“2016년, 인공지능 알파고가 바둑을 한 판 둘 때 소모한 전기는 아파트 수백 세대가 하루 동안 쓰는 양과 맞먹었습니다. 반면 상대였던 이세돌 9단은 밥 한 공기의 열량만으로 그 복잡한 두뇌 싸움을 해냈죠.”
인간의 뇌는 슈퍼컴퓨터보다 훨씬 복잡한 정보를 처리하면서도, 꼬마전구 하나를 켤 정도의 아주 적은 에너지만 사용합니다.
반면 현재의 인공지능 컴퓨터는 엄청난 열을 뿜어내며 발전소 하나 규모의 전기를 집어삼킵니다.
전자공학자들은 이 비효율을 해결하기 위해 컴퓨터의 구조 자체를 인간의 뇌처럼 바꾸는 연구를 시작했습니다.
도마와 냉장고가 떨어져 있는 주방
현재 우리가 쓰는 스마트폰과 컴퓨터는 데이터를 계산하는 곳(CPU)과 저장하는 곳(메모리)이 완전히 분리되어 있습니다. 비유하자면 요리를 하는 ‘도마’와 재료를 보관하는 ‘냉장고’가 멀리 떨어져 있는 주방과 같습니다.
요리사(CPU)가 당근을 썰기 위해 냉장고(메모리)까지 달려갔다 오고, 양파를 썰기 위해 또 다녀와야 합니다.
데이터가 오가는 과정에서 시간이 지연되고 쓸데없는 체력(전기)이 낭비됩니다. 이를 ‘폰노이만 구조의 병목현상’이라고 부릅니다.
뇌신경망을 그대로 복사한 반도체
반면 인간의 뇌는 계산과 저장을 한 곳에서 동시에 처리합니다.
뇌 속에 있는 천억 개의 신경세포(뉴런)와 이를 연결하는 시냅스들이 각자 조금씩 데이터를 기억하면서 동시에 연산도 수행합니다. 도마 위에 필요한 재료가 이미 다 올려져 있는 셈이죠.
이 뇌신경망의 구조를 반도체 회로로 고스란히 흉내 내어 만든 것이 바로 ‘뉴로모픽(Neuromorphic) 칩’입니다.
기존 반도체는 전원이 켜져 있는 내내 모든 회로에 전기가 흐르지만, 뉴로모픽 칩은 인간의 뇌처럼 외부에서 자극(데이터)이 들어올 때만 필요한 부분의 스위치가 켜지며 작동합니다.
👉 인간 뇌 학습 원리 모방…저전력·고성능 AI 반도체 개발 / YTN (1분48초)
덕분에 기존 반도체 대비 전력 소모를 천 분의 일 수준으로 줄일 수 있습니다.
초저전력으로 스스로 학습하고 판단하는 뉴로모픽 칩이 상용화되면, 굳이 무거운 배터리를 싣지 않아도 자율주행 자동차나 스마트 로봇이 훨씬 더 빠르고 똑똑하게 작동할 수 있습니다.
반도체 트랙은 이제 기계를 작게 만드는 것을 넘어, 기계가 생각하는 방식 자체를 생명체처럼 바꾸는 길을 걷고 있습니다.
