일본산업뉴스요약

테크노 트랜드
유니크한 IoT 기기
소형화에 전통 공예 기술 접목

모든 것이 인터넷으로 연결되는「IoT」의 보급에 주목하며 유니크한 소형기기의 개발이 추진되고 있다. 몸에 장착하거나 신변에 두고 사용하기 위해서는 집적회로(IC) 및 센서를 작게 만들 필요가 있다. 어디까지 슬림하게 만들 수 있을까? 과거의 사례에 얽매이지 않는 새로운 아이디어를 찾는 움직임이 나타나기 시작했다.

끈으로 만들어진 목걸이를 목에 걸으면 스마트폰 화면에서 심장 박동 표시가 나타난다. 항상 건강을 살필 수 있는 웨어러블 기기이다. 칸사이(関西)대학의 타지츠(田実) 교수와 테이진(帝人)은 1월에 심장 박동에 동반되는 맥파와 신체의 미세한 움직임까지 실시간으로 측정할 수 있는 소형기기를 개발했다. 놀라운 것은 센서로「매듭」을 사용한 점이다.

일본의 전통공예인 매듭은 종류가 서로 다른 섬유를 엮어서 만든다. 칸사이대학 등은 모양이 바뀌면 발전하는 압전(圧電)섬유를 만들어, 그 속에 전기신호가 전해지는 도전(導電)섬유를 짜 넣었다. 끈 만으로 늘어나거나 줄어들고, 또는 비틀어지면서 그때마다 전기신호를 방출하여 움직임을 전달한다.

압전섬유은 어떠한 움직임에서도 전기 신호로 바뀔 수 있다. 그 상태로 목에 두르거나 옷 안에 넣고 꿰매어 전기신호를 보내어도 어떤 움직임인지는 알 수 없다. 연구팀은 끈을 엮는 방법이나 묶는 법을 바꾸면 파악하려는 움직임을 나타내는 전기 신호가 강해지는 것을 깨닫게 되었다. 컴퓨터 시뮬레이션(모의실험)으로 전기 신호의 변화를 여러 번 반복해서 계산. 불필요한 신호를 상쇄하여 매듭의 조건을 밝혀냄으로써「끈만으로 필요한 신호만을 끄집어낼 수 있게 되었다」(타지쓰 교수).

초커(Choker)로 불리는 목걸이에 가공하면 목에 걸기만 해도 음식물을 삼키는 행위나 헛기침까지 파악할 수 있다. 스포츠웨어에 가공된 끈을 꿰매 넣으면 전신의 움직임을 알 수 있게 된다. 앞으로는 맥파를 스마트폰에서 병원으로 전송하여 의료 관계자가 지켜볼 수 있게 된다. 지금은 성냥갑 크기의 발신기이지만, 동전 크기로 작게 만들 수 있다고 한다. 패션감각으로 몸에 지니고 다닐 수 있게 된다.

토호쿠(東北)대학 후카미(深見) 조교수팀은 모양이 찌그러진 문자를 읽어내는 인공지능(AI)를 장착한 전자회로를 시험제작 했다. 고도의 AI를 사용하기 위해서는 슈퍼 컴퓨터와 같은 커다란 시스템과 상당한 전력을 필요로 한다. 연구팀이 착안한 것은 작은 구조에도 뛰어난 효율성으로 정보를 처리하는 사람의 뇌신경 회로망이었다.

보통의 전자회로는 모든 정보를「1」이나「0」의 디지털 신호로 나누어 처리한다. 연구팀은 전자의 자석 성질(스핀)을 사용한 특수한 소자로써, 일부러 「1」과「0」 사이의 애매한 값을 기억시킨 소자를 만들어 냈다.

36개의 소자를 조합한 3개의 영문자를 학습시킨 결과, 찌그러진 영문자도 정확하게 읽어 낼 수 있었다. 현재의 컴퓨터로는 읽기 힘든 손글씨 문자를 인간의 눈과 동일하게 인식해 내었다. AI로「연상 기억」이라고 불리는 기능을 재현할 수 있게 된 것이다.

후카미 조교수는「애매하게 기억하는 쪽이 소자 수를 적게 필요로 하기 때문에 신뢰성은 오히려 높다」라고 말한다. 예를 들어 1~256 중 아무 수치나 기억을 할 경우, 기존의 소자는 8개 필요했으나, 신형의 소자는 1개면 된다고 한다. 또한 기존의 소자는 8개중 1개라도 고장이 나면 치명적인 에러로 연결된다. 그러나 신형 소자는 1개의 오차가 전체에 미치는 영향은 거의 무시해도 될 정도라고 한다. 작지만 성능이 좋은 소자의 개발에 뇌의 메커니즘이 응용되었다고 한다.

이렇듯, 소형기기의 개발은 미세 가공 기술을 추구할 뿐만 아니라 발상의 전환까지도 필요로 하고 있다.

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