전기및전자공학부 윤찬현 교수 연구팀, 인공 신경망의 신뢰도 향상을 위한 네트워크 보정 기술 개발

전기및전자공학부 윤찬현 교수 연구팀, 인공 신경망의 신뢰도 향상을 위한 네트워크 보정 기술 개발

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<(좌측부터) 윤찬현 교수, 조규상 박사과정 사진>

 

전기및전자공학부 윤찬현 교수 연구팀은 신경망의 신뢰도 향상을 위한 네트워크 보정 알고리즘 “Tilt and Average ; TNA” 를  개발하는데 성공하였다.  TNA 기법은 기존의 보정 지도를 기반으로하는 접근 방식과는 다른 방식으로, 분류기의 마지막 층의 가중치를 변환하는 알고리즘으로, 기존의 기법과 매끄럽게 통합될 수 있다는데에 큰 장점을 보이며, 해당 연구는 인공지능 신뢰성 증진 연구에서  탁월한 기술로 평가받고 있다. 

 

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그림 1 : 제안된 기법 (TNA; Tilt And Average) 알고리즘의 가중치 조정 방식

 

해당 기술은 기존 인공 신경망이 가지고 있던 overconfident prediction 문제를 해결하기 위한 새로운 알고리즘을 제안한다. 마지막 선형 층의 고차원 기하학을 활용하는 해당 알고리즘은, 가중치의 행 벡터간 각도적 측면에 집중하여 방향을 조정(Tilt)하고 평균치를 계산(Average)하는 메커니즘을 제안하였다. 

 

연구팀은 제안된 방법을 통해 보정에러를 최대 20%까지 줄일 수 있음을 확인하였으며, 해당 알고리즘은 기존의 보정 지도 기반 기술과 통합될 수 있다는 점에 장점을 가진다. 해당 연구 결과는 올해 7월 오스트리아 비엔나에서 열리는 인공지능 분야 최우수 국제 학회 중 하나인 ICML (International Confernce on Machine Learning, https://icml.cc)에서 발표될 예정이다. 올해로 41회째를 맞은 ICML은 머신 러닝 분야에서 오랜 역사와 최고의 권위를 가지고 있는 국제 학술대회로,  CVPR, ICLR, NeurIPs 등의 학술대회와 함께 해당 분야 최고 수준의 국제 학회로 손꼽히고 있다. 

 

한편, 이번 연구는 해양경찰청 의 지원과(RS-2023-00238652) 방위사업청(DAPA) 의 지원 (KRIT-CT-23-020)을 받아 수행됐으며, 해당 논문은 Gyusang Cho and Chan-Hyun Youn, “Tilt and Average : Geometric Adjustment of the Last Layer for Recalibration” , ICML (2024) 로 찾아볼 수 있다.

전기및전자공학부 정명수 교수 연구팀, ‘CXL-GPU’시장 개화.. KAIST, 고용량과 성능 모두 잡은 GPU 개발

 전기및전자공학부 정명수 교수 연구팀, ‘CXL-GPU’시장 개화.. KAIST, 고용량과 성능 모두 잡은 GPU 개발

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<정명수 교수 연구팀 사진>

 

최근 대규모 AI 서비스 제공 최전선에 있는 빅테크들은 더 좋은 성능을 사용자들에게 제공하기 위해 경쟁적으로 모델 및 데이터의 크기를 증가시키는 추세이며, 최신 대규모 언어모델은 학습을 위해 수에서 수십 테라바이트(TB, 10^12 바이트)의 메모리를 요구한다. 국내 연구진이 현재 AI 가속기 시장을 독점하고 있는 엔비디아(NVIDIA)에 맞설 수 있는 차세대 인터페이스 기술이 활성화된 고용량·고성능 AI 가속기를 개발했다.

 

전기및전자공학부 정명수 교수 연구팀(컴퓨터 아키텍처 및 메모리 시스템 연구실)이 차세대 인터페이스 기술인 CXL(Compute Express Link)이 활성화된 고용량 GPU 장치의 메모리 읽기/쓰기 성능을 최적화하는 기술을 개발했다고 8일 밝혔다. 

 

최신 GPU의 내부 메모리 용량은 수십 기가바이트(GB, 10^9 바이트)에 불과해 단일 GPU만으로는 모델을 추론·학습하는 것이 불가능하다. 대규모 AI 모델이 요구하는 메모리 용량을 제공하기 위해 업계에서는 일반적으로 GPU 여러 대를 연결하는 방식을 채택하지만, 이 방법은 최신 GPU의 높은 가격으로 인해 총소유비용(TCO·Total Cost of Ownership)을 과도하게 높이는 문제를 일으킨다.

 

CXL-GPU 대표 그림

< CXL-GPU 대표 그림 >

 

이에 차세대 연결 기술인 CXL(Compute Express Link)을 활용해 대용량 메모리를 GPU 장치에 직접 연결하는‘CXL-GPU*’구조 기술이 다양한 산업계에서 활발히 검토되고 있다. 하지만 CXL-GPU의 고용량 특징만으로는 실제 AI 서비스에 활용되기 어렵다. 대규모 AI 서비스는 빠른 추론·학습 성능을 요구하기 때문에, GPU에 직접적으로 연결된 메모리 확장 장치로의 메모리 읽기/성능이 기존 GPU의 로컬 메모리에 준하는 성능이 보장될 때 비로소 실제 서비스에 활용될 수 있다.

