[이미디어= 황원희 기자] 꿀은 인간의 뇌에서 발견되는 뉴런과 시냅스를 모방하도록 설계된 시스템인 신경구조와 유사한 컴퓨터를 위한 환경 친화적인 구성 요소를 가진 달콤한 솔루션일 수 있다는 연구 결과가 나와 눈길을 끈다.

컴퓨팅의 미래로 불리는 신경구조 유사 시스템은 기존의 컴퓨터보다 훨씬 더 빠르고 훨씬 적은 전력을 사용한다. 워싱턴 주립 대학의 기술자들은 이를 더 유기적으로 만드는 한 가지 방법을 시연해 보였다. 저널 오브 피직스 D(Journal of Physics D)에 발표된 연구에서, 연구원들은 꿀이 처리뿐만 아니라 메모리에 데이터를 저장할 수 있는 트랜지스터와 유사한 성분인 멤리스터를 만드는 데 사용될 수 있다는 것을 보여준다.

연구진은 꿀을 고체 형태로 가공하고 그것을 두 개의 금속 전극 사이에 끼워 사람의 시냅스와 유사한 구조를 만들어 멤리스터를 만들었다. 그후 그들은 꿀 멤리스터들이 각각 100 나노초와 500 나노초의 높은 스위칭 온과 오프 속도로 시냅스의 작업을 모방하는 능력을 시험했다. 멤리스터는 또한 스파이크 타이밍 의존성 가소성과 스파이크 속도 의존성 가소성으로 알려진 시냅스 기능을 모방했는데, 이는 인간의 뇌에서 학습 과정을 담당하고 뉴런에서 새로운 정보를 유지하는 역할을 한다.

워싱턴주립대 연구진은 꿀 멤리스터를 마이크로 스케일로 만들었ㅇ으며 이는 사람의 머리카락 크기 정도에 달한다. 연구진은 이를 사람의 머리카락 1000분의 1에 해당하는 나노 스케일로 개발하고, 수백만, 심지어 수십억 다발까지 묶어 완전한 신경 유사형 컴퓨팅 시스템을 만들 계획이다.

현재, 기존의 컴퓨터 시스템은 폰 노이만 아키텍처라고 불리는 것에 기반을 두고 있다. 생성자의 이름을 딴 이 아키텍처는 보통 키보드와 마우스로부터의 입력과 모니터와 같은 출력을 포함한다. CPU, 중앙 처리 장치, RAM, 메모리 스토리지도 갖추고 있다. 입력에서 처리, 메모리, 출력에 이르기까지 이러한 모든 메커니즘을 통해 데이터를 전송하는 것은 최소한 인간의 두뇌에 비해 많은 힘을 필요로 한다. 예를 들어, 후가쿠 슈퍼컴퓨터는 2800만 와트에 해당하는 28메가와트 이상을 사용하는 데, 뇌는 10~20와트 정도만 사용한다.

인간의 뇌에는 1,000조 개 이상의 시냅스 또는 연결을 가진 1,000억 개 이상의 뉴런이 있다. 각 뉴런은 데이터를 처리하고 저장할 수 있으며, 이는 뇌를 전통적인 컴퓨터보다 훨씬 더 효율적으로 만들며, 신경형 컴퓨팅 시스템의 개발자들은 그 구조를 모방하는 것을 목표로 한다.

인텔과 IBM을 포함한 일부 회사들은 칩당 1억 개 이상의 "뉴런"을 가진 뉴로모픽 칩을 출시했지만, 이는 아직 뇌의 숫자에 근접하지 못했다. 또한 많은 개발자들은 현재 기존의 컴퓨터 칩에 사용되고 있는 재생 불가능한 독성 물질을 여전히 사용하고 있다.

 연구진은 이 유망한 새로운 유형의 컴퓨팅에 사용할 생분해성 및 재생 가능한 솔루션을 찾고 있다. 또한 알로에 베라 잎에서 발견되는 단백질과 다른 당을 이 용량에서 사용하는 것에 대한 연구를 주도하고 있지만, 특히 꿀에서 강한 잠재력을 보고 있다.

꿀은 변질되지 않고 낮은 수분농도를 갖고 있어서 박테리아가 그 안에서 생존할 수 있다는 특징이 있다. 이는 컴퓨터 칩들이 매우 오랫동안 안정적이고 신뢰할 수 있다는 것을 의미한다.

꿀 멤리스터 칩은 기존 컴퓨터만큼 뜨거워지지 않는 신경형 시스템에서 발생하는 낮은 수준의 내열성이 있어야 한다. 꿀 멤리스터들은 또한 전자 폐기물도 줄일 것이다. 폐기될 경우 간단히 물에 용해될 수 있으며 이러한 특성으로 꿀은 재생가능하고 생분해성 신경 유사형 시스템을 만드는 데 매우 유용하다.

이는 또한 기존의 컴퓨터와 마찬가지로 사용자들이 여전히 커피를 쏟는 것을 피해야 한다는 것을 의미한다. 한편 이 연구는 국립과학재단의 보조금으로 지원된다.

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