현대의 컴퓨터 역사는 영화 ‘이미테이션 게임’의 주인공으로 유명한 앨런 튜링으로부터 시작한다. 튜링은 ‘수학적 계산에 대한 알고리즘이 존재한다면 기계적으로 계산할 수 있다’는 명제를 증명함으로써 ‘튜링 기계’를 고안했다. 이 체계를 더욱 구체화해 실제 응용한 사람은 헝가리 출신의 미국 수학자인 존 폰 노이만이다. 폰 노이만은 인간의 뇌 구조에서 영감을 얻어 현대 컴퓨터의 구조를 정립했다.

폰 노이만 구조는 개인컴퓨터부터 슈퍼컴퓨터에 이르기까지 70여년 동안 지속돼 왔다. 그 배경에는 컴퓨터 성능의 지속적인 성장과 대중화에 있다. 그럼에도 컴퓨터는 여전히 인간의 뇌 기능과 거리가 멀다. 현대의 컴퓨터는 단순히 고속으로 연산하고 비교하는 계산기에 불과하기 때문이다. 물론 이것을 극복하려는 시도도 있었다. 최근 각광을 받는 ‘딥러닝’은 인간의 뇌 구조를 모사한 알고리즘인데, 그렇다고 딥러닝으로 구현한 인공지능이 사람과 같은 지능을 가졌다고 보기는 어렵다. 알파고는 바둑을 잘 두지만 장기는 전혀 두지 못하기 때문이다.

다른 한편에서는 인간의 뇌를 모방한 컴퓨터인 ‘뉴로모픽칩’을 개발하고 있다. 뇌의 연산능력 자체는 컴퓨터와 비교하면 매우 낮다. 일반인에게 세 자릿수 곱셈 문제를 낸다면 종이에 써서 계산을 해야겠지만, 컴퓨터는 밀리세컨드(1/1000초) 내에 결과를 보여 준다. 그러나 인간의 뇌는 학습에 의한 정보의 추론이 가능하다. 개와 고양이를 구분하는 문제는 컴퓨터보다 인간이 훨씬 더 효율적으로 해결할 수 있다. 또한 인간의 뇌는 20와트(W) 전력을 소모하는 반면 알파고의 컴퓨터는 70킬로와트(㎾)의 전력이 필요하다. 비교 자체가 무색할 정도의 수치다. 뉴로모픽칩은 저전력으로도 대용량의 정보를 처리할 수 있는 인간의 뇌 구조를 물리적인 반도체 형태로 구현한 것이다.

현재 뉴로모픽칩의 연구 개발은 아직 도전적인 영역에 머물러 있다. IBM은 최근 양산이 가능한 뉴로모픽칩인 ‘트루노스’를 개발했다. 이것은 약 2억 6000만개의 인공 신경세포를 갖고 있다. 인간의 뇌가 1000억개의 신경세포로 구성된 것에 비하면 아직 초기 단계라고 볼 수 있다. 뉴로모픽칩은 국내에서도 뜨거운 관심을 받고 있다. 삼성전자는 지난해 9월 뉴로모픽칩 제작을 위한 설계를 시작한다고 밝혔고 SK하이닉스는 미국 스탠퍼드대와 공동연구 협약을 체결했다. 이처럼 뉴로모픽칩에 대한 기업의 적극적인 행보는 그만큼 잠재력이 큰 분야임을 시사한다. 개발에 성공한다면 바로 인공지능 기술력과 이어지기 때문이다. 뉴로모픽칩이 차세대 컴퓨팅 체계로 대체될지 앞으로의 행보가 기대된다.