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[표지로 읽는 과학] 1부터 9까지 숫자 구별해 인식하는 분자 컴퓨터

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2018년 07월 22일 20:20 프린트하기

네이처 제공
네이처 제공

19일자 ‘네이처’ 표지에는 1부터 9까지의 숫자를 나타내는 숫자 키보드의 모습이 실렸다. 큐브로 이뤄진 각 숫자 자판 안에는 분자로 보이는 입자들이 숫자 모양으로 배열돼 있다. 이는 DNA의 신호전달체계를 모방해 데이터를 처리하는 분자 컴퓨팅을 형상화한 그림이다.
 
루루 치안 미국 칼텍 박사팀은 마치 손 글씨처럼 비정형으로 쓰여진 숫자를 패턴으로 정확하게 기억하고 인식할 수 있는 DNA 기반 인공신경망을 개발했다고 ‘네이처’ 19일자에 발표했다.
 
단순한 화학적 성분을 따라 생명활동을 조절하는 박테리아부터 복잡한 냄새 정보를 구별해내는 인간의 뇌에 이르기까지 분자의 패턴을 식별하는 능력은 생명체에게 매우 필수적인 요소다. 이 같은 정보 처리 기능은 DNA 인공신경망을 통해 구현되긴 했지만, 이전까지는 4가지 서로 다른 DNA 분자로 이뤄진 4가지 패턴을 인식하는 데 그쳤었다.
 
이런 가운데 연구진은 최대 9가지 패턴을 분류할 수 있는 DNA 인공신경망을 처음 개발했다. 이 신경망은 가로세로 각각 10개씩 총 100개의 픽셀로 이뤄진 그리드에 20개 DNA 분자를 배열하는 방식으로 쓰여진 숫자 9개를 정확하게 기억하고 인식할 수 있다. 특히 학습 데이터와 비교해 패턴이 30% 변형되더라도 숫자를 인식할 수 있는 것으로 나타났다.
 
치안 박사는 “컴퓨터가 쓴 글씨와 사람이 손으로 쓴 글씨 간의 차이가 30% 정도 된다”며 “이번 연구 결과는 분자 회로가 복잡한 패턴의 정보도 분류할 수 있다는 가능성을 제시한 것”이라고 밝혔다.

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