2016.06.17

'두뇌 닮은’ 칩 개발 중인 HPE, "본격 테스트 시작했다"

Agam Shah | IDG News Service
뇌의 작동 원리를 모방해 신형 칩을 개발 중인 HP가 한걸음 진보한 결과를 공개했다. 


HPE의 닷 프로덕트 엔진은 뇌의 활동을 모방해 설계된 컴퓨터 시스템이다. 출처 : HPE

인간처럼 의사결정을 내릴 수 있는 인텔리전트 컴퓨터가 휴렛 패커드 엔터프라이즈(HPE) 제품 로드맵에 조만간 등장할지도 모른다. 

HPE는 지난주 뇌의 작동 방식을 차용한 컴퓨터 프로토타입을 공개했다. 이 컴퓨터는 기존과 달리 전혀 새로운 아키텍처를 기반하고 있다. 컴퓨터의 작동 방식을 완전히 새롭게 규정할 수도 있는 아키텍처다.

인간의 뇌는 에너지 효율성이 뛰어난 생물학적 컴퓨터라고 할 수 있다. 뇌는 시각, 청각, 후각과 관련된 다량의 정보를 동시다발적으로 신속하게 처리한다.

HPE의 최종 목표는 뇌와 비슷하게 가능성(probabilities)과 연합(associations)에 기반해 동작하는 컴퓨터 칩을 만드는 것이다. 이를 통해 빠른 계산과 의사결정이 가능할 것으로 기대하고 있다. 학습 모델과 알고리즘을 이용해 추정 결과를 도출함으로써 의사 결정에 이용될 수 있는 것이다. 

상용화까지는 아직 수년이 남아 있지만, HPE는 이미 회로 기판과 메모리 칩이 내장된 프로토타입 컴퓨터 시스템으로 뇌와 비슷하게 작동하는 컴퓨팅 모델을 테스트하고 있다. 뇌의 뉴런 및 시냅스와 비슷하게 작동하도록 설계된 이 컴퓨터는 지난주 미국 라스베가스에서 열린 디스커버리 컨퍼런스에서 처음으로 공개됐다.

인간의 뇌는 뉴런들을 연결해 주는 이음새 격인 시냅스가 약 1조 개 얽혀 신경망을 형성하고 있다. 시냅스를 통해 서로 연결된 약 1,000억 개의 뉴런은 정보를 전기·화학 신호로 전달해 동시다발적으로 처리한다. HPE 연구진은 이러한 뇌 활동의 원리를 적용했다.

휴렛 패커드 랩 소속 과학 연구원인 캣 그레이브는 “멤리스터 기술을 활용함으로써 병렬 컴퓨팅 아키텍처를 흉내내고 있다”라고 말했다.

멤리스터(Memristors)는 AI시스템이 정보를 이해하고 보다 잘 활용할 수 있도록 지원해 주는 신형 스토리지/메모리다. 단순히 정보를 저장하기만 하는 SSD나 디램과 다르다. 멤리스터 회로에서 발생하는 학습과 저장은 시냅스와 마찬가지로 데이터 흐름의 특성에 따라 처리된다.

뇌는 정보를 특정 뉴런이나 세포에 저장하며, 이러한 세포에서 시각·음성 인식과 같은 작업이 처리된다. HPE가 뇌의 원리를 차용할 수 있는 컴퓨터 아키텍처를 개발하고 있다고 주장할 수 있는 배경이다.

그레이브는 “이 아키텍처를 통해 전력 효율성이 크게 향상되고, 시간을 크게 절약하고, 컴퓨팅 복잡성을 낮추고, 대역폭에 얽매이지 않을 수 있다”라고 말했다.

기존 컴퓨팅에서는 데이터를 CPU와 메모리에서 처리하려면 스토리지 셀 밖으로 내보내야 하며, 이는 컴퓨팅 리소스 낭비를 초래한다. HPE의 아키텍처는 이와 반대다. 이는 인간의 뇌처럼 데이터를 셀 안에서 처리한 후 시냅스처럼 셀을 서로 연결하는 방식으로 작동한다.

그레이브는 이러한 구조를 통해 작업을 동시에 처리할 수 있다고 전했다. 그가 ‘벡터 매트릭스 멀티플리케이션’이라고 불리는 이러한 작업의 중심에는, 뛰어난 연산력의 알고리즘과 이미지 필터링, 음성 인식, 딥러닝 시스템 등과 같은 애플리케이션이 자리하고 있다. 

