사람들은 인공지능(AI : Artificial Intelligence)에 대한 많은 관심을 갖고 있다. 본지 양재원 학생 인턴기자가 해외 기업 및 대학교 연구소에서 현재 진행하고 있는 AI연구 사례를 정리해서 소개한다. (편집자 주)

지금까지 인공지능(Artificial Intelligence, 이하 AI) 연구자들은 주로 소프트웨어 수준에서 뇌가 작동하는 방식을 모방해왔다. 이 모방은 소기의 성과를 거뒀다. 반면 뇌를 하드웨어 수준에서 모방하는 연구는 여전히 제자리걸음이다.

하드웨어 분야에서 쓰이는 소재는 보통 무기물이다. 뇌는 유기물이므로, 두 소재의 성질이 서로 달라 현실적으로 뇌를 물리적으로 모방하는 것은 어려웠다. 이런 한계 탓에 소프트웨어적으로만 AI를 복잡하게 발달시킨 종래의 연구는 곧 AI가 어마어마한 전력을 소모하는 문제를 낳았다.

이런 문제들은 여러 분야의 연구자에 의해 곧 뒤집힐 전망이다. 포춘지(Fortune紙)는 호주 멜버른의 한 스타트업 기업인 코르티컬 연구소(Cortical labs.)가 실제 신경세포(Neuron)를 이식한 반도체를 개발하고 있다고 보도했다.

이 반도체는 뇌의 작동방식을 하드웨어 수준에서 모방하여 AI가 소모하는 전력을 극적으로 줄이기 위해 개발되고 있다. 우리나라 바둑기사 이세돌을 비롯한 여러 바둑 고수를 무릎 꿇린 알파고(AlphaGo)는 대국을 두던 당시 대략 1메가와트(megawatt) 가량의 전력을 소모한 것으로 알려졌다. 이는 일반 가정집 100가구가 하루 사용하는 전력사용량과 맞먹는 것이다.

그러나 사람의 뇌는 하루에 약 20와트(watt)정도의 전력을 소모한다. 즉, 에너지 효율 면에서 사람의 뇌는 알파고에 비해 5만 배나 뛰어난 효율적인 구조를 갖고 있다. 이런 관점에서 반도체를 신경세포로 구성하면 전력소모량을 크게 줄일 수 있을 것이다.

이 기업(코르티컬 연구소)에서는 쥐의 신경세포와 인간의 신경세포를 사용하고 있다. 쥐의 신경세포는 쥐의 배아(Embryo)에서 추출했다. 인간의 신경세포는 사람의 피부세포(Skin cell)를 줄기세포로 전환한 후에 또다시 줄기세포를 신경세포로 분화시켜서 얻었다.

그리고 이를 영양액과 전극(Electrode)이 포함된 반도체에 담았다. 전극은 신경세포에 전기신호를 보내거나, 신경세포에서 온 전기신호를 감지한다.

이 반도체는 현재 잠자리의 뇌보다도 성능이 낮다. 그러나 이 기업은 그들의 반도체가 적은 에너지로 기존 AI만큼 뛰어난 성능을 구현해주길 바라고 있다. 이 기업은 현재 아타리사(Atari社)의 고전게임 ‘퐁(Pong)’을 구동하기 위해 연구를 거듭하고 있다. ‘퐁’은 구글이 인수하기 전의 딥마인드(Deepmind)가 자신들의 AI 수준을 입증하려고 사용했던 게임이다.

코르티컬 연구소의 CEO 총(Chong)에 따르면 이 반도체의 연구 및 개발은 2020년 말에 완료된다고 밝혔다. 또한 그는 이 반도체가 훗날 복잡한 사유와 추상적 이해를 돕는 열쇠가 될 수도 있다고 덧붙였다. 이는 지금의 AI가 해결하지 못하는 종류의 문제를 해결하기 위한 과정이 진행되고 있음을 보여주는 것이다.

반도체를 유기물로 구성한다는 발상은 그다지 새롭지 않다. 처음에는 유럽의 여러 연구진이 쥐의 신경세포와 실리콘으로 구성된 인공신경망을 구현하고 작동시키면서 그 가능성을 알렸다.

또한 미국 캘리포니아에 있는 코니쿠사(Koniku社)는 쥐의 신경세포로 특정 화학분자를 감지하는 실리콘 칩을 개발했다. MIT에서도 2016년에 세균(Bacteria)을 이용해 연산과 정보저장이 가능하다는 사실을 밝혀내기도 했다.

이와 같이 세계 각 나라 유수의 연구진은 유기물과 무기물 이 두 소재의 장점을 취하는 장치를 연구하고 있다. 코르티컬 연구소의 총(Chong)은 이렇게 말한다. “우리는 신경세포의 작동방식을 인간이 물리적으로 설계할 수 있음을 보여주려고 시도하고 있다.”

인류가 자연을 이해하고 이를 삶에 접목하려는 다양한 연구과정은 현재 꾸준히 진행되고 있다.

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