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사진에서 3차원 정보를 추론하는 인공지능 반도체 IP(지식재산권) 세계 최초 개발
우리 대학 전기및전자공학부 유회준 교수가 이끄는 PIM 반도체 설계 연구센터(AI-PIM)가 유수 학계에서 인정한 5종의 최첨단 인공지능 반도체 IP(지식재산권)를 개발했다고 29일 밝혔다.
대표적으로 심층신경망 추론 기술 및 센서 퓨전* 기술을 통해 사진으로부터 3차원 공간정보 추출하고 물체를 인식해 처리하는 인공지능(AI) 칩은 KAIST에서 세계 최초로 개발해 SRAM PIM** 시스템에 필요한 기술을 IP(지식재산권)화 한 것이다.
* 센서 퓨전 : 카메라, 거리센서 등의 각종 센서로부터 얻은 데이터를 결합하여보다 정확한 데이터를 얻는 방식
** SRAM PIM : 기존 메모리 SRAM과 DRAM 중 SRAM에 연산기를 결합한 PIM반도체
이 IP는 올해 2월 20일부터 28일까지 개최된 국제고체회로설계학회(ISSCC)에서 현장 시연을 통해 많은 주목을 받았으며, 이를 누구라도 편리하게 활용할 수 있도록 한 것이다. (웹사이트 : www.ai-pim.org)
KAIST PIM 반도체 설계연구센터는 해당 IP를 포함해 ADC*, PLL** 등 총 5가지의 PIM IP를 확보했으며, 지난 28일 웹사이트를 오픈해 연구자들이 공유할 수 있는 환경을 제공하고 있다.
* ADC(Analog to Digital Converter) : 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환시키는 회로
** PLL(Phase-Locked Loop) : 내부 신호의 위상과 외부 신호의 위상을 동기화할 수 있도록 설계된 회로
기존 물체 인식 인공지능 반도체는 사진과 같은 2차원 정보를 인식하는 `사진인식기술'에 불과하다. 하지만 현실 세계의 물체들은 3차원 구조물이기 때문에 3차원 공간정보를 활용해야만 정확한 `물체인식'이 가능하다.
3차원 공간정보는 사진과 같은 2차원 정보에 거리정보를 포함시켜 실제 3차원 공간을 표현한 것으로, 3차원 공간정보에 물체를 식별해 해당 물체의 위치 및 각도를 추적하는 3차원 물체인식 기술이다. 이는 자율주행, 자동화 기술, 개인용 증강현실 (AR)과 가상현실(VR) 등과 같은 3D 어플리케이션에서 사용하는 핵심기술이다.
기존 ToF 센서*를 활용해 센서 뷰 내에 있는 모든 물체에 대한 정밀한 3차원 정보를 추출하는 것은 전력 소모가 매우 크기 때문에 배터리 기반 모바일 장치(스마트폰, 태블릿 등)에서는 사용하기 어렵다.
* ToF 센서 : 3차원 공간정보를 추출하는 Time-of-Flight 센서로, 레이저를 방출하고 반사된 레이저가 검출되는 시간을 측정하여 거리를 계산, 대표적인 센서로 3D 라이다 (LiDAR) 센서가 있음
또한, ToF 센서는 특정 측정 환경에서 3차원 정보가 손실되는 문제와 데이터 전처리 과정에 많은 시간이 소요된다는 문제점이 있다.
3차원 물체인식 기술은 데이터가 복잡해 기존 인공지능 2차원 사진인식 가속 프로세서로 처리하기 어렵다. 이는 3차원 포인트 클라우드 데이터를 어떻게 선택하고 그룹화하느냐에 따라 메모리 접근량이 달라진다.
따라서 3차원 포인트 클라우드 기반 인공지능 추론은 연산 능력이 제한적이고 메모리가 작은 모바일 장치에서는 소프트웨어만으로 구현할 수 없었다.
