[메디먼트뉴스 이상백 기자] 중국 연구진이 인간의 뇌와 같은 속도로 작동하는 반도체를 세계 최초로 개발해 실시간 뇌 모델링의 가능성을 열었다.
베이징대 양위차오 교수 연구팀은 중국과학원 상하이마이크로시스템·정보기술연구소와 공동으로 인간 뇌의 기능 속도에 필적하는 칩을 개발했다고 20일(현지시간) 국제학술지 '사이언스'에 발표했다.
연구팀이 개발한 칩은 '신경 동역학 시스템' 연산에 특화됐다. 이 시스템은 뇌 활동처럼 복잡한 시스템의 시간적 변화를 예측하는 데 쓰이지만, 기존 컴퓨터로는 연산량이 많아 실시간 구현이 어려웠다.
연구팀은 메모리 내에서 직접 연산을 수행하는 '인메모리 컴퓨팅' 기술을 적용해 이 문제를 해결했다. 메모리와 프로세서 간 데이터 이동을 최소화해 연산 속도를 높이고 전력 소모를 크게 줄인 것이다.
이 칩은 40나노미터(nm) 공정으로 제작됐으며, 최신 주문형 반도체(ASIC)보다 신경 동역학 계산에서 최대 36.27배 빠르고 전력 소모는 24.73배 적은 것으로 나타났다.
특히 '대뇌 피질 표면 재구성' 작업에서는 엔비디아 A100 그래픽처리장치(GPU)보다 최대 478.18배 빠른 속도를 기록했다. 연구팀은 이 칩을 이용해 뇌의 백질과 회백질 표면을 실시간으로 3차원 재구성하는 데 성공했다.
이번 연구 성과로 수술 중 실시간 내비게이션, 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI), 디지털 트윈 뇌 구현 등 밀리초(1000분의 1초) 단위의 빠른 반응이 필요한 기술 개발이 앞당겨질 전망이다.
연구팀은 이 기술이 향후 알츠하이머나 파킨슨병 같은 퇴행성 뇌 질환 연구에도 기여할 수 있을 것으로 기대했다.
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