한국과 네덜란드의 과학자들이 최근 “이온트로닉 멤리스터(iontronic memristor, memory resistor, 메모리 저항기)”, 즉 인공 시냅스(artificial synapse)라고 불리는 장치를 구축했다고디지털트렌드(digitaltrends)가 1일 보도했다.

보도에 따르면, 사람의 머리카락보다 조금 더 넓은 이 장치는 우리가 생각하고 배우는 데 도움을 주는 뇌의 부분을 모방하고 있다. 과학자들이 인간 두뇌의 사고와 유사한 장치를 만들려고 시도한 것은 이번이 처음은 아니지만, 이번 것은 특별하다. 왜냐하면 이 장치는 다른 장치들처럼 만들어지지 않고 우리 두뇌처럼 만들어졌기 때문이라고 매체는 소개했다.

그렇다면 이 뇌와 유사한 장치는 무엇이며, 왜 그렇게 특별한가?

‘이온트로닉 멤리스터’에는 원뿔 모양의 테이퍼형 미세유체 채널(a tapered microfluidic channel)이 있으며, 그 내부에는 물에 용해된 소금(염화칼륨, potassium chloride) 용액이 들어 있다.

장치가 전기 신호를 수신하면, 수용액의 이온이 채널 위로 이동하고 위치가 변경되며, 이러한 움직임은 이온 밀도와 전도도에 영향을 미친다. 이는 기본적으로 멤리스터가 전기를 얼마나 잘 전도할 수 있는지를 변화시킨다. 이는 우리의 경험에 따라 뇌 세포가 더 강하게 또는 약하게 연결되는 방식과 유사하다는 것이다.

이것은 우리의 뇌가 인공적인 환경에서 작동하는 방식과 가장 닮아있을 수 있으며, 실리콘과 금속이 아닌 물과 소금으로 만들어졌다는 점에서 이전의 기초 시도와도 다른 것이 특징이다.

멤리스터는 다양한 기존 플랫폼에서 사용되었지만, 전자나 구멍과 같은 하나의 정보 소스에만 의존하고 전기 입력에만 반응한다는 점에서 인간의 두뇌와 다르다. 이는 우리 뇌의 시냅스가 작동하는 방식과 다르다. 시냅스가 작업을 완료하기 위해 전기 및 화학적 신호에 의존할 수 있기 때문이라는 설명이다.

현재 인공 지능(AI)의 응용 프로그램은 심지어 가장 발전된 응용 프로그램이라도 인간의 두뇌처럼 독립적으로 생각할 수 있는 능력이 없다. 한편, LLM(대형 언어 모델)은 우리처럼 들릴 수도 있지만, 다른 사람(및 기계)이 말한 단어 모음일 뿐이다. 그들의 창조 능력은 인간의 학습에서 비롯되는 것이지, 자신의 사고 능력에서 비롯되는 것이 아니다.

박사과정 연구원인 팀 캄스마(Tim Kamsma)가 주도한 이번 연구는 네덜란드 위트레흐트대학교(Utrecht University)와 한국 서강대학교(Sogang University)가 공동으로 수행한 연구 결과이다.

이는 뇌의 복잡한 유체 메커니즘을 모방하기 위해 유체 이온 채널을 사용하는 최초의 사례이다. 그러나 이러한 도약에도 불구하고 이온트로닉 멤리스터와 같은 수성 뉴로모픽 장치는 아직 초기 단계에 있으며 이를 사용하여 뉴로모픽 컴퓨터(neuromorphic computers)를 구축하는 것은 여전히 ​​진행 중인 작업이다.

아직 멀었지만 이와 같은 장치를 만드는 것은 AI의 다음 시대로 가는 디딤돌이다. 이는 다른 과학자들이 꿀을 사용하는 등의 다른 방법을 통해 달성하려고 시도한 것이다.