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ETRI “사람처럼 생각하고 볼 수 있는‘시각 지능칩’ 눈앞”이주현박사 연구팀, 내년 상반기 시연거쳐 기술이전 추진
  • 박희범 과학기술전문기자
  • 승인 2018.06.20 18:00
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ETRI 이주현 책임연구원이 이번에 개발한 시각지능 칩을 동전과 비교하고 있다. 실제 칩의 크기는 5mm정도이나 사진속 칩은 패키징이 된 상태다. 자세히 보여주기 위해 패키징한 칩 옆에 확대사진을 붙여놨다.

경제성있는 고성능 시각지능 칩 개발이 코앞에 다가왔다. 연구진들은 내년 기술이전과 상용화가 가능할 것으로 보고 있다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 사람수준으로 사물을 인식할 수 있는 칩을 개발중이라고 20일 밝혔다.

연구진은 신경 연산량을 기존대비 수십분의 1로 줄여 연산 효율을 획기적으로 높일 수 있는 시냅스 컴파일러 기술을 개발하고 초저전력으로 사람의 두뇌 신경연산을 모사할 수 있는 시각지능 칩 개발을 진행 중이다.

이 시각지능 칩의 크기는 5mm x 5mm로 성인 손톱크기의 절반 수준이다.

기존 SW가 초당 1회 정도 물체를 인식하는 반면 이 칩은 초당 33회정도 물체인식이 가능하다.

연구진은 현재 칩에 데이터를 보낼 경우 얼마만큼의 에너지를 써서 연산을 수행하는지 여부는 밝힌 상태다. 또 한 개의 칩을 의미하는‘뉴런’을 256개 연결해 데이터 연산도 성공적으로 수행했다고 덧붙였다.

연구진은 인공신경망의 방대한 양의 신경연산과 뉴런 간 연결성 분석을 통해 신경망 성능은 떨어지지 않으면서 최적화할 수 있는 새로운 신경망 학습 방법을 찾았다. 바로‘시냅스 컴파일러’기술이다. 이 기술을 통해 신경망 학습을 적용하면 기존 기술대비 10분의 1 미만의 신경연산으로도 동일 성능을 확보 할 수 있다.

연구진은 또 반도체 칩에서 인공지능 연산을 수행할 때 필요한 소비에너지를 줄이기 위해 새로운 개념의‘뉴런회로 기술’도 개발했다. 기존 디지털 회로 기반 연산기와 두뇌 뉴런의 동작을 모방한 아날로그 회로를 융합한 초저전력 아날로그/디지털 하이브리드 뉴런 회로 기술이다.

연구진은 지난해말 뉴런 칩을 실제 구현, 기능을 검증했다. 이 뉴런 칩을 이용해 시각지능 칩을 만들게 되면 기존의 CPU 및 GPU를 활용하는 SW기술 대비 약 100분의 1의 에너지만으로 시각지능 기술이 가능하게 된다.

ETRI 연구진이 시각지능 칩 기술을 통해 사물인지 기술을 실험하고 있는 모습. 좌로부터 김진규 책임연구원, 김주엽 선임연구원.

ETRI는 향후 스마트폰이나 CCTV 등에 기존 구조를 바꾸지 않고도 CPU옆에 이 칩을 바로 내장할 수 있다고 설명했다.

그동안은 물체를 한번 인식하는데 150억 개 정도의 신경연산이 필요하고, 이로인해 칩에서 열이 많이 나고 에너지도 많이 소비하는 문제가 있었다.

연구진은 스마트폰, CCTV, 드론 등에 향후 칩을 적용하면 특정 물체나 범죄자와 같은 사람인식에 있어 탁월한 성능을 발휘할 것으로 내다봤다.

CCTV 등에 내장시 데이터 중 특정상황인 움직이는 물체나 사람만을 특정해 정형화된 의미정보만 뽑아낼 수도 있을 것으로 전망했다.

연구진은 앞으로 데이터를 넣고 빼는 스케줄링 작업과 CPU칩 인터페이스를 연결해 시냅스 코드작업과 칩의 순서 등을 조절하는 연구가 더 필요한 상황이라고 설명했다.

ETRI는 올해 자율주행차 인식과 관련된 어플리케이션을 추가 개발할 계획이다. 내년께 자율주행차 인식 전용칩을 만들 계획이며 결과물은 내년 상반기중 시연이 가능할 것으로 보고 있다.

연구진은 내년 감시카메라 제조사에 이 기술을 이전 할 계획이다.

연구진은 ▲시냅스 컴파일러 기술 ▲하이브리드 뉴런 회로 ▲시각지능칩 아키텍처 등 현재 10여 건의 국제특허 출원을 추진중이다. 관련 SCI 논문 3편은 발표 완료 한 상태다.

이 과제는 과학기술정보통신부의 ‘신경모사인지형 모바일 컴퓨팅 지능형 반도체 기술개발’과제로 진행 중이다.

ETRI의 시각지능칩을 확대한 모습.

ETRI 프로세서연구그룹 권영수 그룹장은 “무엇보다 인공지능 기술이 현실에 적용되기 위해서는 방대한 연산량을 고속으로, 효율적으로 처리하면서도 매우 적은 소비전력을 가져야 하는데 이 기술은 두 마리 토끼를 잡은 쾌거”라고 설명했다.

이 프로젝트 리더인 이주현 책임연구원도“향후 이 칩이 완성되면 인공지능 인지로봇의 눈이나 감시정찰용 드론, 시각지능이 탑재된 사물인터넷 기기, 안경과 같은 웨어러블 기기, 자율주행차 등에 효과적으로 사용이 가능할 것”으로 전망했다.

박희범 과학기술전문기자  snews@s-news.kr

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