HPE 연구진은 연구소에서 개발된 멤리스터를 그리드 형태의 구조물에 배열한 후, 이를 ‘닷 프로덕트 엔진’(Dot Product Engine)이라는 이름의 컴퓨터에 연결시켰다. 그리고 각기 다른 종류의 알고리즘에 어떤 그리드 설정이 가장 적합한지 확인했다.

그 결과 특정 멤리스터 배열 구조물의 경우 1클럭사이클당 8,000건의 계산이 가능했다.

그레이브는 “실제 칩은 이보다 더 빠를 수 있다. 우리가 현재 이 보드에 활용한 모든 하드웨어가 앞으로는 하나의 칩으로 대체될 것이기 때문”이라고 말했다.

이 신형 칩은 GPU나 CPU와 같은 범용 프로세서를 대체할 가능성은 낮다. 뉴로모픽 칩이 처리하는 모든 계산은 확률에 근거한 대략적인 결과이기 때문이다. 즉 고도의 정확성을 보장하지 않는다.

그레이브는 “이는 일부 애플리케이션과 관련해 정확도 측면에서 완벽하지는 않을 수 있다”라면서 “가령 은행의 거래 용도에는 이러한 근사값 수학이 적합하지 않을 것”라고 말했다.

대신 이 칩은 컴퓨터가 이미지 인식, 음성 인식 등의 작업을 처리할 수 있도록 인텔리전스를 제공하는 코프로세서처럼 사용될 가능성이 높다. 

HPE의 이러한 접근법은 몇몇 경쟁사와 사뭇 다른 것이다. 퀄컴은 소프트웨어 기반 접근법을 강조하고 있으며, IBM은 다른 칩 아키텍처를 이용하고 있다. 

HPE의 연구는 아직 초기 단계지만 그레이브는 앞으로 인텔리전트 컴퓨터가 인간의 뇌처럼 데이터를 처리할 수 있는 미래가 올 수도 있다고 기대감을 표했다. 그레이브는 “모든 해답을 다 아는 것은 아니지만, 상당히 유용한 심층 정보를 이제 얻기 시작했다”라고 말했다.

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-> "수십 년 묵은 컴퓨터 구조 바꾼다" IBM, 30억 달러 투자

ciokr@idg.co.kr 



2016.06.17

'두뇌 닮은’ 칩 개발 중인 HPE, "본격 테스트 시작했다"

Agam Shah | IDG News Service
뇌의 작동 원리를 모방해 신형 칩을 개발 중인 HP가 한걸음 진보한 결과를 공개했다. 


HPE의 닷 프로덕트 엔진은 뇌의 활동을 모방해 설계된 컴퓨터 시스템이다. 출처 : HPE

인간처럼 의사결정을 내릴 수 있는 인텔리전트 컴퓨터가 휴렛 패커드 엔터프라이즈(HPE) 제품 로드맵에 조만간 등장할지도 모른다. 

HPE는 지난주 뇌의 작동 방식을 차용한 컴퓨터 프로토타입을 공개했다. 이 컴퓨터는 기존과 달리 전혀 새로운 아키텍처를 기반하고 있다. 컴퓨터의 작동 방식을 완전히 새롭게 규정할 수도 있는 아키텍처다.

인간의 뇌는 에너지 효율성이 뛰어난 생물학적 컴퓨터라고 할 수 있다. 뇌는 시각, 청각, 후각과 관련된 다량의 정보를 동시다발적으로 신속하게 처리한다.

HPE의 최종 목표는 뇌와 비슷하게 가능성(probabilities)과 연합(associations)에 기반해 동작하는 컴퓨터 칩을 만드는 것이다. 이를 통해 빠른 계산과 의사결정이 가능할 것으로 기대하고 있다. 학습 모델과 알고리즘을 이용해 추정 결과를 도출함으로써 의사 결정에 이용될 수 있는 것이다. 

상용화까지는 아직 수년이 남아 있지만, HPE는 이미 회로 기판과 메모리 칩이 내장된 프로토타입 컴퓨터 시스템으로 뇌와 비슷하게 작동하는 컴퓨팅 모델을 테스트하고 있다. 뇌의 뉴런 및 시냅스와 비슷하게 작동하도록 설계된 이 컴퓨터는 지난주 미국 라스베가스에서 열린 디스커버리 컨퍼런스에서 처음으로 공개됐다.

