" 딥러닝 AI 기술 " 모바일에서 가능한 반도체 기술 개발

고성능 컴퓨터로만 가능한 딥러닝 기술 모바일에서도 가능한 반도체 칩 개발

 

 

OmniDRL 칩 - 출처 : https://youtu.be/qpnu1k8jqSQ

 

우리가 그 동안 봐왔던 딥러닝 기술은 고성능 컴퓨터 수백 대를 데이터 처리 허브로 만들어 스스로 학습을 시키는 것이 

일반적이다. 그런데 한국과학기술원(카이스트) 유회준 교수 연구팀이 모바일 기기에서도 심층강화학습(딥러닝)을 처리할 수 있도록 하는 반도체 칩을 개발했다고, 과학기술정보통신부는 밝혔다. 이와 같은 기술을 유회준 교수 연구진들은 '옴니DRL(OmniDRL)' 라고 명하고 있다.

 

강화학습이란 벌칙과 보상을 함께 주어지면서 수 많은 시행착오를 스스로 만들어 가면서 학습하는 방식을 이야기한다.

처음 수학을 배울때는 사칙연산 부터 배우기 시작한다. 이 사칙연산만 가지고도 수억개의 문제를 만들 수 있다. 그러나 그 문제들을 선생님이 출제하고 가르치는 것은 불가능하다. 사람은 스스로 문제를 풀면서 틀려가면서 스스로 터득하고 시행착오를 겪으면서 엄청나게 많은 계산을 스스로 터득할 수 있다. 이러한 스스로 학습하는 방식을 딥러닝이라고 하며, 인간이 수천년간 거쳐서 만들어 낼 수 있는 문제의 양을 딥러닝 기술을 이용한다면, 단 시간 안에 끝낼 수 있다. 그만큼 학습 속도가 엄청나게 빠르다는 것이다.

이렇게 엄청나게 빠른 학습 속도를 감당하기 위해서는 고성능 컴퓨터가 무조건 필요했다. 하여 스마트폰과 모바일 기기에서는 심층 강화학습을 구현하기 어려웠던 것이 사실이다.

 

그래서 카이스트 연구진들은 기존에는 없었던 신개념 반도체(PIM)를 사용하여 모바일 기기에서도 딥러닝 기술을 사용할 수 있는 반도체 칩을 개발하는 데 성공했다. 압축률을 상당히 높여 이동 속도를 높였고, 데이터가 압축된 상태에서도 압축 해제 없이 고속 연산이 가능하다. 또한 저장과 연산 기능을 포함한 SRAM(Static RAM) 기반의 PIM(Processing-In-Memory) 반도체 칩 기술을 사용하여 모바일 기기에서 활용도를 높였다.

 

OmniDRL 칩 시연 장면 - 출처 : https://youtu.be/qpnu1k8jqSQ

기존의 PIM 반도체 칩은 단순한 정수 단위의 연산만 가능했지만, 이번 연구진의 개발을 통해 세계 최초로 소수점 기반의 연산이 가능한 기술을 개발했다. 위에 사진은 카이스트 연구진이 유튜브에 올려놓은 시연 영상의 한 장면인데, 이 연구진이 개발한 OmniDRL 칩의 유무에 따라서 최대 7배의 연산속도가 차이나는 것으로 밝혀졌다.

 

카이스트 유 교수의 말에 따르면, 이번 연구는 한 개의 반도체를 사용하여 심층 신경망을 높은 압축 유지 상태로 추론 및 학습을 가능하게 했으며, 특히 불가능이라 여겨졌던 소수점 연산이 가능한 인공지능 반도체 기술을 개발했다는 점에서 크게 의미가 있다고 얘기했다. 이 기술을 활용하여 향후 지능형 로봇과 자율 주행 드론, 게임 등 다양한 분야에 응용이 가능할 것이라고 얘기했다.

 

과학기술정보통신부에서는 내년부터 4천억원 규모의 PIM 반도체 기술 개발 사업을 본격적으로 추진하는 등 인공지능 분야에 대한 투자를 지속적으로 확대하여, 인공지능 선진국으로서 한 걸음 더 다가갈 것이라고 밝혔다.

 

반도체 분야 최고 학회 중에 하나인 'IEEE VLSI 기술 및 회로에 대한 심포지엄'에서 국내 연구진의 이 연구가 발표되었으며, 이 학회에서 발표된 200여편의 논문 중 우수 논문인 하이라이트 논문으로 선정되기도 했다.