인공지능 구현을 위한 플렉서블 멤리스터와 플렉서블 인공 시냅스 네트워크 개발

연구자 한양대학교 김태환
주요 지원 내역 개인기초연구사업(과학기술정보통신부)
성과창출연도 2017
성과내용 본 연구 과제를 통해 조건 반사 기능을 가진 멤리스터 및 대용량 처리가 가능한 3차원 적층 구조의 인공 시냅스 제작 기술에 필요한 원천기술을 확보하였다. 제작한 조건 반사 기능을 가진 멤리스터의 구동을 설명하기 위해 상부 전극은 조건적인 자극과 무조건적인 자극을 포함한 입력 신호 단자로 정의하고, 하부전극은 조건적인 응답 신호와 무조건적인 응답 신호를 포함한 출력 신호 단자로 정의하였다. 소자의 모방 현상을 검증하기 위해서 파블로프 개 실험을 사용하여 설명하였다. 처음에는 학습이 되지 않았을 때는 조건적 신호에 대한 조건적 응답 신호를 확인할 수 없었지만, 15번의 학습 이후에는 조건적 신호에 대한 조건적 응답 신호를 나타내는 것을 확인하였다. 이와 같은 간단한 방법으로 학습과 즉석 행동에 대한 멤리스터 성능 재현 및 인공 지능 설계의 기초를 제시하였다. 이와 더불어 기존의 평면 구조 인공 시냅스를 대체할 새로운 개념의 3차원 구조를 가진 초저전력 및 대용량 인공 시냅스를 고안하였다. 3차원 적층 구조의 인공 시냅스는 인공 시냅스의 하부 전극과 상부 전극은 크로스바 구조로 형성하였고, 첫 번째 인공 시냅스 상부 전극은 위의 두번째 인공 시냅스 층의 하부 전극 역할을 한다. 이렇게 제작한 3차원 적층 구조의 인공 시냅스는 각각의 교차점에 별도의 외부 스위치 단자를 둘 필요가 없기 때문에 제조 공정이 매우 간단해지고 낮은 온도에서 유기물을 사용할 수 있어 3차원 적층 인공 시냅스 배열 구조 실현이 가능하다. 제작한 3차원 적층 구조의 인공 시냅스는 현재까지 진행되고 있는 평면 인공 시냅스의 낮은 집적도의 단점을 극복하고 초저전력(0.5pJ/시냅틱 사건 이하)에서 작동하는 생체 시냅스를 모방한 3차원 대용량 인공 시냅스이다. 이 기술을 하드웨어에 응용하면 인공지능을 수행하기 위해 대? 병렬식 컴퓨터 기능과 같은 하드웨어를 갖추고 막대한 전력을 소모하지 않아도 된다.

       
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