전기 없이 빛으로만 정보를 처리하고 학습하는 인공지능(AI) 기술이 개발됐다.
29일(현지시간) 국제 학술지 '어드밴스드 포토닉스'(Advanced Photonics)에 따르면, 한 연구팀이 빛 신호만으로 정보를 입력받고 내부 상태를 갱신하는 완전 광학 방식의 인공 시냅스 소자를 개발하는 데 성공했다.
이 기술은 현대 AI 시스템의 고질적인 문제로 꼽히는 데이터 병목 현상과 과도한 전력 소비를 해결할 대안으로 주목된다.
연구팀이 개발한 인공 시냅스는 희토류가 첨가된 특수 결정으로 만들어졌다. 이 결정은 빛을 받으면 일부는 즉시 빛을 내고, 일부는 내부에 전하를 가뒀다가 나중에 방출하는 '잔광' 특성을 가진다.
이러한 특성을 이용해 빛의 노출 이력에 따라 신호 전달 강도가 변하도록 설계했다. 이는 과거 활동에 따라 연결 강도가 변하는 인간 뇌의 시냅스 작동 방식과 유사하다.
실험 결과, 이 소자는 짧은 간격으로 빛을 두 번 비추면 두 번째 신호가 더 강해지는 '신호 증폭'과, 반대로 특정 파장의 빛을 이용해 신호를 약화시키는 '신호 억제' 기능을 모두 구현했다. 이는 복잡한 신경망 동작에 필수적인 요소다.
연구팀은 이 소자를 실리콘 이미지 센서와 결합해 뉴로모픽 카메라 시제품도 제작했다. 이 카메라는 촬영과 동시에 이미지의 노이즈를 줄이고 대비를 강화하는 '인센서 프로세싱'이 가능하다.
실제로 이 기술을 적용한 AI 모델로 손 글씨 숫자 이미지를 분류하는 실험을 진행한 결과, 노이즈가 제거되면서 인식 정확도가 78%에서 95.99%까지 향상됐다.
연구팀은 이 기술이 향후 전력과 속도가 중요한 로봇 공학, 엣지 컴퓨팅 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대했다.