이에 연구팀은 카메라와 저전력 거리센서 (64픽셀)를 사용하여 3차원 공간정보를 생성했고, 모바일에서도 3차원 어플리케이션 구현이 가능한 반도체 (DSPU: Depth Signal Processing Unit)를 개발함으로써 인공지능 반도체의 활용범위를 넓혔다.
모바일 기기에서 저전력 센서를 활용한 3차원 정보 처리 시스템을 구동하면서, 실시간 심층신경망 추론과 센서 퓨전 기술을 가속하기 위해서는 다양한 핵심기술이 필요하다. 인공지능 핵심기술이 적용된 DSPU는 단순 ToF센서에 의존했던 3차원 물체인식 가속기 반도체 대비 63.4% 낮춘 전력 소모와 53.6% 낮춘 지연시간을 달성했다.
PIM반도체 설계연구센터(AI-PIM)의 소장인 유회준 교수는 “이번 연구는 저가의 거리센서와 카메라를 융합해 3차원 데이터 처리를 가능하게 한 인공지능 반도체를 IP화했다는 점에서 의미가 크며, 모바일 기기에서 인공지능 활용 영역을 크게 넓혀 다양한 분야에 응용 및 기술이전을 기대하고 있다”고 연구의 의의를 설명했다.
한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부와 정보통신기획평가원의 PIM인공지능반도체핵심기술개발사업을 통해 개발되었으며, 이와 관련해 PIM 반도체 관련 기업과 연구기관에 개발된 IP들의 기술이전 및 활용을 돕고 있다.
2022.12.29 조회수 12316 -
2018 KAIST 테크데이(Techday) 개최
우리 대학이 다음 달 1일 대전 본원 학술문화관 정근모홀에서 미래 핵심기술 기반의 스타트업 축제인 ‘2018 KAIST 테크데이(Techday)’를 개최한다.
이 행사는 젊은 창업가들이 기술 중심 스타트업에 도전할 수 있도록 국내 창업 생태계를 조성하는 한편 글로벌 예비 창업가와 스타트업을 발굴하고 이들이 네트워크를 확장할 수 있도록 지원하기 위해 KAIST 창업원(원장 김병윤)이 마련한 자리다.
올해 2회째인 ‘KAIST 테크데이’는 스타트업 분야의 전문가를 초청해 관련 핵심이슈와 최신 트렌드를 논의하는 ‘Institute for Startup KAIST 포럼(이하 ISK 포럼)’과 미래 핵심기술을 기반으로 창업한 7개 KAIST 학생 스타트업의 기술발표 행사인 ‘테크데모’로 나눠 진행된다.
1부 행사로 진행되는 ‘ISK 포럼’에서는 실리콘밸리에서 기술기반 스타트업 전문기업가로 활동하는 슈리 도다니(Shri Dodani)가 ‘미국 실리콘밸리 시장 진출의 핵심’을 주제로 ICT분야의 글로벌 시장변화와 기술동향에 관해 강연한다.
또한, 기술 스타트업 액셀러레이터(스타트업에 초기 자금과 멘토링 등을 제공하는 단체)인 ‘퓨처플레이’ 류중희 대표는 ‘문제가 문제다’라는 주제로 5년 여간 초기 기술 스타트업을 육성하며 발견했던 문제와 해결책을 사례중심으로 공유한다.
2부 행사인 ‘테크데모’에서는 KAIST 학생 창업팀이 사업 아이템과 관련기술을 공개하며 발표 뒤에는 실시간 구인과 기업 네트워킹, 모의투자 유치 등의 행사가 동시에 진행된다. ‘테크데모’에 참가하는 7개 학생 창업팀 모두는 블록체인·인공지능·사물인터넷(IoT) 등 미래 핵심기술을 기반으로 하는 신생 스타트업이다.
