삼성 지원 국내 연구진, 세계 최초 DNA 컴퓨팅 인공신경망 구현

삼성미래기술육성사업의 지원을 받아 세계 최초로 DNA 컴퓨팅 아키텍쳐를 이용한 나노입자 인공신경망을 구현한 남좌민 서울대 화학부 교수팀의 김선기 박사(1저자, 왼쪽부터), 남좌민 교수(교신저자), 서진영 학생(공동저자)이 기념사진을 찍고 있다. <삼성전자 제공>

[디지털타임스 박정일 기자] 삼성미래기술육성사업의 지원을 받은 국내 연구진이 양자컴퓨터 등과 함께 미래 인공지능(AI) 기술 중 하나로 꼽히는 나노입자 기반 DNA 컴퓨팅 아키텍쳐(구조)를 세계 최초로 구현했다. 현재 실리콘 기반 컴퓨팅 구조가 0과 1의 2진법이라면, DNA 컴퓨팅은 4가지 염기(아데닌(A), 티민(T), 시토신(C), 구아닌(G))을 활용한 4진법이라 최소 수백배 이상 연산속도가 빨라질 수 있다.

삼성전자는 미래기술육성사업으로 지원한 남좌민 서울대 화학부 교수팀이 DNA 컴퓨팅 아키텍처를 이용한 나노입자 인공신경망을 세계 최초로 구현하는데 성공했다고 27일 밝혔다. 이 연구 결과는 26일(현지시간) 세계적인 학술지 '사이언스 어드밴시스' 온라인에 게재되며 학계의 주목을 받았다.

DNA 컴퓨팅은 빠른 속도와 작은 크기, 사람의 몸속에서도 작동할 수 있다는 점 등에서 기대가 크지만 일반 컴퓨터처럼 구성 요소가 모듈화되어 있지 않고, 안정적인 아키텍처를 구성하기 어려워 응용이 더딘 상황이다. 남좌민 교수 연구팀은 나노입자 기반의 인공세포막 플랫폼을 활용해 이 문제에 대한 해법을 제시했다.

인공세포막 칩 위에 배열된 DNA입자·나노입자·DNA분자가 포함된 용액으로 연산을 수행하는데 용액 속 DNA를 조절해 원하는 결과를 안정적으로 얻을 수 있다. DNA입자와 나노입자가 하드웨어의 역할을, 용액 속 DNA가 소프트웨어의 역할을 수행하도록 구성을 분리해 일반적인 컴퓨터 구조를 구현한 것이다.

이를 활용하면 DNA 컴퓨팅을 다양한 IT 기술 분야에 안정적으로 접목할 수 있는 길이 열린다고 연구팀은 소개했다. 이번 연구는 인공지능의 핵심 기술 중 하나인 인공신경망을 나노입자 기술을 활용해 최초로 구현했다는 점에서도 의미가 있다.

남좌민 교수는 "DNA 컴퓨팅 아키텍처에 기반한 나노입자를 본격적으로 활용할 수 있고, 나노입자의 다양한 기능을 딥러닝(deep-learning) 등에 녹여내 바이오센서나 인공지능을 가진 분자·나노로봇에 응용할 수 있는 길이 열렸다"고 말했다.

한편 삼성미래기술육성사업은 2013년부터 1조5000억원을 출연해 국내 과학기술 육성을 목표로 연구지원 사업을 진행하고 있다. 지금까지 603개 과제에 7729억원을 집행했으며, 국제학술지에 총 1246건의 논문이 게재됐다. 박정일기자 comja77@dt.co.kr