 

*CXL-GPU: CXL을 통해 연결된 메모리 확장 장치들의 메모리 공간을 GPU 메모리 공간에 통합시킴으로써 고용량을 지원한다. 통합된 메모리 공간 관리에 필요한 동작들은 CXL 컨트롤러가 자동으로 처리해주므로, GPU는 기존에 로컬 메모리에 접근하던 방식과 동일한 방식으로 확장된 메모리 공간에 접근할 수 있다. 기존 메모리 용량을 늘리기 위해 고가의 GPU를 추가 구매하던 방식과 달리, CXL-GPU는 GPU에 메모리 자원만 선택적으로 추가할 수 있어 시스템 구축 비용을 획기적으로 절감할 수 있다. 

 

우리 연구진은 CXL-GPU 장치의 메모리 읽기/쓰기 성능이 저하되는 원인을 분석해 이를 개선하는 기술을 개발했다. 메모리 확장 장치가 메모리 쓰기 타이밍을 스스로 결정할 수 있는 기술을 개발하여 GPU 장치가 메모리 확장 장치에 메모리 쓰기를 요청하면서 동시에 GPU 로컬 메모리에도 쓰기를 수행하도록 설계했다. 즉, 메모리 확장 장치가 내부 작업을 수행 상태에 따라 작업을 하도록 하여, GPU는 메모리 쓰기 작업의 완료 여부가 확인될 때까지 기다릴 필요가 없어 쓰기 성능 저하 문제를 해결할 수 있도록 했다.

제안하는 CXL-GPU의 구조

< 제안하는 CXL-GPU의 구조 >

 

또한 연구진은 메모리 확장 장치가 사전에 메모리 읽기를 수행할 수 있도록 GPU 장치 측에서 미리 힌트를 주는 기술을 개발했다. 이 기술을 활용하면 메모리 확장 장치가 메모리 읽기를 더 빨리 시작하게 되어, GPU 장치가 실제 데이터를 필요로 할 때는 캐시(작지만 빠른 임시 데이터 저장공간)에서 데이터를 읽어 더욱 빠른 메모리 읽기 성능을 달성할 수 있다.

CXL-GPU의 하드웨어 프로토타입

< CXL-GPU의 하드웨어 프로토타입 >

 

이번 연구는 반도체 팹리스 스타트업인 파네시아(Panmnesia)*의 초고속 CXL 컨트롤러와 CXL-GPU 프로토타입을 활용해 진행됐다. 연구팀은 파네시아의 CXL-GPU 프로토타입을 활용한 기술 실효성 검증을 통해 기존 GPU 메모리 확장 기술보다 2.36배 빠르게 AI 서비스를 실행할 수 있음을 확인했다. 해당 연구는 오는 7월 산타클라라 USENIX 연합 학회와 핫스토리지의 연구 발표장에서 결과를 선보인다.

 

*파네시아는 업계 최초로 CXL 메모리 관리 동작에 소요되는 왕복 지연시간을 두 자리 나노초(nanosecond, 10^9분의 1초) 이하로 줄인 순수 국내기술의 자체 CXL 컨트롤러를 보유하고 있다. 이는 전세계 최신 CXL 컨트롤러등 대비 3배 이상 빠른 속도다. 파네시아는 고속 CXL 컨트롤러를 활용해 여러 개의 메모리 확장 장치를 GPU에 바로 연결함으로써 단일 GPU가 테라바이트 수준의 대규모 메모리 공간을 형성할 수 있도록 했다. 

정명수 교수는 “CXL-GPU의 시장 개화 시기를 가속해 대규모 AI 서비스를 운영하는 빅테크 기업의 메모리 확장 비용을 획기적으로 낮추는 데 기여할 수 있을 것”이라 말했다.

CXL-GPU 실행 시간 평가 결과

< CXL-GPU 실행 시간 평가 결과 >

 

전기및전자공학부 유민수 교수, 2024 미국 전기전자공학회(IEEE)/전산공학회(ACM) International Symposium on Computer Architecture 학술대회의 명예의 전당 헌액

전기및전자공학부 유민수 교수, 2024 미국 전기전자공학회(IEEE)/전산공학회(ACM) International Symposium on Computer Architecture 학술대회의 명예의 전당 헌액

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<유민수 교수 사진>

 

전기및전자공학부 유민수 교수가 올해 미국 전기전자공학회(IEEE)/전산공학회(ACM) International Symposium on Computer Architecture 학술대회(약칭 ISCA)의 명예의 전당(Hall of Fame)에 헌액되었다.
 
올해로 51회 째를 맞은 ISCA (https://www.iscaconf.org/isca2024/)는 컴퓨터 아키텍쳐 분야에서 오랜 역사와 최고의 권위를 가지고 있는 국제 학술대회로서, MICRO (IEEE/ACM International Symposium on Microarchitecture), HPCA (IEEE International Symposium on High-Performance Computer Architecture) 학술대회와 함께 컴퓨터 아키텍쳐 분야 3대 국제 학회로 손꼽히고 있다.
 
