초고속 무선 컴퓨팅.
코넬 대학교의 한 연구실에서 연구원들이 수십 년간 이어져 온 디지털 회로의 기존 관행에 혁신을 가져왔습니다. 그 결과물은 클록(clock) 기반 프로세서처럼 작동하기보다 생물학적 뇌처럼 생각하는 실리콘 칩입니다. 다만, 뉴런 대신 제어된 마이크로파 에너지의 파동(burst)을 이용한다는 점에서 차이가 있습니다.
‘마이크로파 뇌(microwave brain)’로 명명된 이 실험용 프로세서는 초고속 데이터 스트림 처리와 무선 통신이라는 두 가지 작업을 동시에 수행할 수 있습니다. 그 크기는 스마트워치에 들어갈 수 있을 정도의 작은 영역에 모든 기능이 집약되었습니다. 더욱 주목할 점은, 이 칩의 전력 소모가 겨우 200밀리와트(milliwatts)에 불과하다는 것입니다. 이는 성능이 유사한 디지털 신경망이 소비하는 전력량의 극히 일부에 불과합니다.
작동 원리
그 핵심 비결은 단계적이고 순차적인 디지털 접근 방식(step-by-step digital approach)을 벗어난 데 있습니다. 기존 칩들은 클록과 동기화되어 데이터가 이진 논리 게이트(binary logic gates)를 거치며 이동합니다. 반면, 코넬의 설계는 튜닝 가능한 마이크로파 도파관(microwave waveguides)을 통해 정보를 전달합니다. 이를 통해 지연이나 병목 현상 없이 수십 기가헤르츠(tens of gigahertz) 대역에서 패턴이 실시간으로 발생하고 인식될 수 있습니다.
연구원들은 살아있는 쥐의 뉴런을 훈련시켜 실시간 AI 계산을 수행하도록 했습니다.
상하이라는 과학자들은 머리카락 한 올보다 가벼운 물질을 들고 그 무게를 측정할 수 있었습니다.
이러한 구조는 인공지능 신경망의 작동 원리를 모방합니다. 원본의 복잡한 과정을 거치는 대신, 마이크로파의 위상 변화를 읽어 신호를 처리하는 방식을 사용합니다. 이는 데이터를 여러 형태로 변환하고, 마치 '기억'하듯이 패턴을 학습하는 방식입니다.
이러한 방식을 통해 장치를 작동시키면, 입력되는 신호를 실시간으로 분석하고 패턴을 인식할 수 있습니다. 이로 인해 빠르고 효율적인 데이터 처리가 가능해집니다.
이 기술은 미래의 통신 장치, 의료 기기, 그리고 자율 주행 자동차 등 다양한 첨단 산업에 혁신적인 변화를 가져올 잠재력을 가지고 있습니다.