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2024-11-22 (금)

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살아있는 뇌세포 AI, 음성 인식 기술 한계 극복 가능성 제시

최근 과학계에서 주목할 만한 발전이 있었다. 컴퓨터 시스템에 연결된 인간 뇌세포 덩어리가 매우 기본적인 음성 인식 작업을 수행하는 데 성공했다. 이러한 연구는 인공지능(AI) 분야에서 혁신적인 변화를 가져올 수 있다. 특히, 전통적인 실리콘 기반 칩보다 에너지 효율성 측면에서 큰 잠재력을 지니고 있다는 평가를 받고 있다. 영국의 과학 전문지 '뉴사이언티스트'에 따르면, 인디애나 대학교 블루밍턴 캠퍼스의 펭 구오 교수는 특정 조건에서 줄기세포가 성장할 때 형성되는 신경세포 덩어리인 뇌 유기체(오가노이드)를 활용해 음성 인식 작업을 수행하는 연구를 수행했다. 구오 교수는 뇌 유기체에 대해 "마치 작은 두뇌와 같다"고 설명했다. 뇌 유기체는 수 밀리미터 폭에 최대 1억 개의 신경 세포로 구성되어 있다. 흥미롭게도, 이 오가노이드를 성장시키는 데는 2~3개월이 소요된다. 이는 인간 뇌의 약 1000억 개 신경세포에 비하면 극히 소수에 불과하지만, AI 분야에서 큰 가능성을 내포하고 있다. 이번 연구는 기존 AI 기술의 한계를 극복하고, 에너지 효율적인 방식으로 복잡한 작업을 수행할 수 있는 새로운 방법론을 제시하고 있다. 향후 이 기술이 실제 어플리케이션에 적용될 경우, AI 분야에서 중요한 전환점이 될 것으로 기대된다 이 연구에서 중요한 단계는 오가노이드를 미세전극 어레이 위에 배치하는 것이었다. 이 어레이는 오가노이드에 전기 신호를 보내고, 신경 세포의 반응을 감지하여 발화하는 시기를 파악하는 데 사용된다. 연구팀은 이 혁신적인 시스템을 '브레이노웨어(Brainoware)'라고 명명했다. 뉴사이언티스트에 따르면, 지난 3월 구오 교수의 팀은 이 '브레이노웨어' 시스템을 사용해 '헤논(Hénon) 지도'라고 알려진 복잡한 방정식을 해결하는 데 성공했다. 이는 인공지능 분야에서 획기적인 발전으로 여겨진다. 헤논 지도는 수학과 물리학에서 사용되는 대표적인 비동선 동역학계 모댈중 하나다. 이는 1976년 프랑스의 천문학가 미셸 헤논에 의해 개발됐으며 주로 카오스 이론에서 중요한 역할을 한다. 특히, 음성 인식 작업에서 이 오가노이드의 역할은 주목할 만하다. 연구팀은 오가노이드가 일본어 모음 소리를 발음하는 8명의 사람들의 240개 오디오 클립 중 특정 개인의 목소리를 식별하는 방법을 배우게 했다. 이 오디오 클립은 공간 패턴으로 배열된 일련의 신호로 오가노이드에 전송됐다. 이 과정은 인간 뇌세포를 사용하는 AI 기술이 어떻게 복잡한 데이터를 처리할 수 있는지를 보여주는 훌륭한 예시이다. 구오 교수는 오가노이드를 사용한 초기 실험에서 약 30~40%의 정확도를 보였다고 한다. 그러나 단 이틀의 훈련 세션 후, 이 정확도는 놀랍게도 70~80%로 상승했다. 구오 교수는 이 현상을 '적응형 학습'이라고 설명했다. 이는 신경 세포 간에 새로운 연결이 형성되는 과정을 포함하는 것으로, 신경 세포 사이의 연결 형성을 방해하는 약물에 오가노이드를 노출시킬 경우, 아무런 개선도 관찰되지 않았다. 이는 학습 과정이 신경 연결의 변화와 밀접하게 연관되어 있음을 시사한다. 훈련 과정은 단순히 오디오 클립을 반복하는 것에 불과했으며, 오가노이드에게 옳고 그름에 대한 직접적인 피드백은 제공되지 않았다. 이러한 방식은 인공지능(AI) 연구에서 '비지도 학습(Unsupervised Learning)'이라고 알려진 방법론에 해당한다. 이러한 비지도 학습 방식은 AI가 스스로 학습하고, 패턴을 인식하는 능력을 개발하는 데 중요한 역할을 한다. 구오 교수는 기존 AI에는 두 가지 주요 과제가 있다고 지적했다. 첫 번째는 높은 에너지 소비이고, 두 번째는 실리콘 칩의 본질적인 한계, 즉 정보 처리와 데이터의 분리 문제다. 구오 교수의 연구팀은 살아있는 신경 세포를 활용한 바이오컴퓨팅이 이러한 과제를 해결할 수 있는 가능성을 탐구하고 있다. 이들은 세계 각지의 여러 연구 그룹 중 하나로, 바이오컴퓨팅 분야에서 혁신을 이루고자 한다. 