유민수 교수는 컴퓨터 아키텍쳐 연구 분야 중에서 인공지능 (AI) 반도체 및 GPU 기반의 고성능 컴퓨팅 시스템 연구에 대한 국내 최고 권위자로, 2021년 HPCA 학술대회 명예의 전당, 2022년 MICRO 학술대회 명예의 전당에 입성한 데에 이어서 올해 2024년 ISCA 학술대회에도 총 8편 이상의 논문을 게재하여 ISCA 명예의 전당에 회원으로 추대되었다.
 
한편 이번 2024년 ISCA 학술대회는 6월 29일부터 7월 3일까지 아르헨티나 부에노스아이레스에서 열리며, 유민수 교수 연구팀은 해당 학술대회에서 총 3편의 논문을 발표할 예정이다 (아래 참고).
 
[유민수 교수 연구팀 ISCA 발표 논문 정보]
 
1. Yujeong Choi, Jiin Kim, and Minsoo Rhu, “ElasticRec: A Microservice-based Model Serving Architecture Enabling Elastic Resource Scaling for Recommendation Models,” ISCA-51
 arXiv paper link: https://arxiv.org/abs/2406.06955v1
 
2. Yunjae Lee, Hyeseong Kim, and Minsoo Rhu, “PreSto: An In-Storage Data Preprocessing System for Training Recommendation Models,” ISCA-51
 arXiv paper link: https://arxiv.org/abs/2406.14571
 
3. Ranggi Hwang, Jianyu Wei, Shijie Cao, Changho Hwang, Xiaohu Tang, Ting Cao, and Mao Yang, “Pre-gated MoE: An Algorithm-System Co-Design for Fast and Scalable Mixture-of-Expert Inference,” ISCA-51 
arXiv paper link: https://arxiv.org/abs/2308.12066

 

 

전기및전자공학부 김이섭 교수 연구실 박준영 석사졸업생 국제 반도체 설계 자동화 학회(Design Automation Coference) 최우수 논문상 수상

전기및전자공학부 김이섭 교수 연구실 박준영 석사졸업생 국제 반도체 설계 자동화 학회(Design Automation Coference) 최우수 논문상 수상

 

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<(좌측부터) 김이섭 교수, 박준영 석사졸업생, 강명구 박사졸업생, 김양곤 석사졸업생, 신재강 박사졸업생, 한윤기 박사과정 학생 사진>

 
우리 학부 김이섭 교수 연구실의 박준영 석사졸업생이 6월 23일 ~ 6월 27일, 미국 샌프란시스코에서 개최된 국제 반도체 설계 자동화 학회 (Design Automation Conference, 이하 DAC) 에서 최우수 논문상(Best Paper Award)을 수상하는 성과를 거두었다.  DAC은 1964년에 설립돼 올해 61회째를 맞은, 반도체설계자동화, 인공지능 알고리즘과 칩 설계 등을 포함하는 국제학술대회로서, 제출된 논문 중 상위 20퍼센트 정도만 선정하는, 관련 분야 최고 권위의 학회이다.

수상한 연구는 박준영 씨의 석사 졸업 논문에 기반한 것으로서, Large Language Model 모델 추론의 문제점이 되는 KV 캐싱의 메모리 전송을 줄이는 알고리즘 근사 기법과 하드웨어 아키텍처를 제안하였으며학회 best paper award 선정 위원회로부터 그 우수성을 인정받아 발표논문 337편 중 (제출논문 1,545편) 선정된 4편의 후보 논문중에서 최종 best paper award 수상논문으로 선정되었다.

자세한 내용은 다음과 같다.

 

– 학 회 명 : 2024 61st IEEE/ACM Design Automation Conference (DAC)

– 개최기간 : 2024 6 23 ~ 27

– 수 상 명 : Best Paper Award

– 저자 : 박준영강명구한윤기김양곤신재강김이섭(지도교수)

– 논 문 명 : Token-Picker : Accelerating Attention in Text Generation with Minimized Memory Transfer via Probability Estimation

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전기및전자공학부 최신현 교수 연구팀, 차세대 뉴로모픽 컴퓨팅 신뢰성 문제를 풀다

전기및전자공학부 최신현 교수 연구팀, 차세대 뉴로모픽 컴퓨팅 신뢰성 문제를 풀다

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<(좌측부터) 최신현 교수, 배종민 석사과정, 한양대 권초아 박사후연구원, 김상태 교수 사진>

 
최근 인간의 뇌를 모방해 하드웨어 기반으로 인공지능 연산을 구현하는 뉴로모픽 컴퓨팅 기술이 최근 주목받고 있다. 뉴로모픽 컴퓨팅의 단위 소자로 활용되는 멤리스터(전도성 변화 소자)는 저전력, 고집적, 고효율 등의 장점이 있지만 멤리스터로 대용량 뉴로모픽 컴퓨팅 시스템을 구현하는데 불규칙한 소자 특성으로 인한 신뢰성 문제가 발견되었다. 
 

전기및전자공학부 최신현 교수 연구팀이 한양대학교 연구진과의 공동 연구를 통해 차세대 메모리 소자의 신뢰성과 성능을 높일 수 있는 이종원자가 이온* 도핑 방법을 개발했다고 21일 밝혔다. 