블록체인 기반의 정품인증 솔루션 서비스를 제공하는 회사인 ‘블록 오디세이’(대표 연창학·기술경영학부 석사과정)는 ‘전자서명 삽입 QR코드’를 소개한다. 물류정보를 블록체인 플랫폼에 저장해 위조와 복제를 방지하고 전 물류과정을 추적할 수 있는 기술이다.
세월호 사건 이후 현실적이고 효율적인 대피 매뉴얼을 고민해온 ‘아이캡틴’(대표 김현철·기계공학과 박사과정)은 해난사고가 발생했을 때 생존율을 높일 수 있는‘인공지능 기반 선박 대피 시뮬레이션’기술을 공개한다. 기존의 선박 대피 시뮬레이션에 인공지능과 사물인터넷을 융합해 상황에 따른 능동적인 대피 경로를 지시해주는 서비스다.
시각장애인의 삶의 질을 높이기 위한 연구에 착안한 기업도 있다. ‘와들랩(waddleLab)’(대표 조용원·생명과학과 학사과정)은 ‘스마트폰 케이스형 점자 입·출력기’를 선보인다. 점자 입·출력기는 시각장애인이 점자정보를 습득하기 위해 사용하는 보조도구다. 그러나 부피가 크고 사용방식이 번거롭다는 단점을 극복하기 위해 스마트폰 케이스 형태로 제작해 편의성과 휴대성 모두를 극대화한 제품이다.
환경문제가 생존의 이슈로 불거진 현대사회에서 미세먼지 제거를 위한 기술도 개발됐다. ‘이캣’(대표 황태운·건설및환경공학과 박사 졸업)은 기존의 건식 필터방식이 아닌 습식 공기청정 방식의 정화장치를 개발해 가정용뿐만 아니라 정류장 등 공공장소에서 사용이 가능한 제품을 선보인다.
올 3월부터 시작해 8월까지 무려 6개월간 치러진 ‘제7회 정주영 창업경진대회’에서 대상을 수상한 경력의 ‘클라썸’(대표 최유진·문화기술대학원 석사과정)은 ‘실시간 인터렉티브 학습 플랫폼’을 선보인다. 빅데이터 분석 및 인공지능(AI) 기술을 적용해 강의실의 구성원 모두가 능동적으로 교류할 수 있는 온라인 공간을 제공하는 기술이다. 수업 피드백을 실시간으로 반영해 교수에게는 수업 개선방향을, 학생에게는 학습 가이드를 제시하고 학교나 기관에는 수업 데이터를 제공한다.
‘㈜유엑스팩토리’(대표 박준영·전기및전자공학부 박사 졸업)는 ‘인공지능 반도체 칩’을 공개한다. 이 기술은 얼굴인식, 물체인식, 행동인식, 목소리 인식을 고성능·고효율로 처리할 수 있는 기술로, 향후 AI 로봇, AI 스마트폰, AI 자동차 등에 탑재해 활용할 수 있다.
이밖에 사물인터넷 기술을 활용해 동산 담보관리 솔루션을 제시한 기업도 있다. ‘씨앤테크’(대표 김기덕·전기및전자공학부 박사 졸업)는 외장 IoT 단말기로 동산담보의 데이터를 수집한 뒤 고유의 알고리즘을 적용해 자산 정보 형태로 가공하는 ‘IoT 동산 담보관리 솔루션 시스템’을 개발했다. 동산 담보물의 가치측정이나 관리·도난 및 파손 등의 문제로 저평가돼 있는 국내 동산담보 시장을 활성화할 기술로 손꼽히는데 이 스타트업은 올해 10월, 30억 원의 투자유치에 성공했다.
‘KAIST 2018 테크데이’에는 예비 창업자는 물론 창업관련 공공기관 및 업계 관계자와 교육계 인사와 국·내외시장에서 협력관계 증진을 희망하는 기업인, 그리고 기술과 산업동향에 관심을 가진 공무원과 벤처 투자자 등 누구나 무료로 참석할 수 있다.