예를 들어, '뉴사이언티스트'가 2021년에 소개한 호주의 코티칼 랩스(Cortical Labs)라는 회사는 뇌세포에게 '퐁' 게임을 가르치는 연구를 수행해왔다. 전통적인 음성 인식 분야의 전문가로 케임브리지 대학의 티토우안 파르코렛(Titouan Parcollet) 박사는 바이오컴퓨팅이 장기적으로 의미 있는 역할을 할 수 있다고 보고 있다. 이는 기존의 AI 접근법에 대한 중요한 대안을 제시하며, 향후 기술 발전에 중요한 영향을 미칠 수 있다는 전망이다. 파르콜렛 박사는 바이오컴퓨팅의 현재 상황에 대해 명확한 견해를 제시했다. 그는 "딥러닝이 수행하는 작업을 달성하기 위해 인간 뇌와 같은 구조가 필요하다고 여기는 것은 오해일 수 있다"며 "현재의 딥러닝 모델이 특정 작업에서 인간 뇌보다 훨씬 뛰어난 성능을 보이고 있다"라고 말했다. 파르콜렛 박사는 또한 구오 교수 팀의 연구가 아직은 간단한 단계에 머물러 있으며, 주로 발화자 식별과 같은 단순한 작업에 초점을 맞추고 있다고 말했다. 'Brainoware' 시스템의 성능 향상에도 불구하고, 또 다른 도전은 오가노이드의 유지 관리 기간이 1~2개월에 불과하다는 점이다. 구오 교수의 팀은 이 기간을 연장하기 위해 노력 중이다. 구오 교수는 "AI 컴퓨팅을 위해 오가노이드의 계산 능력을 활용하기 위해서는 이러한 한계를 극복해야 한다"고 말했다. 이는 바이오컴퓨팅 분야가 당면한 중대한 과제 중 하나로, 이 분야의 미래 발전을 위해 해결해야 할 핵심 문제이다.
- IT/바이오
2023-12-26
성격이 치매 위험 낮추는 열쇠?

두뇌 건강을 유지하고 치매를 예방하기 위해, 많은 사람들이 구구단을 외우기, 숫자 세기, 책 읽기 등 다양한 방법으로 두뇌를 계속 활동시키고 있다. 실제로, 연령이 증가함에 따라 두뇌 활동을 유지하는 것이 알츠하이머병이나 다른 형태의 치매 위험을 낮출 수 있다는 연구 결과가 있다. 또한 특정 성격 특성이 알츠하이머 발명 위험을 낮출 수 있다는 연구 결과도 나왔다. 예루살렘 포스트는 캘리포니아 대학과 일리노이 노스웨스턴 대학교 연구팀의 연구 결과를 소개했다. 연구팀은 대규모 메타 분석을 통해 특정 성격이 치매 위험을 낮출 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 이 연구에 따르면 성실성, 외향성, 긍정적인 태도를 가진 사람들이 신경질적이고 부정적인 태도를 가진 사람들보다 치매 진단을 받을 가능성이 낮은 것으로 나타났다. 이 연구에서는 치매 환자의 뇌 조직에 나타나는 물리적 손상과는 다른 측면을 조명했다. 특정 성격 특징이 치매 관련 장애를 극복하는 데 어떻게 도움이 되는지에 대한 연결성을 밝혀내고 있다. 해당 연구는 '치매 진단 및 신경병리학적 부담의 성격 예측자: 개별 참가자 데이터 메타 분석'이라는 제목으로 알츠하이머 협회 저널에 게재됐다. 논문의 제1 저자인 캘리포니아대학교 소속 유씨 데이비스(UC Davis·UCD)의 에모리 벡(Emorie Beck) 심리학 교수는 "이전 연구들은 성격 특성과 치매와의 연관성을 확립하려 했지만, 대부분 규모가 작고 특정 인구에 초점을 맞춘 것이었다"라고 말했다. 벡 교수는 "우리는 이 연구를 종합하고 이러한 연관성의 강도와 일관성을 테스트하기 위해 새로운 기술을 활용하고자 했다"며 "이 연관성이 확인된다면, 인생 초기에 성격 특성에 개입하여 변화를 유도하는 것이 장기적으로 치매 위험을 줄이는 방법이 될 수 있다"고 설명했다. 연구팀은 4만4000명 이상의 참가자를 포함한 8개의 연구에서 나온 데이터를 분석했으며, 그 중 1703명은 치매 진단을 받았다. 연구팀은 '5대' 성격 특성(성실성, 외향성, 경험에 대한 개방성, 신경증, 친화성)과 주관적 웰빙(긍정적 및 부정적 영향, 삶의 만족도)에 대한 측정을 조사했다. 이어서 이 결과들을 치매의 임상 증상(인지 테스트 성능) 및 부검 시 나타나는 뇌 병리와 비교 분석했다. 성격이 일반적으로 행동을 통해 치매 위험과 관련 있다고 여겨진다. 예를 들어, 성실성이 높은 사람들은 좋은 식습관을 유지하고 건강 관리에 더 주의를 기울일 가능성이 높으며, 이는 장기적으로 건강한 상태를 유지하는 데 도움이 될 수 있다. 