 같은 컴퓨터를 위한 완벽한 재료를 찾기 위해 열심히 노력하고 있다.

Incorvia는 "재료에 관해서는 여전히 큰 열린 공간이며 시도할 다음 큰 솔루션으로 좁혀지지 않았다."라고 말했다. "또한 다양한 재료가 다양한 응용 분야에 더 적합한 하나의 솔루션으로 좁혀지지 않을 수도 있다."