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인공지능시대(28): 인공지능 눈(시각기술)
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인공지능 눈과 컴퓨터 비전
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2021년 05월 07일(금) 16:45 [주간문경] 
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| | | ↑↑ 지홍기
영남대학교 명예교수
문경대학교 특임교수
문경시지역발전협의회 의장 | ⓒ (주)문경사랑 | |
인공지능 눈
컴퓨터 비전(Computer Vision)은 컴퓨터에 시각(視覺)을 부여해 이미지를 분석함으로써 유용한 정보를 생성하는 기술이며, 여기에 딥러닝(심화학습)이 접목되면서 각종 산업에서 큰 성과를 나타내고 있다.
특히, 머신 비전(Machine Vision: 기계에 인간이 가지고 있는 시각과 판단 기능을 부여한 것)은 4차 산업혁명을 견인할 핵심기술로써 반도체, 디스플레이, 인쇄회로기판, 자동차, 배터리, 섬유, 음료, 제과 등의 공정에서 제품의 검사, 위치 및 측정에 필수적인 기술이다.
따라서 인공지능 기반의 영상인식 기술이 다양한 분야에서 산업과 사회에 새로운 가치를 실현하면서 우리의 일상 속으로 서서히 자리잡고 있다. 그동안 인공지능 영상인식 기술의 핵심전략이 컴퓨터 비전과 딥러닝에 의해서 구현되기 시작하고 있으며, 인공지능 영상인식 시대가 열리고 있다.
인공지능 컴퓨팅용 시냅스
한국전자통신연구원(ETRI)은 최근 컴퓨팅용 시냅스(Synapse; 뉴런과 뉴런을 연결하는 역할)는 기존보다 수십 배의 연산량을 처리할 수 있는 초소형이면서 저전력으로 구동이 가능한 인공지능의 “눈”이라 불리는 시각지능 칩(컴파일러+뉴런칩) 즉, 사람수준으로 사물을 인식할 수 있는 정도의 칩을 개발했다.
시각지능 칩은 신경 연산량을 수십 배 증가시켜 연산 효율을 획기적으로 개선할 수 있는 시냅스 컴파일러 기술로서 매우 낮은 소비 전력으로 사람 두뇌의 신경연산을 모사(模寫)하는 기술이다. 여기서 신경연산을 모방하는 시각지능 칩의 크기는 5x5mm로 성인 손톱크기의 절반 수준이다. 기존 소프트웨어(SW)를 이용해 물체를 인식하는 칩은 초당 1회 가능한데 반해 시각지능 칩은 초당 33회 물체인식이 가능하다.
컴파일러+뉴런칩 기술
ETRI가 개발하고 있는 컴파일러+뉴런칩 기술기반의 인공신경망은 방대한 양의 신경연산과 뉴런 간 연결성 분석을 통해 신경망 성능은 유지되면서 최적화할 수 있는 새로운 신경망 학습 방법을 발전시켰다.
즉, “시냅스 컴파일러”를 통해서 신경망 학습을 적용하면 기존 기술대비 10분의 1 미만의 적은 신경연산을 통해서도 동일 성능을 확보할 수 있다. 또한 반도체 칩에서 인공지능 연산을 수행할 때 필요한 에너지 소비를 감소시키기 위해 새로운 개념의 “뉴런회로 기술”도 개발되었다.
기존 디지털 회로 기반 연산기와 두뇌 뉴런의 동작을 모방한 아날로그 회로를 융합해 초저전력 아날로그, 디지털 하이브리드 뉴런 회로 기술을 개발했다. 또한 뉴런 칩을 이용해 시각지능 칩을 만들게 되면 기존의 CPU 및 GPU를 활용하는 소프트웨어(SW)기술 대비 약 100분의 1의 에너지만으로도 시각지능 작동이 가능하게 된다.
시각기술의 미래
인공지능 기술은 나날이 발전하고 있지만, 딥 러닝이나 방대한 양의 정보를 SW로 처리하기 위해선 이를 담당할 서버나 데스크톱 PC가 필요했다. CCTV, 드론, 자율주행차가 실시간으로 촬영한 영상 분석은 중앙 서버로 연산 정보가 이동된 후 처리되는 방식이다. 뉴런칩의 개발로 소형 칩을 저전력화 함으로써 향후 스마트폰이나 CCTV 등에 기존 구조를 바꾸지 않고도 CPU옆에 바로 내장할 수 있게 되었다.
따라서 그동안 물체를 한번 인식하는데 150억 개 정도의 신경연산이 필요해 열이 많이 나고 에너지를 많이 소비해 물체인식에 애로가 많았지만 향후 이 기술이 상용화되면 이러한 문제점을 해소할 수 있게 될 것이다. 즉, 스마트폰, CCTV, 드론 등에 향후 뉴런칩을 적용하면 특정 물체나 범죄자와 같은 사람인식에 있어 탁월한 효과를 발휘할 것으로 보인다. 마치 사람의 눈처럼 일상 생활 속의 사물을 학습함으로써 인식하는 시각지능의 상용화 시대가 열리게 될 것이다.
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