연구자들은 신경증과 같은 부정적인 성격 특성에 높은 점수나 긍정적인 전망에 대한 낮은 점수가 치매 진단 위험과 관련이 있음을 발견했다. 반면, 경험에 대한 개방성, 우호성, 삶의 만족도에 대한 높은 점수는 일부 소규모 연구에서 보호 효과를 보였다. 그러나 놀랍게도 이러한 성격 특성과 사후 사람들의 뇌에서 실제 신경병리 사이에는 어떤 연관성도 발견되지 않았다. 벡 교수는 "인격 특성이 인지 테스트 성과를 예측하지만 신경병리와는 관련이 없는 것이 놀라운 발견이었다"고 말했다. 이는 일부 성격 특성이 알츠하이머병과 같은 질병으로 인한 손상에 대해 더욱 탄력적으로 대처하는 데 도움을 줄 수 있음을 시사한다. 특정 성격 특성이 높은 사람들은 장애에 대해 더 잘 대처하고 해결하는 방법을 찾을 수 있다고 보인다. 연구팀의 다른 연구에 따르면, 상당한 신경병리를 가진 사람들 중 일부는 인지 테스트에서 거의 손상이 없는 것으로 나타났다. 전반적으로, 이 연구는 신경증, 성실성 및 부정적인 전망이 치매 진단과 강력하게 연관되어 있음을 보여주는 증거를 제공한다. 연구자들은 성격과 치매 위험, 신경병리 사이의 관계에 영향을 미칠 수 있는 다양한 요인들, 예를 들어 연령, 성별, 교육 수준 등을 고려해 조사했다. 그러나 성실성의 보호 효과가 나이가 들수록 증가한다는 점 외에는 이러한 요인들의 영향에 대한 명확한 증거를 거의 찾지 못했다. 한편, 글로벌 제약사 에자이와 바이오젠이 개발한 알츠하이머 치매 신약 '레켐비'(LEQEMBI)를 오는 2023년 12월 20일 일본에서 출시된다. 이로써 일본은 미국에 이어 두 번째로 레켐비를 시판하는 국가가 될 것이다. 레켐비는 알츠하이머 치매 원인 물질로 알려진 베타 아밀로이드(βA)에 선택적으로 결합하는 기전으로 질병의 진행 속도를 감소시킨다. 초기 알츠하이머 환자의 인지 기능 저하를 늦추는 게 입증된 유일한 치료제로 알려졌다. 임상 3상 연구에 따르면 레켐비 투약군은 18개월 후 위약군과 비교해 뇌의 인지 기능 저하가 27% 느렸다. 치매의 진행 속도를 27% 늦춘 셈이다. 알츠하이머는 기억장애, 인지장애, 성격·행동장애가 포함돼 종합적인 치매 증상을 보이는 퇴행성·비가역성 질환이다. 한국에서는 약 89만명의 환자가 있는 것으로 알려졌다.
- IT/바이오
2023-12-15
삼성전자, 3분기 들어 파운드리 1위 TSMC와 격차 확대

파운드리(반도체 수탁생산) 세계 1위 대만 TSMC가 올해 3분기 들어 삼성전자와의 격차를 더 벌린 것으로 나타났다. 6일 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 올 3분기 삼성전자 파운드리 매출은 전분기보다 14.1% 증가한 36억9000만달러를 기록했다. 시장점유율은 1분기 11.7%에서 2분기 12.4%로 0.7%포인트 상승했다. 1위 기업인 TSMC의 올해 3분기 매출은 172억4900만달러로 2분기에 비해 10.2% 늘었다. 시장점유율도 2분기 56.4%에서 3분기 57.9%로 올랐다. 삼성전자가 퀄컴의 시스템온칩(SoC)·모뎀 등을 위탁 생산하면서 매출이 늘었지만 7나노(㎚·1㎚=10억분의 1m) 이하 반도체 판매량이 늘면서 TSMC의 실적이 큰 폭으로 개선된 것이다. TSMC와 삼성전자 점유율 격차는 2분기 44.7%포인트에서 3분기 45.5%포인트로 커졌다. TSMC는 아이폰15·PC용 반도체 주문이 몰리면서 실적이 늘었다. 최첨단 공정인 3나노 제품은 TSMC 매출의 6%에 달했다. 아이폰15 프로 시리즈에 들어가는 '두뇌칩' 애플리케이션프로세서(AP)인 A17은 TSMC 3나노 공정으로 제작됐다. 7나노 이하 제품은 매출의 60%를 차지했다. 삼성전자 파운드리도 퀄컴의 중저가 5세대(5G) AP 시스템온칩(SoC)·모뎀과 28나노 유기발광다이오드(OLED) DDI(디스플레이 구동칩) 주문이 늘었다. 세계 파운드리 시장 점유율 순위는 TSMC와 삼성전자에 이어 미국 글로벌파운드리스(6.2%), 대만 UMC(6.0%), 중국 SMIC(5.4%) 순으로 나타났다. 전체 파운드리 시장 규모는 3분기에 282억9000만달러를 기록했다. 전분기 대비 7.9% 증가한 규모다. 올 4분기는 연말 스마트폰·노트북 수요가 늘면서 파운드리 매출이 늘어날 전망이다.