* 이종원자가 이온(Aliovalent ion): 원래 존재하던 원자와 다른 원자가(공유 결합의 척도, valance)를 갖는 이온을 말함 

 

공동연구팀은 기존 차세대 메모리 소자의 가장 큰 문제인 불규칙한 소자 특성 변화 문제를 개선하기 위해, 이종원자가 이온을 도핑하는 방식으로 소자의 균일성과 성능을 향상할 수 있다는 사실을 실험과 원자 수준의 시뮬레이션을 통해 원리를 규명했다.

 

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< 그림 1. 본 연구에서 개발한 이종원자가 이온 도핑 결과, 그리고 개선 효과와 이에 기반하는 물질적인 원리 개념도 >

 

공동 연구팀은 이러한 불규칙한 소자 신뢰성 문제를 해결하기 위해 이종원자가 할라이드(halide) 이온을 산화물 층 내에 적절히 주입하는 방법이 소자의 신뢰성과 성능을 향상할 수 있음을 보고했다. 연구팀은 이러한 방법으로 소자 동작의 균일성, 동작 속도, 그리고 성능이 증대됨을 실험적으로 확인했다. 

 

연구팀은 또한, 원자 단위 시뮬레이션 분석을 통해 결정질과 비결정질 환경에서 모두 실험적으로 확인한 결과와 일치하는 소자 성능 개선 효과가 나타남을 보고했다. 그 과정에서 도핑된 이종원자가 이온이 근처 산소 빈자리(oxygen vacancy)를 끌어당겨 안정적인 소자 동작을 가능하게 하고, 이온 근처 공간을 넓혀 빠른 소자 동작을 가능하게 하는 원리를 밝혀냈다. 

 

최신현 교수는 “이번에 개발한 이종원자가 이온 도핑 방법은 뉴로모픽 소자의 신뢰성과 성능을 획기적으로 높이는 방법으로서, 차세대 멤리스터 기반 뉴로모픽 컴퓨팅의 상용화에 기여할 수 있고, 밝혀낸 성능 향상 원리를 다양한 반도체 소자들에 응용할 수 있을 것이다ˮ 고 밝혔다. 

전기및전자공학부 배종민 석사과정, 한양대학교 권초아 박사후연구원이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 `사이언스 어드밴시스(Science Advances)’ 6월호에 출판됐다. (논문명 : Tunable ion energy barrier modulation through aliovalent halide doping for reliable and dynamic memristive neuromorphic systems) 

 

한편 이번 연구는 한국연구재단 신소자원천기술개발사업, 신재료PIM소자사업, 우수신진연구사업, 나노종합기술원 반도체공정기반 나노메디컬 디바이스개발 사업, 그리고 국가슈퍼컴퓨팅센터 혁신지원프로그램의 지원을 받아 수행됐다.

 

전기및전자공학부 노용만 교수 연구팀, GPT-4V 뛰어넘는 멀티모달 대형언어모델 개발

전기및전자공학부 노용만 교수 연구팀, GPT-4V 뛰어넘는 멀티모달 대형언어모델 개발

 

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<(좌측부터) 노용만 교수, 이병관 박사과정, 박범찬 석박통합과정, 김채원 박사과정 사진>
 
전기및전자공학부 노용만 교수 연구팀이 오픈AI(OpenAI)의 GPT-4V와 구글의 제미나이-프로(Gemini-Pro)와 같은 비공개형 상업 모델인 초대형 언어모델의 시각 성능을 뛰어넘는 공개형 멀티모달 대형 언어모델을 개발해 출시했다고 20일 밝혔다. 멀티모달 대형 언어모델이란 텍스트뿐만 아니라 이미지 데이터 유형까지 처리할 수 있는 초대형 언어모델을 말한다.
 
최근 대형언어모델(LLM)의 발전과 시각적 지시 조정(Visual Instruction Tuning)의 등장으로 멀티모달 대형언어모델이 큰 주목을 받고 있다.
그러나, 해외 대형 기업의 풍부한 컴퓨팅 자원의 지원으로부터 인간의 뇌에 있는 신경망의 개수와 유사한 수준의 파라미터를 가진 초대형모델들이 만들어지고 있고, 개발된 모델들이 비공개로 개발되다 보니 학계 수준에서 개발된 대형언어모델과 비교했을 때, 성능 및 기술 격차가 나날이 커지고 있다.
 
다시 말해, 현재까지 개발된 공개형 대형언어모델들은 현재까지 비공개형 대형언어모델인 GPT-4V와 제미나이-프로(Gemini-Pro)와 유사한 성능을 내지 못할 뿐 아니라 여전히 현저한 성능 차이를 보이고 있었다.
 
멀티모달 대형언어모델의 성능을 올리기 위해 기존의 공개형 대형언어모델들은 모델의 크기를 키워 학습할 수 있는 역량을 키우거나 다양한 시각 언어 태스크(Vision Language Task)를 다루는 시각적 지시 조정 데이터셋(Visual Instruction Tuning Dataset)을 더욱 고품질로 만들어 확장하는 방식을 사용했다. 
하지만 이런 방식은 아주 큰 연산 자원을 요구하거나 노동집약적인 단점이 있어, 멀티모달 대형언어모델의 성능을 높이기 위한 새로운 효율적인 방법의 필요성이 대두되고 있다.
 
