인간의 신기한 뇌는 많은 미지의 것을 숨겨왔으며 기억, 사유, 의식, 꿈 등 지금도 이론적 해석만 제공해서는 뇌의 작동 메커니즘 원리를 알아낼 수 없고, 인간의 과학자들은 여러 방면에서 뇌를 이해하려고 노력했으며, 심지어는 양자역학의 성과를 동원하여 뇌의 비밀을 발견해 보기도 하였다. 대뇌에 양자역학을 응용했는가? 적어도 물리학적으로 답은 긍정적이다.
뇌는 물질로 구성되지만 물질은 분자 원자로 구성되기 때문에 원자도 당연히 양자역학의 법칙을 따라야 한다. 다만 이들 양자 물체의 기이한 특성이 인간의 인식과 관련된 해답을 줄 수 있을까. 사실 논쟁적인 이슈였음이 입증됐다.
서로 연결된 원자 한 개가 "양자 두뇌"를 이룰 수 있다.
서로 연결된 원자 네트워크는 실제 뇌의 학습 방식을 본뜬 양자 뇌를 구축하는 데 쓰인다. 새 시스템은 검은색 인저물에 코발트 원자 전열로 구성돼 있으며 네덜란드 라드브레드대 개발진은 이 시스템을 AI에서 활용할 수 있다고 밝혔다.
인간의 뇌는 연결된 네트워크에 약 1000억 개의 뉴런을 포함하고 있다. 이 뉴런들은 우리가 임무를 수행할 때마다 시냅스라고 불리는 미세한 결상 구조를 통해 네트워크의 다른 뉴런으로부터 전기 신호를 받는다. 시냅스 신호의 합계가 임계값에 도달하면 뉴런은 일련의 전압 피크를 다른 뉴런에 보내는 것으로 '촉발'한다.
서로 다른 뉴런들 사이의 연결 강도는 시냅스 무게라고 불리며 우리가 새로운 것을 배우고 새로운 임무를 수행함에 따라 변화한다.
오늘날 두뇌 계발이나 신경형태의 많은 장비는 기계학습(컴퓨터는 소프트웨어나 알고리즘을 사용하여 훈련한다한 조가 예를 제시하는 과정)은 새로운 임무를 수행하는 능력을 발전시키는 주력에서 나온다.
이런 기계 학습 모형을 볼츠만 기계라고 한다. 물리적으로 볼츠만 기기는 상호작용하는 스핀 시스템으로, 그중에서도 무작위로 움직이는 스핀(또는 자기모멘트)은 뉴런을 의미한다.
표면의 자성 원자가 이 기기를 실현하는 플랫폼으로 떠오르고 있는 것은 튜닝이 가능한 회전망을 만들어 필요한 무작위 운동을 보여주기 때문이다. 문제는 이 원자들 사이의 자성이다. 교환 상호작용은 일반적으로 매우 짧은 범위를 가지며, 이는 형성될 수 있는 다른 원자/뉴런과의 연결 수량을 제한한다.
단접합성 코발트 원자
연구 인력은 현재 이미 통한다.흑린에 홀로 결합된 코발트 원자를 이용한 궤도역동학은 보르즈만 자가 적응 기기를 만들었다. 비교적 이른 실험을 바탕으로 코발트 원자를 2차원 반도체에 올려놓고 전압을 가할 때 전자 원자의 전자 상태에서 정보를 저장할 수 있는 이진법(0과 1) 대 원자를 발견했다.
연구진은 터널현미경의 첨단을 스캔해 코발트 원자를 2D 재료로 만들고 원자 사이에 장거리 결합을 만든다. 이들은 원자 네트워크에 전압을 가하면 전자가 코발트 원자로부터 다른 코발트 원자로 '점프'하는 출력 신호를 발견한다. 이 출력 신호는 어느 정도 뉴런에 의한 방전과 유사하다.
시냅스 체중 변화
관찰 출력만 빼고연구진은 신호의 첨봉 행위 외에도 코발트 원자단의 행위가 수신된 입력에 따라 다르다는 점에 주목했다. 예를 들어 재료가 일정한 전압으로 장시간 자극하면 시냅스와 같은 기억의 원자가 자동으로 재구성돼 시냅스의 무게를 효과적으로 바꿨다. 이 재료들은 독학으로 배운 것이다.
전기 가변 인터넷 학습 속도가 매우 빠르다.
특히 학습과정은 재료 속에서 직접 이루어진다. 단일 원자를 사용해 인공적인 뉴런과 시냅스의 우아함을 구현한다. 앞으로 계획 중 시스템을 더 큰 코발트 원자로 확장할 수도 있다. 나노 소재 기술은 왜 이런 원자 네트워크가 그들의 행동방식을 보이는지 알아보기 위해 다른 자성 원자에 대한 연구를 더욱 촉진시킬 것이다.
출처: 시나닷컴
