나노기술 및 정책 정보

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물질·재료연구기구 등의 국제 공동 연구그룹이 다수의 금속 나노 와이어로 이루어진 '뉴로 몰픽 네트워크(Neuromorphic Network)' 재료를 제작하고, '기억', '학습', '망각', '각성', '진정'등 인간 뇌 특유의 고차원적 기능과 유사한 특성이 재료의 전기적 특성으로 발현하는 것을 발견하고, 그 기원을 규명함.

연구진은 1nm 정도의 폴리머 절연체(PVP)가 코팅된 은 (Ag) 나노 와이어를 집적하여 복잡한 네트워크를 제작함. 네트워크에 있어 나노 와이어와 나노 와이어가 접촉하는 '접점'이'시냅스적으로 작동하는 가변 저항 소자(시냅스 소자)'로 작용하기 때문에 다수의 시냅스 소자가 복잡하게 연결됨에 따라 신경 세포망을 모방한‘뉴로몰픽 네트워크’가 완성됨. 뉴로몰픽 네트워크에 전압을 인가하여 전류가 흐르게 한 결과, 마치 재료가 시행착오를 하고 있듯이 더 적절한 (저전력으로 전류가 흐를 수 있는) 통전 경로를 탐색해 나가는 모습이 관측됨. 연구진은 통전 경로의 형성, 유지, 제거 등의 과정을 전류의 시간 변화로 측정, 그 과정이 항상 변화하며 진행하는 것을 발견함. 이러한 통전 경로의 형성, 유지, 제거는 뇌의 학습, 기억, 망각과 비슷하며, 변화는 뇌의 각성, 진정과 비슷함. 이러한 뉴로몰픽 재료의 특성은 뉴로몰픽 네트워크 내에서 다수의 시냅스 소자의 저항이 연계되면서 최적화 되어가는 자발적·창발적 현상에 기인하고 있는 것이 규명됨.

현재 연구팀은 뉴로몰픽 네트워크 재료를 특징짓는 자발성·창발성을 살린 두뇌형 메모리의 개발을 진행 중에 있으며, 향후 뇌형 정보 처리를 해명하는 데 기여할 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 Scientific Reports에 게재됨.