- IT/바이오
2023-12-06
중국, 인간처럼 협력하는 드론 기술 개발

중국 과학자들이 인간처럼 협력하고 작업을 수행하는 새로운 드론 기술을 개발했다고 인디아 타임스(India Times)가 최근 보도했다. 일반적으로 드론 군집은 벌이나 개미처럼 군집 지능을 통해 통신하고 협업한다. 하지만 이번에 개발된 기술은 인간의 협력 방식을 모방한 것으로, 드론이 서로 의사소통하고 작업을 분담하는 방식이 인간이 팀을 운영하는 방식과 유사하다. 연구팀은 이 기술을 통해 드론이 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 예를 들어, 보안 순찰, 재난 구조, 항공 물류 등에서 드론을 보다 효율적이고 안전하게 사용할 수 있을 것으로 보인다. 이 기술은 중국 산시성 서북공업대학교 리 쉬에롱(Li Xuelong) 교수가 이끄는 인공지능, 광학, 전자학부 팀이 개발했다. 리 교수는 컴퓨터 비전과 머신 러닝 분야의 전문가로, 드론의 자율주행 기술을 연구해왔다. 이번 연구에서 리 교수 팀은 챗GPT와 같은 대규모 언어모델(LLM)을 실제 애플리케이션에 통합했다. 이 드론의 핵심 기능은 '인간 두뇌'로, '인턴LM(InternLM)'이라는 오픈 소스 대형 언어 모델에서 개발된 자연어를 사용하여 서로 상호 작용할 수 있다는 점이다. 이를 통해 운영자와 드론 간의 원활한 통신이 가능하다. 연구팀은 이번 기술을 실증하기 위해 6대의 드론을 이용한 실험을 진행했다. 실험에서 드론은 서로 그룹 채팅을 통해 의사소통하며 수색 작업을 수행했다. 3대의 드론은 수색 지역을 탐색하고, 나머지 3대는 수색 결과를 공유했다. 연구팀은 "이번 기술은 협업형 드론의 새로운 시대를 열어줄 수 있을 것으로 기대한다"며 "향후 다양한 분야에서 드론의 활용도를 높이기 위해 연구를 지속할 계획"이라고 밝혔다.
- 산업
2023-11-17
[퓨처 Eyes(11)] 나노와이어 '두뇌' 네트워크, "즉시 학습하고 기억" 가능성 입증

최근 '나노와이어 두뇌' 등 물리적 신경망의 혁신적인 발전이 주목을 받고 있다. 뇌의 뉴런이 작동하는 방식에서 영감 받은 물리적 신경망은 최근 실험에서 처음으로 즉석에서 학습하고 기억하는 것이 확인되는 단계에 이르렀다. 나노와이어 두뇌는 인공 지능(AI)과 기계 학습 분야에서 사용되는 혁신적인 기술 중 하나다. 이 개념의 핵심은 미세한 나노스케일의 와이어를 사용하여 인간 두뇌의 작동 방식을 모방하는 것이다. 다시 말하면, 나노와이어 두뇌 또는 나노와이어를 사용하는 인공 신경망은 뇌의 구조와 기능을 모방하기 위해 나노스케일의 전도성 와이어를 사용하는 첨단 기술이다. 이 기술은 신경과학과 나노기술의 교차점에 있으며, 인공 지능과 머신 러닝 분야에서 혁신적인 발전을 가져올 가능성이 크다. 과학전문 매체 사이키(phys.org)에 따르면 호주 시드니 대학교와 미국 로스앤젤레스 캘리포니아 대학교의 과학자들이 주도한 최근 연구에서 나노와이어 네트워크(신경망)가 뇌의 뉴런처럼 작동하여 '즉석에서 학습하고 기억'하는 능력을 보여주었다. 나노와이어 신경망이란? 나노와이어 네트워크는 직경이 불과 10억 분의 1미터인 미세한 와이어들로 구성되어 있다. 이 와이어들은 어린이 게임 '나무 블록 빼기 놀이'(Pick Up Sticks, 쌓아 올려져 있는 나무 조각들의 밑창 빼기)와 유사한 패턴으로 배열되어 있으며, 인간 뇌의 신경망을 모방한다. 이는 복잡한 실제 학습과 기억 작업을 수행할 수 있는 저에너지 기계 지능 개발의 가능성을 열어주고 있다. 논문 제1저자인 루오민 주(Ruomin Zhu) 시드니대학교 나노연구소 및 물리학과 박사과정 연구원은 "나노와이어 네트워크를 사용해 뇌에서 영감을 받은 학습·기억 기능을 동적 스트리밍 데이터 처리에 활용할 수 있다"고 설명했다. 기억과 학습 작업은 나노와이어가 교차하는 접점에서 발생하는 전자 저항의 변화를 이용한 간단한 알고리즘을 통해 이루어진다. 이 기능은 '저항성 메모리 스위칭'으로 알려져 있으며, 전기적 입력이 전도성 변화와 맞닥뜨릴 때 발생한다. 