KAIST 전기및전자공학부 노용만 교수 연구팀은 단순히 모델의 크기를 키우거나 고품질의 시각적 지시 조정 데이터셋을 만들지 않고 멀티모달 대형언어모델의 시각 성능을 획기적으로 높인 기술 2개를 연속적으로 개발했다고 밝혔다.
연구팀이 개발한 첫번째 기술인 ‘콜라보(CoLLaVO)’는 현존하는 공개형 멀티모달 대형언어모델이 비공개형 모델의 성능에 비해 현저하게 낮은 이유를 일차적으로 물체 수준에 대한 이미지 이해 능력이 현저하게 떨어진다는 것을 먼저 검증해 보였다. 
그리고, 모델의 물체 수준 이미지 이해 능력이 시각-언어 태스크 처리 능력에 대한 결정적인 성능과 유의미한 상관관계가 있다는 것을 밝혔다.
 
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연구팀은 해당 능력을 효율적으로 증가시켜 시각-언어 태스크에 대한 성능을 향상 하기 위해 ‘크레용 프롬프트(Crayon Prompt)’라는 시각적 프롬프트를 새롭게 제안했는데, 이는 컴퓨터 비전 모델 중 하나인 전체적 분할(panoptic segmentation) 모델을 활용해 이미지 내의 정보를 배경과 물체 단위로 분할하고 각 배경 및 물체에 대한 정보를 멀티모달 대형언어모델에 입력으로 직접 넣어주는 새로운 방법을 뜻한다.
 
추가로, 연구팀은 시각적 지시 조정 단계에서 크레용 프롬프트로 학습한 정보를 잃어버리지 않기 위해 ‘듀얼 큐로라(Dual QLoRA)’라는 학습 전략을 사용해 물체 수준 이미지 이해 능력과 시각-언어 태스크 처리 능력을 서로 다른 파라미터로 학습해 서로 간의 정보를 잃지 않게 만드는 획기적인 학습 전략을 제안했다. 이를 통해, 콜라보(CoLLaVO) 멀티모달 대형언어모델은 이미지 내에서 배경 및 물체를 구분하는 능력이 뛰어나 일차원적인 시각 구분 능력이 크게 향상됐다고 밝혔다.

 

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노용만 교수 연구팀은 곧이어 두 번째 대형언어모델 ‘모아이(MoAI)’를 개발 및 공개했는데, 이는 인간이 사물을 판단할 때 물체의 존재, 상태, 물체 간의 상호작용, 배경에 대한 이해, 텍스트에 대한 이해 등으로부터 상황을 판단하는 인지과학적인 요소에 영감을 받아서 만들어졌다고 밝혔다.
 
이는 기존 멀티모달 대형언어모델이 텍스트에 의미적으로 정렬된 시각 인코더(vision encoder)만을 사용하기 때문에, 이미지 픽셀 수준에서의 상세하고 종합적인 실세계 장면 이해가 부족하다는 점을 지적하며, 이런 인지과학적인 요소를 멀티모달 대형언어모델에 부여하기 위해서 전체적 분할(Panoptic Segmentation), 검출할 수 있는 물체에 한계가 없는 물체 검출기(Open-World Object Detection), 상황 그래프 생성(Scene Graph Generation), 그리고 글자 인식(Optical Character Recognition), 이렇게 4가지의 컴퓨터 비전 모델을 종합적으로 사용한다. 
이런 4가지 컴퓨터 비전 모델들의 결과를 받으면 모두 인간이 이해할 수 있는 언어로 변환한 뒤에 멀티모달 대형언어모델에 입력으로 직접 사용했다.
 
이러한 간단하고 효율적인 방식인 콜라보(CoLLaVO)의 크레용 프롬프트(Crayon Prompt), 듀얼큐로라(DualQLoRA)와 모아이(MoAI)의 다양한 컴퓨터 비전모델의 집합체를 이용해 비공개형 상업 모델인 오픈AI의 GPT-4V와 구글의 제미나이-프로(Gemini-Pro)를 뛰어넘는 성능을 검증했다고 연구팀은 밝혔다. 
 
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2가지 연속적인 멀티모달 대형언어모델인 콜라보(CoLLaVO)와 모아이(MoAI)는 KAIST 전기및전자공학부 이병관 박사과정이 제1 저자로 참여하고 박범찬 석박사통합과정, 김채원 박사과정이 공동 저자로 참여했다.
 
연구팀이 개발한 콜라보(CoLLaVO) 공개형 대형언어모델은 자연어 처리(NLP) 분야 최고의 국제 학회인 ‘Findings of the Association for Computational Linguistics(ACL Findings) 2024’에 5월 16일 자로 학회에 승인받았고, 모아이(MoAI)는 컴퓨터 비전 최고의 국제 학회인 ‘European Conference on Computer Vision(ECCV) 2024’학회 승인 결과를 기다리고 있다고 밝혔다.
 

