스위스 과학자들은 전자공학에 사용되는 화합물이 인간 두뇌의 뉴런과 유사한 방식으로 이전의 외부자극을 기억할 수 있다는 것을 발견하였다.
로잔 폴리테크닉 대학교 POWERlab의 전기공학 박사 과정 학생인 Mohammad Samizadeh Nikoo는 이산화바나듐(VO2)에 대한 연구를 수행하는 동안 이 사실을 우연히 발견하였다. 그의 논문을 위해 그는 VO2가 한 상태에서 다른 상태로 전환되는 데 걸리는 시간을 측정하고 있었다. 그리고 그 과정에서 그는 물질의 구조에서 기억 효과를 발견하였다.
이것은 이러한 속성을 소유하고 있는 것으로 확인된 첫 번째 물질이다.
네이처 저널에 발표된 이번 연구 결과는 특히 데이터 처리 및 저장과 관련하여 전자 장치의 미래에 중대한 영향을 미칠 수 있다.
뉴런처럼 행동하는 물질
Samizadeh Nikoo는 "산화바나듐은 뉴런과 유사한 활성화를 나타낼 수 있다. 이는 특정 조건에서 뉴런과 매우 유사한 전류를 전달할 수 있음을 의미한다"고 말하였다. 그의 실험에서 그는 VO2 샘플에 전류를 가하였다. 전류는 다른 쪽으로 빠져나갈 때까지 경로를 따라 물질을 가로질러 이동했다고 그는 설명했다.
전류가 샘플을 가열함에 따라 VO2의 상태가 변경되었다. 전류가 흐르면 재료가 초기 상태로 돌아간다. 그런 다음 Samizadeh Nikoo는 두 번째 전류 펄스를 재료에 적용했고 상태를 변경하는 데 걸리는 시간이 재료의 이력과 직접적으로 연관되어 있음을 확인하였다.
"우리가 누군가를 인식하면 일련의 뉴런이 활성화되고 뇌에서 기억이 형성된다. 우리가 같은 사람을 다시 만났을 때, 그 뉴런은 훨씬 더 작은 에너지를 사용하여 훨씬 더 빠르게 활성화될 수 있다."
POWERlab을 이끌고 있는 Elison Matioli교수는 성명에서 "VO2는 첫 단계 전환을 기억하고 다음 단계를 예상하는 것 같았다"라고 말하였다.
"우리는 이러한 종류의 메모리 효과를 기대하지 않았으며, 전자 상태와 관련이 없고 오히려 물질의 물리적 구조와 관련이 있다. 이는 새로운 발견이다. 다른 그 어떤 물질도 이런 방식으로 작동하지 않는다."
최대 3시간의 기억
연구원들은 계속해서 VO2가 가장 최근의 외부 자극을 최대 3시간 동안 기억할 수 있다는 것을 발견하였다.
Matioli는 "기억 효과는 실제로 며칠 동안 지속될 수 있지만 현재 이를 측정하는 데 필요한 도구가 없다"고 말하였다.
연구원들은 엔지니어들이 모든 종류의 계산을 수행하기 위해 메모리에 의존하고 있으며, 이 과정에서 더 큰 용량, 속도 및 소형화를 제공하는 재료에 대한 수요가 높기 때문에 이 발견이 특히 중요하다고 말한다. VO2는 이제 이 세 가지(큰 용량, 빠른 속도, 소형 크기) 조건을 모두 충족한다.
"우리는 이러한 활성화 조건이 바냐둠 산화물의 역사 및 배경(즉, 과거 경험)과 완전히 관련되어 있으며, 실제로는 이전 활성화와 관련이 있음을 발견하였다. 이것은 우리 뇌에서 일어나는 현상과 정확히 동일하다"라고 Samizadeh Nikoo는 말하였다.
"우리가 누군가를 인식하면 일련의 뉴런이 활성화되고 뇌에서 기억이 형성된다. 같은 사람을 다시 만날 때 해당 뉴런은 훨씬 빠르고 적은 에너지로 활성화될 수 있다."
"따라서 이 전자 부품의 행동은 뉴런과 매우 유사하다." 그는 이러한 전자 구성 요소를 연결함으로써 우리의 두뇌에서와 같은 종류의 신경망을 생성하는 것이 가능할 수 있다고 덧붙였다. "이는 인공지능을 위한 매우 좋은 후보이다."