이는 인간 뇌의 시냅스에서 일어나는 현상과 유사하다. 이 연구는 인공 지능과 기계 학습 분야에서 새로운 장을 열고 있으며, 향후 더욱 효율적이고 지능적인 기계 시스템의 개발로 이어질 것으로 기대된다. 이 연구 결과는 '네이처 커뮤니케이션즈'에 지난 11월 1일 게재됐다. 이 연구에서 과학자들은 이미지에 해당하는 전기 펄스 시퀀스를 인식하고 기억하는 방법으로 나노와이어 네트워크를 활용했다. 이는 인간 뇌의 정보 처리 방식에서 영감을 얻은 것으로, 뇌과학과 인공 지능의 접목을 시도한 중요한 연구 사례로 평가된다. 전화번호 기억과 비슷 연구 책임자인 즈덴카 쿤치치 교수는 이 기억 과제가 전화번호를 기억하는 것과 비슷하다고 설명했다. 그는 이 네트워크가 MNIST 데이터베이스의 필기 숫자 이미지, 즉 머신 러닝에서 사용되는 7만개의 작은 회색조 이미지 컬렉션을 활용하여 벤치마크 이미지 인식 작업을 수행했다고 말했다. 쿤치치 교수는 "과거 연구에서 나노와이어 네트워크가 간단한 작업을 기억하는 능력을 증명했다. 이번 연구는 온라인으로 접근 가능한 동적 데이터를 활용하여 작업을 수행함으로써 이러한 연구 결과를 확장했다"고 덧붙였다. 그는 "지속적으로 변경되는 대량의 데이터를 처리할 때 온라인 학습 기능을 달성하는 것은 어려운 과제다. 표준 방식은 데이터를 먼저 메모리에 저장한 후 이를 활용해 머신 러닝 모델을 훈련하는 것이지만, 이 방법은 광범위한 적용에는 너무 많은 에너지를 소모한다"고 설명했다. 이어 "우리의 새로운 접근 방식을 통해 나노와이어 신경망은 데이터 샘플마다 즉시 학습하고 기억함으로써 온라인으로 데이터를 추출할 수 있으며, 이는 메모리와 에너지 사용을 크게 줄여준다"고 말했다. 루오민 주 연구원은 온라인 정보 처리의 추가적인 장점을 언급했다. 그는 "예를 들어, 센서에서 데이터가 지속적으로 스트리밍되는 상황에서는, 인공 신경망을 활용한 머신 러닝이 실시간으로 적응할 수 있어야 한다. 하지만 현재 기술은 이에 최적화되어 있지 않다"고 부연했다. 이 연구에서 나노와이어 신경망은 테스트 이미지를 93.4%의 정확도로 식별하며 벤치마크 머신 러닝 성능을 입증했다. 연구에 포함된 기억 과제는 최대 8자리 숫자 시퀀스를 재생하는 것이었다. 두 과제 모두에서, 데이터를 네트워크로 스트리밍하여 온라인 학습 능력을 증명하고, 메모리가 학습을 어떻게 향상시키는지를 보여주었다. 나노와이어 두뇌 특징 나노와이어 두뇌의 특징으로는 나노스케일 구조와 전도성, 플라스틱성, 저에너지 소비 등이 있다. 먼저 나노와이어는 극도로 작은 크기(일반적으로 나노미터 단위)를 가지고 있어, 매우 높은 밀도의 신경망을 구현할 수 있다. 이는 인간 두뇌의 복잡한 신경망을 모방하는 데 유리하며, 여러 신경망의 연결을 통해 복잡한 계산을 수행할 수 있다. 전통적인 전자 기기에 비해 에너지 효율이 높아 저에너지를 사용한다. 또한 나노와이어는 전기 신호를 효율적으로 전달할 수 있어, 뇌의 신경 전달 방식을 모방하는 데 적합하다. 나노와이어 기반 신경망은 플라스틱성(학습과 기억에 필요한 구조적, 기능적 변화)을 통해 새로운 정보를 학습하고 저장할 수 있다. 나노와이어는 전기화학적 신호를 사용하여 정보를 처리하고 저장한다. 뉴런과 같이 동적으로 연결되며, 학습과 기억 과정에서 이들 연결이 강화되거나 약화된다. 나노와이어 두뇌 응용 분야 나노와이어 두뇌는 인간 두뇌와 유사한 방식으로 정보를 처리하고 학습하는 AI 시스템에 활용된다. 데이터 스트리밍과 실시간 학습 능력을 통해 기계 학습 모델을 개선하는 데 사용될 수 있다. 자율적인 의사결정과 복잡한 환경에서의 적응력을 갖춘 로봇에 적용될 수 있다. 나노와이어 기반 기술은 미래의 AI 및 컴퓨팅 분야에서 중요한 역할을 할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 그러나 이 기술은 아직까지 연구 개발 단계에 있으며, 상용화까지는 추가 연구와 발전이 필요하다. 이러한 나노와이어 두뇌 기술은 빠르게 진화하고 있는 분야로, 그 개발과 응용은 향후 몇 년 동안 상당한 관심을 끌 것으로 예상된다.