[1] CoLLaVO 데모 GIF 영상 https://github.com/ByungKwanLee/CoLLaVO

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< CoLLaVO 데모 GIF 영상 >

 

[2] MoAI 데모 GIF 영상 https://github.com/ByungKwanLee/MoAI

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< MoAI 데모 GIF 영상 >
 
 

 

전기및전자공학부 김성민 교수 연구팀, 국제 최우수 모바일 컴퓨팅 학술대회 ACM MobiSys 2024 최우수 논문상(Best Paper Award) 수상

전기및전자공학부 김성민 교수 연구팀, 국제 최우수 모바일 컴퓨팅 학술대회 ACM MobiSys 2024 최우수 논문상(Best Paper Award) 수상

 

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<(왼쪽) 논문 상장 사진, (오른쪽) 좌측 두 번째부터 김성민 교수, 배강민 박사과정, 문한결 박사과정(공동 1저자)>
 

전기및전자공학부 김성민 교수가 이끄는 연구팀이 모바일 컴퓨팅 분야 최고 권위 국제 학술대회인 ACM MobiSys 2024에서 최우수 논문상 (Best Paper Award)을 수상하였다.

이는 지난 ACM MobiSys 2022 최우수 논문상 수상에 연이은 쾌거로, 동일 1저자가 모바일/무선네트워크 분야 3대 학회 (MobiSys, MobiCom, SenSys)에서 복수의 최우수논문상을 수상한 세계 첫 사례로 더욱 의미가 깊다.

 

전기및전자공학부 배강민 박사과정과 문한결 박사과정이 공동 1저자로 참여한 김성민 교수 연구팀은 밀리미터파 백스캐터를 이용, 장애물에 가려진 목표물을 cm 이하 정확도로 위치추적하는 기술을 개발하여 최우수논문상을 수상했다.

이번 연구는 실내 위치추적 기술의 안정성 및 정확도를 획기적으로 개선하여 스마트팩토리 및 증강현실(AR) 등 광범위한 위치 기반 서비스의 보급을 가능하게 할 것으로 기대된다.

-논문: https://doi.org/10.1145/3643832.3661857

 

전기및전자공학부 유승협 교수 연구실 이동균 박사, 동아대 및 ETRI와 함께 잡아당겨도 고화질 유지하는 디스플레이 기술 개발

 
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<(왼쪽부터) 유승협 교수, 이동균 박사, 동아대 문한얼 교수 사진>
 
전기및전자공학부 유승협 교수 연구팀이 동아대 문한얼 교수, 한국전자통신연구원(ETRI) 실감소자 연구본부와의 협력을 통해 세계 최고 수준의 높은 발광면적비를 가지며 신축시에도 해상도가 거의 줄지 않는 신축 유기발광다이오드(organic light-emitting diode, OLED) 디스플레이를 구현하는 데 성공했다. 
 

공동연구팀은 유연성이 매우 뛰어난 초박막 OLED를 개발하여 이의 일부 발광 면적을 인접한 두 고립 영역 사이로 숨겨 넣는 방법으로, 신축성과 높은 발광 밀도를 동시에 확보하는 데 성공했다. 이렇게 숨겨진 발광 영역은 신축 시 그 모습을 점차 드러내며 발광 면적비의 감소를 보상하는 메커니즘을 가능케 했다.

 

기존의 신축형 디스플레이는 고정된 단단한 발광 부분을 이용하여 성능을 확보하면서, 굽혀진 모양의 연결부를 통해 신축성을 확보하는 경우가 일반적이다. 
그런데 이 경우 빛을 내지 않는 굽힘 모양 연결부로 인해, 전체 면적에서 발광면적이 차지하는 비율이 낮은 한계점이 있다. 특히, 신축시에는 늘어난 굽힘 모양 연결부가 차지하는 면적이 더욱 커지면서 발광면적 비율이 한층 더 감소하는 문제가 있다. 
 
공동연구팀은 제안된 구조체를 통해 신축 전 발광면적비가 100%에 근접하는 최고 수준을 달성했으며, 30%의 시스템 신축 후 발광면적비 또한 단지 10% 감소하는 플랫폼을 구현했다. 이는 같은 변형하에서 기존 플랫폼이 60% 수준의 높은 발광면적비 감소를 보이는 것과 대조적인 결과다. 또한 본 플랫폼은 반복 동작 및 다양한 외력 하에서도, 강건하게 동작하는 기계적 안정성을 보였다.
 
공동연구팀은 구형 물체, 실린더, 인체 부위와 같은 곡면에서 안정적으로 동작해, 풍선의 팽창이나 관절의 움직임 등을 수용할 수 있는 웨어러블 및 자유곡면에 부착할 수 있는 광원에 대한 응용성을 확인했으며, 숨겨진 발광영역의 독립적 구동을 통해 신축 시 저감되는 해상도 보상이 가능한 미래 디스플레이의 가능성을 확인하였다.
 
유승협 교수 연구실의 이동균 박사(現 서울대학교 연수연구원)가 제1 저자로 수행한 이번 연구는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications)’ 2024년 6월 5일자 게재됐으며 (논문명: Stretchable OLEDs based on a hidden active area for high fill factor and resolution compensation, DOI:: 10.1038/s41467-024-48396-w), 국내 언론 및 미국의 전기전자기술자협회 (Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE)의 매거진인 ‘IEEE Spectrum’에 의해 온라인 뉴스로 소개되기도 하였다. 
 
