🍎화학공학레시피🍎 뇌 신경 세포망 모방한 인공섬유 소자

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[재료] 섬유형 트랜지스터*, 이온-겔 절연막 게이트, 생체모방공학**, 산화-환원 반응

한국과학기술원(KIST) 광전소재연구단 연구팀이 뇌 신경 세포망을 모방한 인공 섬유소자를 개발했습니다. 이번 연구는 세계 최초로 하나의 소자에 뉴런과 시냅스를 모두 구현했어요. 또한 뇌 신경망의 물리적 형태와 메커니즘을 모사해 생체모방공학의 한 예로 들 수 있겠네요.

단위신경세포인 뉴런은 끝이 여러 가닥으로 갈라져 여러 자극을 한 번에 받아들이고, 이 자극은 뉴런 간 연결부인 시냅스에서 전기자극에 의한 이온 이동을 통해 전달되죠. 이를 모방하고자, 연구팀은 꼬인 전극 구조의 섬유형 트랜지스터에 이온-겔 절연막 게이트를 다중으로 달아 인공섬유를 구현했습니다. 트랜지스터가 뉴런, 게이트가 시냅스 역할이겠죠? 트랜지스터를 전기로 자극하면 인공섬유의 반도체와 절연막 사이에 산화-환원 반응이 일어나게 되면서, 시냅스처럼 전기신호의 자극을 기억하고 자극을 다음 게이트로 전달하는 메모리 트랜지스터로 기능합니다.

이 소자는 낮은 전력 사용량과 높은 정보처리능력 및 유연성을 보입니다. 또 뉴런과 시냅스를 포함하므로, 간단히 연결하는 것만으로도 인공 신경망을 만들 수 있죠. 실제로 인공섬유 100개를 연결한 인공 신경망으로 음성인식을 학습시키자 88.9 %라는 높은 인식률을 보였어요. 웨어러블 기기와 인공지능 연구에서의 높은 활용도가 기대되는 이유입니다.

by. 서리

트랜지스터* 전류나 전압흐름을 조절하여 증폭 혹은 스위치 역할을 하는 접합 반도체 소자

생체모방공학** 생명체 및 생체물질의 구조와 메커니즘을 모방하여 활용하는 공학 분야

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