- 포커스온
2023-11-16
美 스탠포드대, AI 두뇌 탑재 로봇 개 출시

스스로 인지해 장애물을 기어오르거나, 넘거나, 기어다닐 수 있는 인공지능(AI) 알고리즘을 활용한 새로운 종류의 로봇 개가 등장했다. 미국 기술전문매체 '인터레스팅엔지니어링(InterestingEngineering)'은 스탠포드 대학과 상하이 지제 연구소(Shanghai Qi Zhi Institute)가 구조물을 탐지하거나 군사용 등 다양한 용도로 사용할 수 있는 자율작동 로봇 개를 개발했다고 보도했다. 이 로봇 개는 새로운 비전 기반 알고리즘을 통해 높은 물체를 오를 수 있고, 낮은 구조물 아래로 기어가거나 틈새 사이를 비집고 들어갈 수 있다. 이는 로봇 개의 알고리즘이 뇌 역할을 하기 때문이다. 컴퓨터과학과 조교수이자 로봇 개 관련 논문 공동 저자인 첼시 핀(Chelsea Finn)은 "우리의 네 발 달린 로봇이 학습한 자율성과 복잡한 기술의 범위는 매우 인상적이다"라며 "우리는 저렴한 두 가지 다른 기성품 로봇을 사용해 이 로봇 개를 만들었다"고 설명했다. 이 로봇 개의 장점은 완전히 자율적으로 작동할 수 있다는 것이다. 이번 연구의 공동 저자인 지팡 후(Zipeng Fu)는 "우리가 하는 일은 로봇에 장착된 심층 카메라에서 얻은 이미지와 기계 학습을 통해 모든 입력을 처리해 로봇 개가 다리를 움직여 장애물을 넘고, 밑으로 통과하고 주변의 장애물을 피하도록 지각과 제어를 모두 결합하는 것"이라고 말했다. 이 새로운 개는 거친 지형을 탐색하고, 제한된 공간에 접근하고, 재난 지역에서 조난자를 찾아 구조하는 데 도움을 줄 수 있어 까다로운 환경에서 수색과 구조 임무에 이상적이다. 또한 정찰과 감시, 잠재적으로 위험한 상황에서 수행되는 군사용과 방위 분야에도 사용할 수 있다. 지팡 후는 "우리 로봇은 시각과 자율성을 모두 갖추고 있으며, 도전 과제를 파악하고 순간의 요구에 따라 파쿠르(장애물 통과 훈련) 기술을 스스로 선택하고 실행할 수 있는 운동 지능을 갖추고 있다"고 설명했다. 이 연구팀은 먼저 컴퓨터 모델을 사용해 알고리즘을 개발하고 완성한 다음 이를 실제 두 대의 로봇 개에 적용해 운동 능력이 뛰어난 지능형 로봇 개를 만드는 데 성공했다. 로봇은 자신이 선택한 방식으로 작동하고 강화 학습으로 알려진 프로세스를 통해 수행 작업에 따라 보상을 받았다. 이는 알고리즘이 새로운 난이도를 가장 효과적으로 해결하는 방법을 학습하는 매우 효율적인 방법 중 하나다. 그런 다음 연구원들은 현재 사용가능한 컴퓨터와 비전 센서, 전원 공급 장치만 활용하면서 특히 어려운 조건에서 민첩성을 입증하기 위해 실제 로봇 개를 사용하여 광범위한 테스트를 수행했다. 그 결과, 운동 지능이 뛰어난 로봇 개는 자기 키의 1.5배가 넘는 장애물을 오르고, 자기 길이의 1.5배가 넘는 틈새를 뛰어넘고, 자기 키의 3/4에 해당하는 장애물 아래로 몸을 집어넣고, 자기의 폭보다 작은 틈새를 통과할 수 있었다. 한편, 중국 로봇기업 유니트리가 개발한 로봇 개는 기능에 통합된 GPT(다양한 작업 수행이 가능토록 사전 학습한 트랜스포머 모델) 지원 시스템을 통해 사용자를 따르고 다양한 작업을 수행하고 통신도 가능하다. 이 로봇 개는 장애물을 피하면서 환경을 탐색하고 까다로운 지형을 쉽게 통과 할 수 있는 것으로 알려졌다.
