컴퓨터 성능을 한 단계 끌어올리기 위한 연구자들의 노력은 끊임없이 이어지고 있으며, 최근 '멤트랜지스터(Memtransistor)'의 등장으로 인간의 뇌처럼 작동하는 컴퓨터 개발이 현실에 한 걸음 더 가까워졌습니다. 현대 컴퓨터의 기본 설계도는 1930년대에 그려졌고, 그 결과 오늘날 우리는 매초 수많은 명령을 처리하는 시스템을 당연하게 사용하고 있습니다. 인간 뇌를 완벽히 재현하기에는 아직 갈 길이 멀지만, 이번 성과는 결코 가볍게 여길 일이 아닙니다. 그럼 지금부터 IT 업계의 화제를 모으고 있는 이 놀라운 소자에 대해 자세히 알아보겠습니다.
멤트랜지스터란 무엇인가?
멤트랜지스터는 트랜지스터(transistor)와 메모리 저항체(memristor)의 기능을 하나로 결합한 소자입니다. 기억과 정보 처리를 동시에 수행할 수 있다는 점에서 인간 뇌의 신경세포와 유사하게 작동합니다. 뇌와 같은 방식으로 동작하는 알고리즘을 지닌 컴퓨터를 연구하는 분야를 '뉴로모픽 컴퓨팅(neuromorphic computing)'이라 부르며, 멤트랜지스터는 바로 이 분야의 핵심 성과 중 하나입니다. 학술적으로 정의하면 멤트랜지스터는 "저항 스위칭 원리에 기반한 2단자 비휘발성 메모리 소자"라고 할 수 있습니다.
출처: cloudpro.co.uk
멤트랜지스터라는 이름은 '메미스터(memristor)'와 '트랜지스터(transistor)'의 합성어로, 두 소자의 특징을 모두 담고 있습니다. 구체적으로 살펴보면, 메미스터는 인가된 전압을 기억할 수 있지만 하나의 전압 채널만 제어할 수 있는 한계가 있었습니다. 노스웨스턴 대학(Northwestern University) 연구진은 이러한 2단자 메미스터를 3단자 소자로 변환했고, 그 과정은 예상보다 훨씬 복잡했습니다. 이러한 소자의 개발은 뇌 같은 컴퓨터 실현뿐 아니라 에너지 효율 혁신에도 크게 기여합니다. 하나의 소자가 두 가지 역할을 동시에 수행하면 별도의 장치를 따로 둘 필요가 없어지기 때문입니다.
출처: journal.thriveglobal.com
전문가들의 평가는?
이번 성과에 모두가 놀라움을 금치 못했지만, 일부에서는 '인공 뉴런'이라는 비교 자체에 의문을 제기했습니다. 지금까지의 멤트랜지스터는 하나의 인공 뉴런에서 다른 뉴런으로 신호를 전달하는 수준에 불과하다는 것입니다. 실제 인간 뇌는 수만 개의 시냅스 연결을 거침없이 만들어낼 수 있기에, 그 격차는 여전히 크다는 지적입니다.
이에 대해 마크 허샴(Mark Hersam)이 이끄는 노스웨스턴 대학 연구팀은 "우리의 소자 설계는 추가 단자를 수용할 수 있으며, 이는 뉴런 내부의 다중 시냅스를 모방한 것"이라고 해명했습니다. 또한 연구팀은 더 작고 빠르면서도 전력 소모가 훨씬 적은 멤트랜지스터 개발을 다음 목표로 삼고 있으며, 나아가 비휘발성 메모리 설계와 고도화된 뉴로모픽 아키텍처 연구도 병행할 계획이라고 밝혔습니다.
왜 뉴로모픽 컴퓨팅에 열광하는가?
믿기 어렵겠지만, 오늘날 우리가 사용하는 주요 알고리즘 상당수는 인간 뇌의 원리에서 착안해 개발되었습니다. 인간 뇌는 아직 인공적으로 재현조차 어려운 놀라운 능력들을 갖추고 있습니다. 만약 인공 뇌를 개발할 수 있다면 연구 속도는 비약적으로 빨라지고 시간 낭비는 크게 줄어들 것입니다. 우리에게 필요한 컴퓨터는 포커 게임을 하거나 공장을 자동화하는 수준을 넘어, 현재 직면한 문제들과 앞으로 다가올 문제들을 함께 해결해 나가는 동반자입니다. 물론 '기계가 인간을 지배할까'라는 두려움 없이 인공 뇌 개발에 매진할 때 비로소 이런 미래가 열립니다.
출처: techopedia.com
그다음은?
연구팀의 협업은 놀라운 성과로 이어졌고, 그 결과는 세계적인 학술지 '네이처(Nature)'에 게재되었습니다. 이 기술이 확장되어 일상 곳곳에 스며들고 우리 삶을 더욱 스마트하게 만들 것으로 기대됩니다. 하지만 그까지는 많은 시간이 필요합니다. 우리는 아직 첫걸음을 뗀 단계이며, 후속 연구가 반복·확대될수록 더 앞으로 나아갈 수 있습니다. 현재 이 소자는 상업적 활용 사례가 없지만, 연구자들에게는 매우 중요한 도구가 될 것입니다. 분명한 사실 하나는, 이러한 소자 제작이 가능하다면 머지않아 인간 뇌와 유사한 장치의 개발도 현실이 될 수 있다는 점입니다. 그것이 축복일까요, 재앙일까요? 어떤 결과가 닥치든, 우리의 삶은 곧 크게 변화할 것입니다.