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AI의 새 두뇌로 각광받는 '뉴로모픽칩'글로벌 기업들 개발경쟁 '점입가경'
   
▲ 구글 알파고에 탑재된 텐서프로세싱유닛(TPU)

[아시아타임즈=이수영 기자] 4차산업혁명의 핵심으로 인공지능(AI)이 지목되면서 더 빠르고 방대한 데이터를 처리할 수 있는 '뉴로모픽칩' 개발을 위한 글로벌 기업들의 경쟁이 치열해지고 있다.

AI가 제대로 구현되려면 기본적으로 빅데이터를 처리할 수 있는 하드웨어가 구비되어야 한다. 데이터 처리를 위해서는 그래픽처리장치(GPU)와 중앙처리장치(CPU)를 거치게 된다. GPU는 CPU보다 속도는 느리지만 한 번에 많은 정보를 처리할 수 있고 CPU의 경우는 그 반대다. 기업들은 양쪽의 단점을 보완하기 위해 두 가지를 함께 사용해왔으나 곧 많은 양의 전력이 필요하다는 한계에 부딪혔다.

지난해 우리나라 이세돌 9단과 대결한 구글의 AI 프로그램 '알파고'는 당시 CPU 1202개, GPU 176개로 구성됐다. 반면 지난 5월 중국 커제 9단을 누른 알파고는 CPU가 200대로 줄고 구글이 자체적으로 제작한 텐서프로세싱유닛(TPU) 4대만 장착됐다. 알파고가 약 1년이란 공백 기간동안 스스로 문제를 찾고 해결해나가며 실력을 쌓은 결과다. 이세돌 9단과 커제 9단이 마주한 알파고는 전혀 다른 인공지능인 것이다.

알파고의 진화는 이 TPU 덕분인데, TPU가 바로 뉴로모픽칩의 일종이다.

뉴로모픽칩은 사람의 뇌를 모방한 차세대 반도체로 인공 뉴런을 병렬로 구성한 구조를 가지고 있다. 이 때문에 이전 프로세서에 비해 적은 전력으로 더 많은 양의 데이터를 처리할 수 있다는 장점이 있다.

알파고에 장착된 TPU는 CPU와 GPU의 조합으로 머신러닝(기계학습)과 알고리즘에 최적화되어 있다.

TPU를 장착한 알파고는 학습속도와 데이터 처리 속도가 이전보다 수십 배 개선됐고, 많은 데이터를 한번에 분석하고 반복적인 학습을 통해 스스로 발전하는 모습을 보이고 있다. 소모전력 또한 이전에 비해 30분의 1 수준으로 대폭 줄었다.

◇ 기업들의 치열한 개발 경쟁

뉴로모픽칩을 개발하기 위한 기업들의 경쟁은 이미 '용광로'다.

업계 관계자는 "인간의 두뇌처럼 움직이는 칩을 개발하려면 연산과 기억 기능을 완전히 융합해야하기 때문에 CPU와 메모리의 융합에 기업들의 관심이 모아지고 있다"고 말했다.

구글을 포함한 글로벌 기업들은 이처럼 AI의 능력을 확장시키는 칩을 기존 제품·서비스 성능 향상 용도로 활용하는 쪽을 눈여겨보고 있다. IBM, 퀄컴, 인텔, 애플, 마이크로소프트(MS) 등이 칩의 개발과 상용화를 놓고 경쟁을 벌이고 있으며, 국내에서도 삼성전자, SK하이닉스 등이 관련 기술 개발에 나서고 있다.

퀄컴이 지난 2013년 선보인 '제로스' 프로세서 시제품

퀄컴은 지난 2013년 뉴로모픽 칩의 일종인 '제로스' 프로세서 시제품을 선보였으며, IBM은 미국 국방부 산하 연구소인 미국 방위고등연구계획국(DARPA)가 주도하는 '인공 두뇌 만들기 프로젝트'에 참여해 '트루노스'를 만드는 데 성공했다.

트루노스 칩은 무려 54억 개의 트랜지스터를 내장한 4096개의 프로세서로 이루어져 있다. 전자회로 소자들을 인간의 신경망처럼 연결해 인간 두뇌 활동을 흉내냈다는 뜻이다. 사용되는 전력 역시 기존 마이크로프로세서의 1만 분의 1밖에 되지 않는다.

가장 최근에 AI칩 개발 전쟁에 합류한 MS는 지난 24일(현지시간) 현재 개발 중인 차세대 홀로렌즈 헤드셋에 AI 기반 기술을 활용할 수 있는 전용 칩을 탑재할 계획이라고 밝혔다.

MS에 따르면 이 칩이 기기에 장착되면 센서가 수집한 데이터를 클라우드 서버에 보내지 않고 기기 안에서 직접 모든 과정을 처리할 수 있게 해 배터리 소모량을 최소화 해준다.

MS 관계자는 "이 칩이 홀로렌즈 메인 유닛에 삽입되면 홀로렌즈가 더 빠른 성능을 유지하고 모바일 환경에서도 사용할 수 있게 된다"며 "기기가 항상 인터넷에 연결되도록 유지하지 않아도 되기 때문에 기기를 더 사용자 친화적으로 만들며 외부에 개인 데이터를 보내지 않아 보안면에서도 더 안전하다"고 말했다.

AI 분야에서 경쟁기업들보다 한발 앞서 출발했던 애플은 '뉴럴엔진'이라는 칩을 개발하고 있다.

애플은 이 칩을 통해 얼굴인식, 음석 인식 기능 등을 향상시켜 지난 2011년 선보인 음성인식 AI 비서 '시리'뿐 아니라 자율주행차, 증강현실 기능 등에 활용할 계획이다. 이에 따라 애플은 AI 분야에 막대한 투자를 하고 있다. 지난 2월에는 이스라엘의 머신러닝 회사 '리얼페이스'를 인수했으며 5월에는 미국의 AI 전문업체 '래티스데이터'를 2억달러에 사들였다.

우리나라는 상대적으로 해외보다 늦게 경쟁에 참여했다. 현재 삼성전자와 SK하이닉스, 서울대, KAIST, 한국전자통신연구원(ETRI) 등이 뉴로모픽칩 개발을 위해 공동 연구를 진행하고 있다.

IBM이 개발한 '트루노스' 뉴로모픽칩

이수영 기자  lsy@asiatime.co.kr

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이수영 기자 lsy@asiatime.co.kr

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