KAIST, '곤충 시신경계 모방' 지능형 동작 인식 소자 개발

김경민 교수팀 "자율주행차·로봇 등 다양한 분야 적용"

곤충의 시신경계를 모방해 초고속, 저전력 동작이 가능한 신개념 '지능형 센서' 반도체가 개발됐다.

한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 김경민 교수 연구팀이 다양한 멤리스터(Memristor) 소자를 융합해 곤충 시신경의 시각 지능을 모사하는 지능형 동작 인식 소자를 개발하는 데 성공했다고 19일 밝혔다.

멤리스터는 메모리(Memory)와 저항(Resistor)의 합성어로, 입력 신호에 따라 소자 저항 상태가 변하는 전자소자를 말한다.

인공지능(AI) 기술 발전과 함께 이를 활용한 비전 시스템은 이미지 인식, 객체 탐지 및 동작 분석과 같은 다양한 작업에서 핵심적 역할을 수행하고 있다.

하지만 기존 비전 시스템은 이미지 센서에서 수신된 신호를 복잡한 알고리즘을 이용, 물체와 그 동작을 인식한다.

이런 방식은 상당한 양의 데이터 트래픽(통신량)과 높은 전력 소모로 모바일이나 사물인터넷 장치에 적용하기 어렵다.

연구팀은 다양한 기능의 멤리스터 소자들을 집적, 곤충의 시신경을 직접 모사해 사물의 움직임을 판단할 수 있음을 확인했다.

곤충은 기본 동작 감지기라는 시신경 회로로 시각 정보를 효과적으로 처리해 물체를 탐지하고 동작을 인식하는데 탁월한 능력을 보인다.

연구팀은 개발한 동작 인식 소자를 활용, 차량 경로를 예측하는 뉴로모픽 컴퓨팅 시스템을 설계했다.

그 결과 기존 기술보다 에너지 소비를 92.9 % 줄여 더 정확히 사물의 움직임을 예측할 수 있었다고 설명했다.

앞으로 자율주행 자동차, 차량 운송 시스템, 로봇, 머신 비전 등과 같은 다양한 분야에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

김경민 교수는 "곤충은 매우 간단한 시각 지능을 활용해 놀랍도록 민첩하게 물체의 동작을 인지한다"며 "이번 연구는 신경 기능을 재현할 수 있는 멤리스터 소자를 활용해 이를 구현할 수 있었다는 점에 큰 의미가 있다"고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈' 온라인에 최근 실렸다.

/연합뉴스