- IT/바이오
2023-10-18
미로 자율 탐색하는 '뇌 없는 로봇' 탄생

미로를 탐색할 수 있는 뇌가 없는 소프트 로봇이 탄생했다. 과학 전문 매체 뉴로사이언스에 의하면, 노스캐롤라이나 주립대학(NCSU)의 연구원들은 물리적 지능을 사용해 미로와 같은 복잡한 환경을 자율적으로 탐색할 수 있는 '뇌 없는' 소프트 로봇을 설계했다. NCSU가 유튜브를 통해 공개한 '뇌 없는' 소프트 로봇의 모습은 팔이나 다리 머리가 없으며, 나선형 파스타 '로티니(Rotini)'를 연상시키는 정교하게 꼬인 생소한 이미지로 눈길을 사로잡았다. 이전 모델과는 달리 이 로봇은 장애물이 없어도 자체적으로 회전할 수 있다. 이러한 독특한 움직임은 한쪽 절반이 지면에 더 많은 힘을 가하도록 설계된 비대칭적인 디자인 덕분이다. 그로 인해 이 로봇은 둥글게 호를 그리며 움직이고 동적 미로를 횡단하며 평행한 물체 사이에 끼이지 않고 피해 갈 수 있다. 이 소프트 로봇은 '물리적 지능'을 통해 작동한다. 이는 구조적 설계와 재료에 따라 동작이 결정되므로 컴퓨터나 사람의 지시가 필요하지 않다. 이 로봇은 리본 모양의 '액정 엘라스토머'로 만들어져 있으며, 주변 공기보다 더 뜨거운 표면에 놓이면 움직이기 시작한다. 표면이 더 뜨거울수록 로봇은 더 빨리 움직인다. 역동적인 환경 탐색 가능 이 연구팀은 인간이나 컴퓨터의 지시 없이 간단한 미로를 탐색할 수 있는 소프트 로봇을 이미 제작했다. 이들은 이제 그 작업을 기반으로 더 복잡하고 역동적인 환경을 탐색할 수 있는 '두뇌가 없는' 소프트 로봇을 만들었다. '뇌 없는' 소프트 로봇에 관한「물리적으로 지능적인 자율 로봇 미로 탈출기」라는 논문은 사이언스 어드밴스(Science Advances) 저널에 지난 8일 게재됐다. 이 연구는 국립과학재단(National Science Foundation)이 지원했다. 이 논문의 공동 저자이자 노스캐롤라이나 주립대학교 기계 및 항공우주 공학부의 지에 인(Jie Yin) 교수는 "우리의 초기 연구에서 소프트 로봇이 매우 간단한 장애물 코스를 통해 비틀거나 돌릴 수 있다는 것을 보여주었다"며 "그러나 이전 모델은 장애물에 부딪히지 않으면 회전하지 못했다. 실용적인 측면에서 이는 로봇이 때때로 평행한 장애물 사이에 갇혀서 앞뒤로 튕길 수 있음을 의미한다"고 말했다. 그는 "이번에 우리는 스스로 회전할 수 있는 새로운 소프트 로봇을 개발했다. 이 로봇은 구불구불한 미로를 통과할 수 있으며, 움직이는 장애물을 우회할 수도 있다. 이런 모든 행동은 컴퓨터의 안내가 아닌 물리적 지능을 사용해서 이루어진다"고 설명했다. 여기서 물리적 지능은 소프트 로봇과 같은 역동적인 물체를 말하며, 그 동작은 컴퓨터나 인간의 개입으로 지시되지 않고 구조 설계와 구성 재료에 의해 제어되는 것을 의미한다. 온도에 반응하는 로봇 새로운 소프트 로봇은 이전 버전과 마찬가지로 리본 모양의 액정 엘라스토머로 제작됐다. 이 로봇을 주변 공기보다 뜨거운 섭씨 55도(화씨 131도) 이상의 표면에 놓아두면 움직이기 시작한다. 작동 원리는 표면에 닿는 리본 부분은 수축하지만 공기에 노출된 리본 부분은 수축하지 않는 것을 이용했다. 이것은 롤링 모션을 유도하며 표면이 따뜻할수록 로봇이 더 빨리 굴러간다. 이전 버전의 소프트 로봇은 대칭 디자인이지만 새 로봇에는 두 개의 별개의 반쪽이 있다. 다시 말하면, 로봇의 절반은 직선으로 뻗어 있는 꼬인 리본 모양이고 나머지 절반은 나선형 계단처럼 더 촘촘하게 꼬인 리본 모양이다. 이 비대칭적인 디자인 때문에 로봇의 한쪽 끝이 다른 쪽 끝보다 표면에 더 많은 힘을 가할 수 있다. 연구진은 바닥보다 입구가 넓은 플라스틱 컵을 예로 들었다. 