AI 100배 가볍게⋯포스텍 노준석 교수팀, 스마트폰 구동 가능한 ‘초경량 AI’ 개발

노준석 교수. /포스텍 제공

그동안 방대한 연산량 때문에 대형 서버에서만 구동되던 고성능 물리 연산 AI를 스마트폰에서도 실행할 수 있는 수준으로 가볍게 만든 획기적인 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

포항공과대학교(이하 포스텍) 노준석 교수 연구팀은 중국 칭화대, 하얼빈공대, 홍콩시티대와의 공동 연구를 통해 성능은 유지하면서 연산량과 메모리 사용량을 99% 이상 줄이는 경량화 기술을 개발했다고 7일 밝혔다. 

최근 무선 통신, 레이더, 홀로그램 등 첨단 분야에서는 신호의 세기뿐 아니라 ‘위상(Phase)’ 정보까지 처리할 수 있는 ‘복소값 신경망’이 주목받고 있다. 

하지만 계산량이 너무 많아 스마트폰 같은 소형 기기 탑재는 불가능에 가까웠다. 기존의 데이터 압축 기술(양자화)을 적용하면 핵심인 위상 정보가 틀어져 성능이 급격히 저하되는 문제가 있었기 때문이다.

연구팀은 복소수의 실수부와 허수부를 각각 압축하던 기존 방식 대신 이를 하나로 묶어 동시에 처리하는 ‘공동 양자화’ 기법을 고안했다. 여기에 데이터의 중요도에 따라 정밀도를 다르게 배분하는 전략을 더해 압축 효율을 극대화했다.

실험 결과, 기존 최첨단 홀로그램 모델 대비 연산량은 99.1%, 메모리 사용량은 99.8% 줄어들었다. 계산 부담은 100분의 1로, 저장 공간은 500분의 1로 줄어든 셈이다. 그러면서도 화질 지표는 오히려 향상됐으며 스마트폰 구동 시 기존보다 최대 389배 빠른 속도를 기록했다.

노준석 교수는 “거대 서버에서만 돌아가던 고성능 AI가 소형 기기 안으로 들어올 가능성을 열었다”며 “AR·VR 홀로그램, 자율주행 레이더, 휴대형 의료기기 등 다양한 분야의 경량 AI 활용 기반이 될 것”이라고 말했다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 게재됐다.

/단정민기자 [e-mail]