| 뉴런 규모가 세계 최대인 뇌형 컴퓨터 개발 | ||
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  저장(浙江)대학교는 즈장(之江)실험실과 공동으로 중국 첫 자체 지식재산권을 보유한 뇌형(Brainlike) 칩 기반 뇌형 컴퓨터를 개발했다. 해당 뇌형 컴퓨터는 저장대학교가 개발한 792개의 다윈 2세대 뇌형 칩을 포함하고 1.2억 스파이킹 뉴런(Spiking neuron) 및 720억 시냅스를 지원할 수 있는데 이는 생쥐 대뇌 뉴런수 규모에 해당되며 전형적인 운영 전력 소모는 350~500W로 현재 세계에서 뉴런 규모가 최대인 뇌형 컴퓨터이다. 초기 컴퓨터는 수치계산 능력이 우수한 폰 노이만 아키텍처(Von Neumann architecture)를 선택했다. 하지만 폰 노이만 아키텍처는 데이터 저장과 컴퓨팅 분리로 인한 메모리 벽(Memory wall) 문제가 발생한다. 따라서 해당 컴퓨팅 모드는 빅데이터를 대표로 하는 컴퓨팅 성능 향상을 제한한다. 동시에 데이터 구동의 지능 알고리즘, 훈련에 대량의 표본 및 밀집 컴퓨팅이 요구되지만 거일반삼(舉一反三), 자율학습 등 고급 성능이 비교적 차하다. 대뇌는 환경과의 상호작용 과정에서 자연적으로 언어 이해, 시각 식별, 의사결정, 조작 제어 등 다양한 지능적 행위를 생성하고 또한 에너지 소모가 적다. 자연계에서 100만 개 이하의 뉴런을 보유한 많은 곤충은 실시간 목표 추적, 경로 계획, 내비게이션 및 장애물 회피 등을 달성할 수 있다. 뇌형 컴퓨팅은 하드웨어 및 소프트웨어를 이용하여 대뇌 신경망의 구조 및 작용 메커니즘을 시뮬레이션하여 새로운 인공지능 시스템을 구성한다. 뇌형 칩의 작동 원리는 생체 뉴런과 유사한바 펄스 전달 신호를 통해 고도 병렬(Embarrassingly parallel) 및 효율 향상을 달성한다. 1개 칩에는 15만 개의 뉴런이 있고 4개 칩으로 1개의 패널을 형성할 수 있으며 여러 개의 패널을 연결하여 1개의 모듈을 형성할 수 있다. 많은 뉴런의 고효율적인 유기적 조합을 달성함과 동시에 무질서한 정보 흐름을 질서 있게 대응되는 기능 뇌영역에 배치하기 위해 연구팀은 뇌형 컴퓨터 전용 조작 시스템-다윈 뇌형 조작 시스템(Darwin OS)을 개발하여 기능 임무 전환 시간을 마이크로초 수준에 도달시키고 뇌형 컴퓨터 하드웨어 자원의 효과적 관리 및 스케줄링을 달성함으로써 뇌형 컴퓨터의 운영 및 응용을 지원했다. 연구팀은 또한 해마체 신경회로 구조 및 신경 메커니즘을 기반으로 학습-기억 융합 모델을 구축하여 음악, 시, 수수께끼 등의 시계열 기억 기능을 달성했고 다양한 뇌영역을 시뮬레이션하여 신경 모델을 구축함으로써 과학연구에 신속하고 대규모적인 시뮬레이션 도구를 제공했다. 현재 해당 1억급 뉴런 뇌 모방 컴퓨터로 다양한 지능 임무를 달성했다. 뇌형 컴퓨터를 더욱 "총명"해 지게 하는 것은 다음 단계의 주요 연구 과제이다. 신경과학의 발전 그리고 뇌형 컴퓨터의 시스템 소프트웨어, 툴체인 및 컴퓨팅의 성숙과 더불어 뇌형 컴퓨터는 일반화되어 진정으로 대뇌처럼 고효율적으로 작업할 수 있고 또한 폰 노이만 아키텍처와 공존 및 상호보완하면서 다양한 문제를 해결할 전망이다. 해당 1억급 뉴런 뇌형 컴퓨터의 가치를 진정으로 구현하려면 생활에서의 지능화 임무 처리 외에 우선 신경과학 연구에 응용되어 대뇌의 작용 메커니즘 연구에 새로운 방법을 제공해야 한다. 정보출처 : https://mp.weixin.qq.com/s/KKtNyqhRmpBzHM9zolCUFQ |
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