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연구자들은 '살아있는 프로세서'가 에너지 효율적인 컴퓨팅 성능으로 이어질 것으로 기대

블랙웰

8 1281 7 2024.06.03 20:44

<img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2024/06/03/414b7bbc8b8e11589e164e2f68b0fada.png" alt="퀘이사존"> 온라인 플랫폼을 통해 연구자들이 16개의 인간 뇌 오가노이드에 원격으로 액세스할 수 있습니다.
 이제 연구자들은 체외에서 생물학적 뉴런을 실험할 수 있는 방법을 갖게 되었습니다. 총 16개의 인간 뇌 오가노이드는 세계 최초의 살아있는 프로세서 개발을 목표로 하고 있으며, 대학이나 교육 기관의 경우 월 500달러에 온라인 플랫폼을 통해 원격으로 액세스할 수 있습니다.
 이 플랫폼은 스위스의 바이오 컴퓨팅 스타트업인 FinalSpark에서 개발했으며, 현재 30개 대학이 플랫폼 사용에 관심을 표명했다고 합니다. FinalSpark는 대규모 언어 모델에 사용되는 것과 같은 대규모 인공 신경망의 훈련과 운영에서 상당한 에너지 절감 효과를 제공할 수 있다고 강조합니다. 그러나 이 프로젝트는 이제 시작 단계에 불과하며, 공동 설립자 Fred Jordan은 이러한 야심찬 목표는 국제적인 협업을 통해서만 달성할 수 있다고 말합니다.
 생물학적 구성 요소는 인간 유도 만능 줄기세포에서 추출한 전뇌 오가노이드를 사용합니다. 과학 저널 Frontiers에 발표된 논문에 따르면 이 오가노이드는 수년 동안 생존할 수 있으며 전뇌 영역의 특징인 뉴런, 희돌기아교세포, 성상세포를 포함하고 있습니다. <img src="https://img2.quasarzone.com/editor/2024/06/03/9602e46f4902f25d43296fbafc021f58.png" alt="퀘이사존"> 대략적인 작동 방식은 이렇습니다: Neuroplatform을 사용하면 100일 이상 신경 활동을 기록하고 전기 자극과 환경 제어를 제공하는 등 생물학적 신경망(BNNS)에 대한 장기 전기생리학 실험을 수행할 수 있습니다. 이러한 실험의 목표는 인공 신경망을 훈련하는 것과 유사하게 계산을 수행하도록 BNN을 프로그래밍하는 것입니다. 
하드웨어에는 전뇌 오가노이드와의 인터페이스를 위한 미세 전극 어레이 시스템, 자동 배지 전달을 위한 미세 유체학, 환경 모니터링, 신경 전달 물질의 언케이징을 위한 자외선 시스템이 포함됩니다.

 그런 다음 소프트웨어는 하드웨어 구성 요소, 데이터 로깅, 스파이크 감지 알고리즘, 복잡한 폐쇄 루프 실험과 머신러닝 라이브러리와의 통합을 가능하게 하는 Python API에 대한 제어를 통합합니다. <iframe allowfullscreen="" frameborder="0" src="//www.youtube.com/embed/fWYk5WQBpRc" width="640" height="360" class="note-video-clip"></iframe> 파이널스파크에 따르면 실리콘 칩은 수년 동안 사용할 수 있지만, 바이오프로세서에 사용되는 신경 구조는 몇 달 동안 지속되는 실험에 적합한 수명을 가지고 있다고 합니다. 처음에 이 회사의 마이크로전극 어레이(MEA)는 몇 시간밖에 지속되지 않았지만 시스템 개선을 통해 오가노이드 수명이 약 100일로 연장되었습니다.
 특히 데이터 센터와 같은 대규모 운영에서 컴퓨팅 성능의 사용이 계속 폭발적으로 증가함에 따라 인프라와 리소스가 크게 소모되고 있습니다. 파이널스파크가 해결하고자 하는 구체적인 문제는 대규모 인공 신경망을 훈련하고 실행하는 데 필요한 높은 에너지 수요입니다. 이러한 바이오프로세서는 정보를 학습하고 처리할 수 있는 살아있는 뉴런으로 구성되어 있으며 기존 디지털 프로세서보다 백만 배나 적은 전력을 소비합니다.
 하지만 이러한 장점은 장기적으로 실현될 가능성이 높습니다. 현재 파이널스파크는 연구용으로만 9개 기관에 무료 액세스 권한을 부여했습니다. 수요가 증가함에 따라 이 회사는 세계 최초의 살아있는 프로세서를 구축한다는 공동의 목표를 가지고 뉴로플랫폼을 확장할 예정입니다.

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