지능형 생물정보처리 시스템 제1회 수퍼지능칩 및 응용기술 워크샵 2001. 4. 4. 장 병 탁 서울대학교 컴퓨터공학부 장 병 탁 서울대학교 컴퓨터공학부 Super Intelligence Technology Center 지능형 생물정보처리시스템 개발

분자연산기술과 생체분자소자에 기반한 지능형 분자컴퓨터를 개발 연구개발 배경 분자연산기술과 생체분자소자에 기반한 지능형 분자컴퓨터를 개발 추론학습기능을 갖는 바이오지능칩으로 구현 Biological Computing Information Technology 계산모델: 기존 컴퓨팅 방식의 한계 계산소자: 실리콘 반도체 기술의 한계 Biotechnology Molecular Electronics Super Intelligence Technology Center 지능형 생물정보처리시스템 개발

연구개발 개요 기존의 컴퓨팅 또는 지능 기술의 변형이 아닌 새로운 개념의 연산 및 지능정보처리 기술 개발 Electronic이 아닌 Biochemical 컴퓨팅 Super Intelligence Technology Center 지능형 생물정보처리시스템 개발

추진 구도 주관기관 참여연구원 담당기술내용 MEC 이론 및 모델링 참여기업 참여기업 위탁개발기관 참여연구원 참여연구원 서울대학교 컴퓨터신기술 연구소 바이오정보학 연구센터 (BIRC) 참여연구원 총괄책임자(장병탁)외 17명 서울대 컴퓨터공학부 서울대 응용화학부 한양대 분자생물학과 담당기술내용 MEC 이론 및 모델링 분자컴퓨팅기술 개발 DNA분자연산기 개발 참여기업 바이오니아 참여기업 바이오인포메틱스 위탁개발기관 수행기간: 00.12.01∼03.08.31) 서강대학교 화공학과 참여연구원 참여연구원 참여연구원 개발책임자(이창준)외 1명 개발책임자(인용호)외 1명 위탁책임자(최정우)외 10명 분자 합성/분리 기술개발 Microarray 기반 정보처리기술 개발 생물전자소자 제작 Bio-diode 개발 Bio-logic gate 개발 Super Intelligence Technology Center 지능형 생물정보처리시스템 개발

단계별 개발 목표 제1단계 제2단계 제3단계 2000 2003 2006 2010 핵심기술개발 지능형 생물정보처리 시스템 범용화/시스템기술 지능형 분자컴퓨터 소형화기술개발 - DNA 분자연산기 Bio-logic gate 바이오지능칩 - DNA 분자추론엔진 Bio-memory - 생체분자 추론학습칩 지능형 Biocomputer 2000 2003 2006 2010 제1단계 제2단계 제3단계 Super Intelligence Technology Center 지능형 생물정보처리시스템 개발

초병렬 분자 컴퓨터를 생체분자의 막대한 병렬성을 이용해서 문제를 해결 기술 전망 초병렬 분자 컴퓨터를 생체분자의 막대한 병렬성을 이용해서 문제를 해결 실리콘기반 반도체 기술의 한계 극복 생체 분자연산에 기반한 새로운 지능 기술 개발 Bio-Logic Gate소자는 자연계의 초기 광합성 현상에서 일어나는 광유발 전자전달 현상을 모방하여 제작 기능성 분자의 반도체 기능을 인공계에서 실현할 수 있는 응용 가능성을 제시 기존의 박막제조기술의 한계를 극복할 수 있는 기능성 생체분자의 박막제작 공정기술을 확립 Super Intelligence Technology Center 지능형 생물정보처리시스템 개발

Biomolecule-Based Information Processing Theoretical Models Input A Input A Controller Output Reaction Chamber (Calculating) Bio-Computer Bio-Memory Bio-Processor Super Intelligence Technology Center 지능형 생물정보처리시스템 개발

분자컴퓨터 모델 분자 연산 소자 Bio-logic gate 소자 Bio-diode 소자 병렬 processor Thz급 처리속도 (CPU) 분자 연산 소자 One-chip 적용 단일 전자 소자 직렬 processor Thz급 처리속도 Bio-logic gate 소자 단일 전자 소자 Bio-transistor 구성 Bio-memory Bio-diode 소자 Super Intelligence Technology Center 지능형 생물정보처리시스템 개발

산업화 전망 H/W Technology S/W Technology Hybrid Systems Molecular Evolutionary Comuters Lab-on-a-chip Biocomputers Molecular Processors Molecular Memory Molecular Wires 화상추출 및 색체인식용 생물전자소자 H/W Technology Molecular Algorithm/Programming Massively Parallel Theorem Proving Programmable Molecules Molecular Database S/W Technology Hybrid Systems MEMS DNA Chips Evolvable Hardware Super Intelligence Technology Center 지능형 생물정보처리시스템 개발

산업화 전망 생물전자소자의 발전 전망 향후 시장전망 Super Intelligence Technology Center 0.5 Bio-memory 및 Bio-logic gate 원 Bio-memory 및 Bio-logic gate 0.1 소자 크기 (mm) 실리콘반도체 실리콘 반도체 50조 0.05 Nanoelectronic Era 12조 0.01 2000년 2010년 2020년 1990 2000 2010 2020 year year Super Intelligence Technology Center 지능형 생물정보처리시스템 개발

Molecular Evolutionary Computing SIC과의 연계방안 One-chip Wire Connection Interface Bio-Logic gate Molecular Evolutionary Computing (MEC) Bio-Memory Si Interface Neural Network Super Intelligence Chip Inference Learning Evolution Super Intelligence Technology Center 지능형 생물정보처리시스템 개발

DNA Chip과 Lab-Chip을 이용한 향후 연구 계획 DNA Computing의 병렬성을 극대화하는 모델 개발 진화연산기반의 DNA 추론 엔진 개발 및 신응용 분야 개척 DNA Chip과 Lab-Chip을 이용한 분자컴퓨터 구현 기술 개발 Super Intelligence Technology Center 지능형 생물정보처리시스템 개발