인간의 뇌는 뉴런들을 연결해 주는 이음새 격인 시냅스가 약 1조 개 얽혀 신경망을 형성하고 있다. 시냅스를 통해 서로 연결된 약 1,000억 개의 뉴런은 정보를 전기·화학 신호로 전달해 동시다발적으로 처리한다. HPE 연구진은 이러한 뇌 활동의 원리를 적용했다.

휴렛 패커드 랩 소속 과학 연구원인 캣 그레이브는 “멤리스터 기술을 활용함으로써 병렬 컴퓨팅 아키텍처를 흉내내고 있다”라고 말했다.

멤리스터(Memristors)는 AI시스템이 정보를 이해하고 보다 잘 활용할 수 있도록 지원해 주는 신형 스토리지/메모리다. 단순히 정보를 저장하기만 하는 SSD나 디램과 다르다. 멤리스터 회로에서 발생하는 학습과 저장은 시냅스와 마찬가지로 데이터 흐름의 특성에 따라 처리된다.

뇌는 정보를 특정 뉴런이나 세포에 저장하며, 이러한 세포에서 시각·음성 인식과 같은 작업이 처리된다. HPE가 뇌의 원리를 차용할 수 있는 컴퓨터 아키텍처를 개발하고 있다고 주장할 수 있는 배경이다.

그레이브는 “이 아키텍처를 통해 전력 효율성이 크게 향상되고, 시간을 크게 절약하고, 컴퓨팅 복잡성을 낮추고, 대역폭에 얽매이지 않을 수 있다”라고 말했다.

기존 컴퓨팅에서는 데이터를 CPU와 메모리에서 처리하려면 스토리지 셀 밖으로 내보내야 하며, 이는 컴퓨팅 리소스 낭비를 초래한다. HPE의 아키텍처는 이와 반대다. 이는 인간의 뇌처럼 데이터를 셀 안에서 처리한 후 시냅스처럼 셀을 서로 연결하는 방식으로 작동한다.

그레이브는 이러한 구조를 통해 작업을 동시에 처리할 수 있다고 전했다. 그가 ‘벡터 매트릭스 멀티플리케이션’이라고 불리는 이러한 작업의 중심에는, 뛰어난 연산력의 알고리즘과 이미지 필터링, 음성 인식, 딥러닝 시스템 등과 같은 애플리케이션이 자리하고 있다. 

HPE 연구진은 연구소에서 개발된 멤리스터를 그리드 형태의 구조물에 배열한 후, 이를 ‘닷 프로덕트 엔진’(Dot Product Engine)이라는 이름의 컴퓨터에 연결시켰다. 그리고 각기 다른 종류의 알고리즘에 어떤 그리드 설정이 가장 적합한지 확인했다.

그 결과 특정 멤리스터 배열 구조물의 경우 1클럭사이클당 8,000건의 계산이 가능했다.

그레이브는 “실제 칩은 이보다 더 빠를 수 있다. 우리가 현재 이 보드에 활용한 모든 하드웨어가 앞으로는 하나의 칩으로 대체될 것이기 때문”이라고 말했다.

이 신형 칩은 GPU나 CPU와 같은 범용 프로세서를 대체할 가능성은 낮다. 뉴로모픽 칩이 처리하는 모든 계산은 확률에 근거한 대략적인 결과이기 때문이다. 즉 고도의 정확성을 보장하지 않는다.

그레이브는 “이는 일부 애플리케이션과 관련해 정확도 측면에서 완벽하지는 않을 수 있다”라면서 “가령 은행의 거래 용도에는 이러한 근사값 수학이 적합하지 않을 것”라고 말했다.

대신 이 칩은 컴퓨터가 이미지 인식, 음성 인식 등의 작업을 처리할 수 있도록 인텔리전스를 제공하는 코프로세서처럼 사용될 가능성이 높다. 

HPE의 이러한 접근법은 몇몇 경쟁사와 사뭇 다른 것이다. 퀄컴은 소프트웨어 기반 접근법을 강조하고 있으며, IBM은 다른 칩 아키텍처를 이용하고 있다. 

HPE의 연구는 아직 초기 단계지만 그레이브는 앞으로 인텔리전트 컴퓨터가 인간의 뇌처럼 데이터를 처리할 수 있는 미래가 올 수도 있다고 기대감을 표했다. 그레이브는 “모든 해답을 다 아는 것은 아니지만, 상당히 유용한 심층 정보를 이제 얻기 시작했다”라고 말했다.

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ciokr@idg.co.kr 

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