11월 1일(목) 오전까지 이벤터스( https://event-us.kr/kaist/event/3220 )를 통해 사전 온라인 신청은 물론 당일 현장 접수도 가능하다.
김병윤 KAIST 창업원장은 “창업축제인 테크데이를 계기로 국내외 주요 스타트업 관계자들이 한자리에 모인 만큼, 미래를 이끌어 갈 젊은 기업가들이 적극적인 교류의 장(場)을 열어가길 기대한다”며 앞으로도 “도전정신과 기업가 정신으로 무장된 혁신 창업가 양성을 위해 지원을 아끼지 않겠다”고 밝혔다.
2018.10.29 조회수 14958 -
유회준 교수, ‘이달의 과학기술자상’수상
우리학교 전기및전자공학과 유회준 교수가 "이달의 과학기술자상"을 수상했다.
교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 직무대행 김병국)은 최첨단 물체인식 알고리즘을 휴대할 수 있는 소형 시스템으로 구현하여, 현실과 가상세계의 구분을 없애는 가상물리시스템(Cyber-Physical System)의 실현에 한 걸음 더 다가서도록 한 유 교수의 업적을 인정해 수상자를 결정했다.
유회준 교수는 고성능‧저전력 ‘물체인식 칩’을 개발하여, 일반 PC에서도 구현하기 어려운 복잡한 물체인식 알고리즘을 스마트폰과 같은 소형 시스템에 적용하여 학계의 주목을 받아왔다.
물체인식 알고리즘은 연산량도 많고 구조도 복잡하여 일반 PC로도 실시간으로 처리하기 어렵다. 그러나 스마트폰의 등장으로 휴대용 전자 기기에서도 물체를 인식하는 시스템이 필요하게 되었다.
유 교수는 물체를 효과적으로 인식하기 위해서 인간의 ‘뇌 구조’를 모사한 인공 지능 물체인식 프로세서 칩을 개발하는데 성공하였다. 이 칩은 칩과 칩 사이에 네트워크를 형성하는 네트워크온칩(Network-on-Chip) 프로토콜을 통해 속도를 획기적으로 개선하고, 디지털-아날로그 혼성 회로기술로 전력이 적게 소모되는 특징을 가지고 있다.
특히 이 칩은 자동차의 자동 주행, 감시카메라, 휴대폰 물체 인식기 등에 이용할 수 있고, 비행체 궤도 예측과 레이더 트랙킹 등도 초고속으로 수행할 수 있다.
유 교수는 집적회로 분야 세계 최고 권위의 학회인 국제고체회로학회 (ISSCC)에 매년 새로운 칩을 소개하는 등 물체인식 칩 분야를 선도하고 있다.
세계적으로 다양한 휴대용 전자기기가 상용화되면서 최고 성능이면서 전력이 적게 드는 프로세서 칩을 개발하고자 세계적인 과학자들이 연구에 매진하고 있다.
유 교수는 세계 최초 메모리 혼재기술로 제작한 램 프로세서를 개발하고, 이를 이용한 모바일 기기용 증강 현실(Augmented Reality)을 통해 휴대용 전자기기에서도 3차원 영상과 게임이 구현되도록 하였다.
유회준 교수는 “현재 스마트폰과 같은 다양한 휴대용 전자기기가 사용되고 있는데, 이 기기가 한정된 전력공급원(배터리)으로부터 오랫동안 작동하기 위해서는 전력이 적게 드는 프로세서 칩이 필수적이다. 우리 연구팀은 인간의 뇌 구조에서 영감을 받아 고성능, 저전력 물체인식 프로세서 칩을 개발하였다. 앞으로도 저전력 디지털 회로 개발을 위해 지속적으로 연구하여 세계 최고 수준으로 이끄는데 최선의 노력을 다하겠다”고 수상 소감을 밝혔다.
2010.12.09 조회수 23018