전화카드한장

마이컴 1992년 5월호 - 제 6세대를 책임진다, 신경컴퓨터

한동안 가전 시장을 강타하던 퍼지와 인공지능 바람이 잠잠재진 듯하다.

그러나 지금 PC의 앞날을 장담하며 조용히 신경 컴퓨터가 등장하고 있다.

제 6세데 컴퓨터로 주목받고 있는 신켱 컴퓨터에 대해 알아본다

요즘 퍼지(Fuzzy)는 말할 것도 없고, 초보 단계이지만 완벽한 신경칩에 의한 신경 컴퓨터가 개발되었다는 소식이 많이 들리고 있다. 

신경 컴퓨터가 이처럼 주목받는 이유는 기존의 디지털 컴퓨터가 계산이나 기억하는 차원에서는 뛰어난 능력을 자랑하지만, 스스로 학습하고 결론을 이끌어내는 능력이 없고 입력된 데이터의 의미가 애매(Fuzzy)하면 작동되지 않는 등 답답함을 느끼게하기 때문이다. 제 6세대 컴퓨터라고까지 불리는 신경 컴퓨터란 무엇일까?

신경 컴퓨터

우선 컴퓨터의 발달부터 간단하게 알아보자.

1946년 제 1세대 컴퓨터인 IBM 650은 진공관을 사용했고, 2세대는 트랜지스터, 3세대는 집적회로, 4세대와 5세대 컴퓨터는 대규모 집적회로를 사용하고 있다. 현재 사용되고 있는 PC와 대형 컴퓨터는 제 5세대 컴퓨터로, 이러한 세대 구분은 컴퓨터에 어떤 부품이 사용되었는가에 따른 것이다. 

그러나 구성 원리는 한결같이 폰 노이만(1903년~1957년) 방식의 직렬 데이터 처리방식을 이용하고 있다. 제 6세대 컴퓨터라 불리는 신경 컴퓨터는 5세대 컴퓨터와 같은 실리콘 반도체를 재료로 사용하지만, 인간의 뇌기능을 모방한 구성 원리와 기능면에서는 전혀 다르다. 

5세대 컴퓨터는 하나 또는 수십개의 CPU를 사용하며, 이 CPU의 기능은 아주 복잡하다. 그러나 신경 컴퓨터의 CPU는 하나의 기능은 단순하지만, 수십만, 수 백억개의 연산처리 소자들이 병렬로 구성된다. 그리고 디지털 컴퓨터와 달리 아날로그 데이터를 병렬 처리하고 내용 지정 방식으로 저장하므로 인식과 학습, 추론 기능을 가지고 지능 정도에 따라 컴퓨터의 성능이 좌우되는 것이다.

신경 컴퓨터의 원리

신경 컴퓨터 (Neural Computer) 란 인간이 갖고 있는 정보처리 기능과 지식을 모아두고 분석, 판단하는 기능을 흉내낸 컴퓨터이다.

기존의 컴퓨터는 수치 계산이나 비교치 계산 등 수리적인 측면에서 인간을 훨씬 뛰어넘는 빠르고 정확한 계산 능력을 자랑하지만, 어떤 것이 더 적당하다든가, 이것은 어떤 유형의 것이라든가 하는 인간이 지닌 직감력을 요구하는 분야에는 적합하지못하다. 

또 연산 알고리듬이 순차적으로 처리되기 때문에 복잡한 정보가 입력되면 빠른 처리가 곤란하고, 학습 기능이 없어 환경이 변화하면 학습되어 있는 것에 따라 신속하게 적응하지 못한다는 문제점을 안고 있다.

이러한 과제를 해결하기 위해 등장한 것이 바로 신경 컴퓨터이다. 신경 컴퓨터는 인간의 뇌가 갖는 것과 같은 학습 기능, 연상 기능, 패턴 인식 기능, 운동 제어 기능 등의 부드러운 정보를 실시간으로 처리할 수 있도록 개발되고 있는 컴퓨터이다. 

신경 컴퓨터의 이론을 보자. 인간의 두뇌는 신경 세포들끼리 서로 정보를 전달하는데, 여기에는 정보를 전달하는 연결 부분인 시냅스(Synapse)라는 것이 있다. 시냅스는 전 단계 세포에서 들어온 정보를 다음 단계의 다른 세포에게 모조리 전달하든지, 아니면 일부분만 전달하든지, 그것도 아니면 아예 전달하지 않든지 결정하고 정보를 전달하는 기능이 있다.

신경 컴퓨터는 이렇게 인간의 신경 세포가 갖고 있는 정보처리 능력을 인공적으로 만들기 위해 사람의 두뇌를 형성하는 최소 단위인 신경 세포, 즉 뉴런 (neuron) 대신 초대규모 집적회로인 VLSI의 신경 칩을 사용한다. 

즉 일반 컴퓨터처럼 프로그램을 입력하고, 입력된 프로그램을 통해 순차적으로 계산하는 것이 아니라 학습 기능이 있어 학습된 경험을 통해 각각의 신경칩이 정보를 동시에 일괄적으로처리 (초병렬 처리 기능)하여 프로그램이 전혀 필요하지 않다는 특징을 갖는다.  

신경 컴퓨터는 많은 수의 신경 세포, 뉴런이라 불리는 소자를 결합한 네트워크인 신경 회로망과 퍼지 이론, 혼돈 공학 등의 기술을 이용한 것이다. 이 기술들은 현재까지 축적된 디지털 기술에 그 바탕을 둔다. 즉, 디지털 기술이 계산 기능을 하고 신경 회로망은 언어 정보와 문자 정보를 처리해 인식하고 학습하는 기능을 맡는다. 그리고 퍼지 이론은 퍼지 정보를 처리하여 추론해 내는 기능을 수행하는 것이다.

미래의 연구 방향  

현재 미국과 일본 및 기타 선진국 에서는 신경 컴퓨터 분야에 엄청난 투자를 하고 있다. 미국에서는 총 5억달러, 유럽에서는 1억 8천만달러, 일본은 10억달러까지 투자할 것으로 알려졌는데, 일본은 한발 앞서 기존의 신경 컴퓨터가 직감적인 처리에만 치중해 정확한 해답을 이끌어낼 수 없었다고 지적, 이를 해결한 새로운신경 컴퓨터를 개발해내는 개가를 올렸다. 

즉 새로운 신경 컴퓨터는 직감적으로 정보를 처리하고 그것이 맞는지 틀리는지 논리적으로 판단할 수있어, 인간의 정보 처리에 보다 가깝다는 것이다.  

신경 컴퓨터를 연구하는 한 관계자는, 지금까지의 인공 지능 연구가 인간의 뇌와 구조가 전혀 다른 디지털 컴퓨터를 사용했기 때문에 성공하지 못한 것이라면서 신경 회로망을 하드웨어로 하고 지능적인 소프트웨어와 접목된다면 성공적인 인공 지능 연구가 가능할 것이라고 주장하기도 한다.  

인간의 두뇌와 비슷한 수준에서 문자나 물체를 신속, 정확하게 인식할 수 있을 뿐아니라 인간과 대화하면서 정보를 처리할 수 있는 신경 컴퓨터는 시대적 요구이다. 

신경 컴퓨터가 더욱 발전해 완벽하게 음성과 문자를 실시간으로 인식한다면 대화가 능한 가전제품부터 시작해서 자동 번역, 자동 통역, 맹인 독서 시스템, 음성 출판 시스템, 대화할 수 있는 지능 로보트에 이르기까지 우리는 신경 컴퓨터와 만날 수 있다.

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