▲ 디지털/아날로그 하이브리드 뉴런 칩 모습. 패키징이 된 모습으로 실제 칩의 크기는 5㎜ 수준이다.

국내 연구진이 기존대비 수십 배의 연산량을 처리하면서도 소형이며 저전력으로 인공지능의‘눈’이라 불리는 시각지능 칩을 개발해 시각지능이 탑재된 사물인터넷 기기, 안경과 같은 웨어러블 기기, 자율주행차 등에 효과적으로 사용이 가능할 것으로 기대되고 있다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 사람수준으로 사물을 인식할 수 있는 정도의 칩을 개발했다고 20일 밝혔다.

ETRI가 개발 중인 시각지능 칩의 크기는 5㎜×5㎜로 성인 손톱크기의 절반 수준이다.

기존 SW를 이용해 물체를 인식하는 칩은 초당 1회 가능한데 반해 연구진이 개발한 칩은 초당 33회 물체인식이 가능하다.

에너지는 기존 디지털 회로의 20∼40pJ(10-12Joule/SOP)에서 2.36pJ(2.36×10-12Joule/SOP)로 줄여 최대 20배 줄였고 신경연산 속도는 기존 초당 1회서 초당 33회로 33배 빠르게 만들었다.

또한 연구진은 인공신경망의 방대한 양의 신경연산과 뉴런 간 연결성 분석을 통해 신경망 성능은 떨어지지 않으면서 최적화할 수 있는 새로운 신경망 학습 방법을 찾았다.

바로 ‘시냅스 컴파일러’ 기술로 신경망 학습을 적용하면 기존 기술대비 1/10 미만 적은 신경연산을 통해서도 동일 성능을 확보 할 수 있다.

더불어 연구진은 반도체 칩에서 인공지능 연산을 수행시 필요한 소비에너지를 감소시키기 위해 새로운 개념의 ‘뉴런회로 기술’도 개발했다.

기존 디지털 회로 기반 연산기와 두뇌 뉴런의 동작을 모방한 아날로그 회로를 융합해 초저전력 아날로그/디지털 하이브리드 뉴런 회로 기술을 개발 실제 두뇌에서 신경연산이 뉴런세포 간 신경전달물질의 아날로그적인 상호교환으로 이루어지는 것에 착안했다.

연구진은 지난해 말 뉴런 칩을 실제 구현, 기능을 검증했으며, 뉴런 칩을 이용해 시각지능 칩을 만들게 되면 기존의 CPU 및 GPU를 활용하는 SW기술 대비 약 1/100의 에너지만으로 시각지능 기술이 가능한 것으로 알려졌다.

연구진은 이번 기술에 있어 핵심 특허로 △시냅스 컴파일러 기술 △하이브리드 뉴런 회로 △시각지능칩 아키텍처 등으로 현재 10여건의 국제특허 출원을 추진 중이며 관련 SCI 논문 3편을 발표 완료 한 상태다.

ETRI 프로세서연구그룹 권영수 그룹장은 “무엇보다 인공지능 기술이 현실에 적용되기 위해서는 방대한 연산량을 고속으로 효율적으로 처리하면서도 매우 적은 소비전력을 가져야 하는데 이번 기술은 두 마리 토끼를 잡은 쾌거”라고 설명했다.

연구 프로젝트의 리더인 이주현 책임연구원도 “향후 본 칩이 완성되면 인공지능 인지로봇의 눈이나 감시정찰용 드론, 시각지능이 탑재된 사물인터넷 기기, 안경과 같은 웨어러블 기기, 자율주행차 등에 효과적으로 사용이 가능할 것으로 보고 있다”고 말했다.