이번 연구는 한국연구재단 선도연구센터 사업(인체부착형 빛 치료 공학연구센터) 및 한국전자통신연구원 연구운영비지원사업(ICT 소재·부품·장비 자립 및 도전 기술 개발)의 지원을 받아 수행됐다.
 
 
 
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*관련기사 :  연합뉴스) KAIST·ETRI·동아대, 잡아 늘려도 ‘고화질’ 유지하는 디스플레이 개발 – 전자신문 (etnews.com) 
                 조선비즈) [뉴테크] 늘려도 화질 유지되는 신축성 디스플레이 나왔다 – 조선비즈 (chosun.com) )
                 IEEE Spectrum) Stretchy OLED Display With Superior Resolution – IEEE Spectrum
 
**데모 동영상 
 

전기및전자공학부 이성주 교수 연구실, “디지털 뷔페에서 건강한 다이어트하기” 식이장애 환자들을 위한 먹방, 쿡방 등의 무분별한 음식 콘텐츠 악영향 방지위한 시스템 개발로 ACM CHI Best Paper Honorable Mention Award 수상

전기및전자공학부 이성주 교수 연구실,  “디지털 뷔페에서 건강한 다이어트하기” 식이장애 환자들을 위한 먹방, 쿡방 등의 무분별한 음식 콘텐츠 악영향 방지위한 시스템 개발로 ACM CHI Best Paper Honorable Mention Award 수상

 

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<(왼쪽부터) 이성주 교수, 최류해랑 박사과정, 박수빈 석사과정, 한수진 박사과정>
 
전기및전자공학부 이성주 교수 연구팀이 “FoodCensor: Promoting Mindful Digital Food Content Consumption for People with Eating Disorders” 논문으로 식이장애 환자들의 무분별한 디지털 음식 콘텐츠 소비로 인한 악영향을 방지하기 위한 실시간 개입 시스템을 인간-컴퓨터 상호작용 분야 국제 최우수학회 CHI에 발표하고 최우수 논문 Honorable Mention을 수상하였다.
 
*연구 데모 영상: https://drive.google.com/file/d/103OG9qHpjbfIMhB4tP4I4ESyPlP1pAAD/view
최근 SNS와 다양한 컴퓨터 플랫폼에 각종 음식 관련 콘텐츠가 제공되며 인기를 얻고 있다. 하지만 최근 연구에 따르면, 이런 내용물은 중독성을 띄며, 시각적으로 매력적인 프레젠테이션, 몰입형 경험 및 청각적 자극은, 중독을 넘어서 음식에 대한 갈망을 유발하고 과식 등 건강하지 않은 식습관을 강화할 수 있다. 누군가에게는 ‘먹는 행위’가 자연스러움에 반해, 식이장애를 가진 사람들은 건강하지 않은 식습관의 매혹에 매일 지속적으로 고군분투한다. 이러한 사람들은 특히 중독적인 음식관련 콘텐츠에 더 민감하게 반응하고 취약하며, 그러한 콘텐츠는 이들의 식이장애 증상을 악화시킬 수 있다.
 
이성주 교수 연구팀은 이러한 우려에 직면하여 식이장애를 가진 사람들을 위해 모바일과 개인 컴퓨터에서 디지털 음식 콘텐츠의 유해한 영향을 완화하기 위한 시스템(FoodCensor)을 개발하였다. [그림 1]. 본 시스템은 인간 심리학의 두 체계 이론(Dual Systems Theory)에서 영감을 받아, 디지털 음식 콘텐츠와 식이장애 사이의 잠재적인 연결을 끊기 위해 설계되었다. 두 체계 이론은 인간의 의사 결정에는 두 가지 시스템이 작용한다고 이론화한다. [그림 2]. 체계1(System 1)은 빠르고 자동적으로 작용하는 체계로, 우리가 의식적으로 고려하지 않고도 자동적으로 일상적인 상황에 대응하게 한다. 예를 들어, 길을 걷다가 갑자기 차가 다가오면 빠르게 물러나는 것은 체계1의 반응이다. 반면, 체계2(System 2)는 천천히 심사숙고 후에 판단을 하는 체계이다. 예를 들어, 수학 문제를 풀거나 긴급 상황에서 명확한 결정을 내릴 때 체계2가 사용된다.
 
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<그림 1: 본 시스템의 안드로이드 스마트폰 유튜브 앱에서의 실시간 음식 콘텐츠 검열 및 개입 예시.>
 
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<그림 2: 두 체계 이론(Dual Systems Theory). ① 본 시스템은 디지털 음식 콘텐츠를 가림으로써 자극의 영향을 줄이고, ② 사용자가 콘텐츠 시청을 원할 때 즉각적인 질문을 통해 가려진 콘텐츠를 드러나게 하는 과정에 적극적으로 참여하도록 유도함으로써 체계 1의 자동 응답에서 체계 2의 의식적 평가로의 전환을 촉진한다. 또한, ③ 본 시스템은 통제의 기대 가치를 증가시키기 위해 식이 장애 행동의 부정적인 영향을 질문과 함께 제공함으로써 의식적이고 건강한 콘텐츠 소비를 촉진한다.
 