이 컵은 테이블을 가로질러 굴리면 직선으로 구르지 않고 둥글게 호를 그리며 굴러가는 데, 컵이 비대칭적인 모양을 하고 있기 때문이다. 비대칭 디자인이 특징 논문의 제 1 저자이자 NCSU의 야오 자오(Yao Zhao) 연구원은 "우리의 새로운 로봇이 탄생한 배경에 있는 개념은 꽤 간단하다. 비대칭적인 디자인 덕분에 물체에 접촉하지 않고도 회전할 수 있다"고 말했다. 그는 "따라서 물체와 접촉할 때는 방향을 바꾸어 미로를 탐색할 수 있지만 평행한 물체 사이에 갇히지는 않는다. 대신, 호를 그리며 움직일 수 있는 능력은 본질적으로 자유롭게 움직일 수 있게 해준다"고 설명했다. 연구진은 비대칭 소프트 로봇 설계가 움직이는 벽이 있는 미로를 포함하여 더 복잡한 미로를 탐색하고 신체 크기보다 좁은 공간을 통과할 수 있는 능력 등을 테스트했다. 더 나아가 이들 연구원은 새로운 로봇 디자인을 서로 다른 환경인 금속 표면과 모래에서도 테스트했다. Yin은 "이 작업은 소프트 로봇 설계에 대한 혁신적인 접근법을 개발하는 데 도움이 되는 또 다른 진전이다. 특히 소프트 로봇이 환경에서 열에너지를 얻을 수 있는 응용 프로그램에 대한 것이다"라고 말했다. 로봇이 사람처럼 머리가 있고 팔과 다리가 있어야 한다는 선입견을 깬 이번 연구는 다양한 형태의 무궁무진한 로봇의 탄생을 예고했다.
- IT/바이오
2023-09-20
SK하이닉스, 화웨이 스마트폰에 메모리칩 내장…주가 폭락

한국의 칩 제조업체인 SK하이닉스는 지난주 화웨이가 출시한 논란의 스마트폰인 '메이트 60 프로(Mate 60 Pro)'에 자사의 메모리 칩 두 개가 들어간 경위를 조사하고 있다고 CNN이 보도했다. 캐나다에 본사를 둔 반도체 전문 연구기관인 테크인사이트가 화웨이 휴대폰을 분해해 분석한 결과 12기가바이트(GB) LPDDR5 칩과 512GB 낸드 플래시 메모리 칩 두 개가 화웨이 휴대폰 내부에서 발견됐다는 사실이 알려지면서 하이닉스의 주가는 지난 9월 8일(현지 시간) 4% 이상 하락했다. 테크인사이트의 댄 허치슨 부회장은 CNN과의 인터뷰에서 "이번 개발의 의미는 SK하이닉스가 중국으로 출하할 수 있는 제품에 제한이 있다는 것"이라고 말했다. 그는 "이 칩의 출처는 어디일까요? 가장 큰 문제는 법을 위반했는지 여부"라고 지적했다. 하이닉스 대변인은 지난 8일 CNN에 자사 칩이 화웨이 휴대폰에 사용되었다는 사실을 알고 있으며 이 문제를 조사하기 시작했다고 밝혔다. 이 회사는 성명을 통해 "화웨이에 대한 미국의 제재가 도입 된 이후 더 이상 화웨이와 거래하지 않는다"고 말했다. 또한 "SK하이닉스는 미국 정부의 수출 제한 조치를 엄격히 준수하고 있다"고 강조했다. 업계 관계자들은 화웨이가 제조업체로부터 직접 구매하지 않고 중고 시장에서 메모리 칩을 구매했을 가능성이 있다고 말했다. 또 화웨이가 미국의 수출 규제가 본격화되기 전에 부품을 비축해 두었을 가능성도 제기됐다. 테크인사이트는 앞서 이 휴대폰의 '두뇌'가 중국 최고의 칩 제조업체인 SMIC로 더 잘 알려진 중국 반도체 제조 인터내셔널 코퍼레이션이 만든 5G 기린 9000 칩으로 구동된다고 밝혔다. 현재 메이트 60 프로를 조사 중이며 미국 무역 제재 대상 기업이 만든 부품을 더 찾을 가능성을 배제하지 않고 있다. 지금까지는 대부분의 휴대폰 부품이 중국 공급업체에서 제공된 것으로 밝혀졌다. 분석가들은 이 스마트 폰이 첨단 기술에 대한 접근을 놓고 미국과 충돌하는 중국에게 중요한 돌파구라고 말했다. 한편, 미국의 마이크 갤러거와 마이클 맥컬 하원 의원은 화웨이의 이 휴대폰에 대한 더 많은 정보를 찾고 있는 백악관에 중국 기업에 대한 기술 수출 판매를 더욱 제한할 것을 촉구했다.
- 산업
2023-09-11