[컴퓨터 미래] 바이오 컴퓨터 란?

 

 

바이오 컴퓨터

컴퓨터는 단순한 계산 처리뿐만 아니라 기계의 제어·통제에 이용되는 등 그 쓰임이 무궁무진 합니다. 새로운 소자의 개발로 5세대 컴퓨터나 인공지능(AI)등 '비 노이만 형 컴퓨터'의 기대가 점차 커지고 있습니다. 노이만 형 컴퓨터란 제어·전달·함수연산·입출력의 직렬형 컴퓨터를 말합니다. 비 노이만 형 컴퓨터란 스스로 판단·실행 병렬형 컴퓨터를 말합니다. 그 중 질적 기능의 차원이 다른 개념으로 바이오(Bio) 컴퓨터가 언급되고 있습니다.

 

 

바이오 컴퓨터란, 급속하게 발달하고 산업화된 바이오 테크놀로지(BT)와 일렉트로닉스의 결합을 의미합니다. 기계적 개념이 아닌 생체적 개념의 컴퓨터를 만들어내어 컴퓨터 발전에 응용하려는 것입니다. 공학적인 기능을 생체 기능에서 찾는다는 연구 입니다. 이는 '노버트 위너'(미국의 수학자, 사이버네틱스 창시자)에 의해 창시된 '사이버네틱스'의 이론입니다. 통신이나 제어 이론에 응용되어 온 것입니다. 현대엔 뇌 생리로부터 신경 세포의 조직을 밝혀내고 신경회로 모델을 시뮬레이션 시키는 형태로서 수행되어 왔습니다. 바이오 컴퓨터를 시스템으로 삼아 조립시켰을 때, 그 핵심은 바이오 칩이라 일컫는 생체적인 소자를 말합니다. 즉 생체 세포에 함유되어 있는 어떤 종류의 단백질을 이용하여 전류를 ON, OFF하는 하게끔 만들고, 이를 이용해 현재 사용되는 대규모 직접회로(IC) 대용으로 쓰려는 이론을 말합니다.

반도체 칩에 비하여, 바이오 칩은 아래와 같은 이점이 예상됩니다.

첫째, 단백질의 분자를 기본으로 삼기 때문에 반도체 소자에선 상상조차 할 수 없을 만큼 높은 집적화, 실리콘 소자의 10억~1조배가 가능합니다. 이를 이용해 극소의 칩을 만들어 낼 수도 있습니다. 

 

 

둘째, 분자의 결합을 통해 신호를 전하는 까닭에 소비 전력이 거의 들지 않을 수 있니다. 그리고 연산 처리 속도가 실리콘 소자의 1,000조배 정도 빨라질 수 있습니다.

셋째, 생체적 단백질 재료는 반도체 소자와 같은 '결정 성장 기술(Crystal growth technology)'이 필요없습니다. 그래서 유전자 공학의 수법을 통해 단백질을 대량으로 값싸게 생산 할 수도 있습니다.

이와 같은 가능성을 지닌 바이오 칩은 아직 실용화 단계에 이르지 못하고 있습니다. 그러나 하나의 시도로서 실리콘 위에 단백질의 얇은 막을 만들고, 칩의 집적도를 비약적으로 높일 수 있는 연구가 진행중에 있습니다. 바이오 칩의 생산이 먼저 해결 되어야 바이오 컴퓨터가 탄생될 전망이지만, 연구 실적에 비추어 볼 때 바이오 컴퓨터의 탄생이 멀지만은 않다고 생각됩니다.