본 시스템은 이러한 이론을 기반으로, 소셜 미디어 사용자가 디지털 음식 콘텐츠를 소비할 때 더 의식적으로 평가한 후에 시청에 대한 결정을 내릴 수 있도록 한다. 디지털 음식 콘텐츠의 시각적 및 청각적 자극은 체계1을 자극하여 사용자의 자동적인 반응(예. 반사적인 콘텐츠 시청 등)을 유발할 수 있다. 하지만 본 시스템은 실시간으로 음식 콘텐츠를 가리고 음소거 함으로써 이러한 자동적인 반응을 차단하고, 대신 사용자에게 의식적인 콘텐츠 선택 및 소비를 위한 질문을 제공함으로써 체계2를 활성화시켜 사용자가 더 의식적이고 건강한 콘텐츠 소비를 할 수 있도록 돕는다.
 
본 연구팀은 22명의 식이장애 환자들을 대상으로 3주간의 사용자 스터디를 진행하여 시스템 평가를 진행하였다. 실험 집단에서 유튜브에서 음식 콘텐츠에 대한 노출 및 소비의 유의미한 감소와, 이러한 감소가 유튜브의 콘텐츠 추천 알고리즘에 영향을 미침을 관찰했다. 실험 집단 참가자들은 본 시스템이 음식 관련 콘텐츠를 시청하는 자동 반응을 억제하는 데 중요한 역할을 했다고 평가했으며, 이는 본 시스템이 두 체계 이론의 체계1을 억제하고 체계2를 촉진함을 입증한다. 사용자 평가는 제안된 시스템이 일상생활에서 식이장애 환자들의 음식에 대한 강박을 완화시키고 더 나은 삶의 질을 제공한다는 점을 시사한다.
 
이러한 연구 결과를 토대로, 본 연구팀은 사용자가 디지털 콘텐츠를 건강하게 소비하는 방법을 지원하는 적응형 개입의 설계 방향과 더불어, 단순히 콘텐츠를 검열하는 것 이상의 사용자의 의도적인 행동 변화를 촉진하는 사용자 중심의 콘텐츠 관리 방법을 제안했다.
 
본 연구에는 최류해랑 박사과정이 제1저자, 박수빈 석사과정이 제2저자, 한수진 석박통합과정이 제3저자, 그리고 이성주 교수가 교신 저자로 참여했다. 이번 연구는 5월 미국 하와이에서 열린 인간-컴퓨터 상호작용 최고 권위 국제학술 대회인 CHI (ACM Conference on Human Factors in Computing Systems)에서 발표되었으며, (논문명: FoodCensor: Promoting Mindful Digital Food Content Consumption for People with Eating Disorders), The Best Paper Honorable Mention Award를 수상하였다. 개발된 기술은 음식 콘텐츠 뿐 아니라, 폭력물이나 선정적인 콘텐츠, 또는 다양한 주제별로 적용 가능하여 파급효과를 기대할 수 있다.
 
이 연구는 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 정보통신기획평가원의 지원을 받아 수행됐다 (No. 2022-0-00064, 감정노동자의 정신건강 위험 예측 및 관리를 위한 휴먼 디지털 트윈 기술 개발)

 

전기및전자공학부 유승협 교수 연구실 이선정, 최동호 박사과정, 2024 한국센서학회 춘계학술대회 최우수 발표 논문상과 우수 발표 논문상 수상

전기및전자공학부 유승협 교수 연구실 이선정, 최동호 박사과정, 2024 한국센서학회 춘계학술대회 최우수 발표 논문상과 우수 발표 논문상 수상

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<(왼쪽부터) 유승협 교수, 이선정 박사과정, 최동호 박사과정 사진>
 
전기및전자공학부 유승협 교수 연구실 박사과정 이선정, 최동호 학생이 2024 한국센서학회 춘계학술대회에서 각각 최우수 발표 논문상과 우수 발표 논문상을 수상하였다. 
한국센서학회 춘계학술대회는 매년 봄 개최되는 학회이며, 이번 학술대회는 지난 4월 29일부터 30일까지 대전컨벤션센터 (DCC)에서 개최되었다. 
 
최동호 박사과정생과 이선정 박사과정생은 각각 “Vertically stacked organic pulse oximetry sensors with low power consumption and high signal fidelity” 와 “Micro-scale Pressure Sensor Based on the Gradual Electric Double Layer Modulation Mechanism” 라는 제목의 논문을 발표하였고, 그 우수성을 인정받아 수상자로 선정되었다. 
 
관련하여 자세한 내용은 다음과 같다. 
 
0 학회명: 2024 한국센서학회 춘계학술대회 
0 개최기간: 2024년 4월 29일 ~ 30일 
 
0 수상명: 최우수 발표 논문상 
0 저자: 이선정, 박상훈, 이해창, 문한얼, 유승협 (지도교수) 
0 논문명: Micro-scale Pressure Sensor Based on the Gradual Electric Double Layer Modulation Mechanism
 
0 수상명: 우수 발표 논문상 
0 저자: 최동호, 강찬휘, 유승협 (지도교수) 
0 논문명: Vertically stacked organic pulse oximetry sensors with low power consumption and high signal fidelity