꿀벌은 하늘의 편광패턴과 비행속도를 활용해 위치를 파악하고 돌아오는 능력을 지니며, 이를 모방해 컴퓨터 내비게이션 방식을 혁신하려는 연구가 추진됨
- 꿀벌은 둥지를 떠난 뒤 하늘의 편광과 비행 속도를 분석해 자신의 위치를 파악하고 정확히 귀환하는 뛰어난 항법 능력을 보유
- 이는 위성항법이나 스마트 기기 없이 극도로 작은 뇌와 낮은 에너지 소비로 구현됨
- 반면, 현재의 경량 컴퓨터 칩은 80g 이상 무게에 7와트 이상의 전력을 소모하는 경우가 많아, 소형·저전력 응용에 한계가 존재
InsectNeuroNano 프로젝트는 벌의 뇌처럼 특정 과제에 최적화된 하드와이어드 방식으로 설계해 소형화와 에너지 효율을 극대화
- 스웨덴 룬드대 Mikkelsen 교수가 참여하는 InsectNeuroNano 프로젝트는 꿀벌의 항법 메커니즘을 컴퓨터 칩에 구현하는 것을 목표로 함
- 연구진은 기존 범용 칩과 달리, 위치 추정이라는 단일 기능에 특화된 칩을 설계해 크기와 에너지 효율을 극대화하며, 해당 칩은 빛 센서와 이동 속도 신호를 활용해 스스로 위치를 계산
- 네덜란드 흐로닝언대 Chicca 교수 등 연구진은 생물학적 통찰을 바탕으로 칩의 가상 모델을 구축
- 곤충 뇌에 대한 이해가 아직 완전하지 않은 상황에서, 연구진은 가설을 세우고 이를 회로 설계로 변환하는 방식으로 연구를 진행
- 연구는 전통적인 전기 신호 기반 구조 대신, 나노광자 회로를 활용하는 광자 컴퓨팅 접근법을 채택
- 빛을 이용한 데이터 전달은 에너지 효율이 높고, 센서와 연산에 동일한 매개체(빛)를 사용할 수 있어 구조를 단순화
곤충 뇌 기능을 모사하는 1차 프로토타입 칩을 실험실 환경에서 구현하는 데 성공했으며, 이론 단계에서 실험실 수준의 구현으로 도약한 것이 주요 성과
- 연구진은 실험실 환경에서 곤충 뇌 기능을 모사하는 초기 프로토타입 칩 개발에 성공
- 해당 기술은 저비용 환경 센서부터, 오염 정화·구조물 형성·인공 수분 등에 활용 가능한 곤충 크기 로봇으로 확장 가능
- 연구는 컴퓨터 공학과 생물학 간의 상호 학습을 촉진하며, 칩 모델이 곤충 뇌 회로 구조 이해에도 기여할 가능성을 제시
- 연구진은 실제 적용까지 약 10년의 추가 연구가 필요하다고 보면서도, 이 프로젝트가 이론적 개념을 실험실 수준의 구현으로 전환하는 데 중요한 진전을 이뤘다고 평가
- 향후 실험실에서 얻은 성과를 통합·확장해 실제 환경에서 작동 가능한 시스템으로 발전시키는 것이 다음 단계라고 설명
InsectNeuroNano 프로젝트
- 기간 : 2022.04∼2026.09
- 예산 : 약 3 229 534 유로 (EU 3 229 534 유로 지원)
- 총괄 : LUNDS UNIVERSITET (스웨덴)
