컴퓨팅 기술의 획기적인 도약이 이루어졌다. 유럽 연구진이 전기가 아닌 빛을 이용해 인공지능 연산을 전례 없는 속도로 구현하는 데 성공한 것이다.
핀란드 탐페레 대학교의 마틸드 하리 박사와 프랑스 마리 에 루이 파스퇴르 대학교의 안드레이 에르몰라에프 박사가 이끄는 이번 혁신적 연구는, 초박형 유리섬유를 통과하는 강력한 레이저 펄스가 AI가 정보를 처리하는 방식을 모방하면서도 기존 전자 시스템보다 수천 배 빠른 속도를 낼 수 있음을 보여준다.
연구진은 신경망에서 영감을 받은 극한 학습 머신(Extreme Learning Machine, ELM) 아키텍처를 활용했다. 이 방식은 강한 빛 펄스와 유리섬유 사이의 비선형 상호작용을 이용해 복잡한 연산을 수행한다. 손글씨 숫자 데이터셋(MNIST)으로 실험한 결과, 이 광학 시스템은 비정상 분산 영역에서 91% 이상, 정상 분산 영역에서는 93% 이상의 정확도를 기록했다.
연구를 지도한 괴리 젠티 교수와 존 M. 더들리 교수는 "비선형 광섬유 광학의 기초 연구가 컴퓨팅의 새로운 접근법을 이끌 수 있음을 보여주는 사례"라며, "물리학과 머신러닝의 융합을 통해 초고속·초저전력 AI 하드웨어로 가는 새로운 길을 열고 있다"고 설명했다.
이번 혁신은 대역폭, 데이터 처리량, 전력 소비 등에서 물리적 한계에 다다른 기존 전자식 컴퓨팅의 한계를 극복할 수 있는 해법을 제시한다. 오픈AI 연구에 따르면 AI 모델의 크기는 약 3.5개월마다 두 배로 증가하고 있으며, 이에 따라 모델 학습과 운영에 필요한 에너지 수요도 지속적으로 증가해 지속 가능성에 대한 우려가 커지고 있다.
빛 기반 컴퓨팅 기술의 잠재적 활용 분야는 실시간 신호 처리, 환경 모니터링, 초고속 AI 추론 등 다양하다. 연구진은 궁극적으로 실험실 밖에서도 실시간으로 작동하는 칩 내 광학 시스템을 개발해 데이터센터, 자율주행차 등 AI 집약적 응용 분야에 혁신을 가져올 계획이다.
이번 프로젝트는 핀란드 연구위원회, 프랑스 국립연구청, 유럽연구위원회의 지원을 받아 진행됐으며, AI 컴퓨팅의 에너지 위기를 해소하는 동시에 더욱 강력하고 반응성 높은 AI 시스템 구현을 가능하게 할 새로운 컴퓨팅 패러다임의 전환점으로 평가된다.