미분 방정식 및 행렬 방정식을 해결하기 위한 현대 아날로그 컴퓨팅

최근 몇 년 동안 인공지능(AI) 및 과학 계산과 같은 데이터 집약적 애플리케이션의 계산 요구 사항에 힘입어 아날로그 컴퓨팅이 다시금 주목받고 있습니다. 다양한 계산 작업과 아날로그 CMOS 회로 및 저항성 메모리 기술의 최근 발전을 고려할 때, 우리는 이러한 진화하는 환경을 현대 아날로그 컴퓨팅(modern analog computing)이라고 부릅니다. 본 논문에서는 세 가지 핵심적인 계산 원시 요소(computational primitives)를 식별합니다: 미분 방정식 풀이, 행렬 방정식 풀이, 그리고 행렬-벡터 곱셈 수행입니다. 또한 이들 사이에 존재하는 연결성을 탐구하고, 개별 구성 요소, 집적 회로, 저항성 메모리 장치 등을 이용해 구현된 다양한 아날로그 컴퓨팅 연산자(operators)의 하드웨어 구현 방식을 검토합니다. 이 중에서도 저항성 메모리 배열은 높은 구현 효율성 덕분에 특히 유망한 것으로 나타납니다. 본 논문은 나아가 첨단 아날로그 CMOS 회로와 저항성 메모리 배열을 모두 사용하여 미분 방정식 및 행렬 방정식을 해결하는 데 현대 아날로그 컴퓨팅을 활용한 최근의 발전을 개괄합니다. 마지막으로, 이러한 회로들의 응용 분야, 정밀도 및 확장성 문제와 그 잠재적 해결책, 인메모리 컴퓨팅(in-memory computing)과의 관계, 그리고 아날로그 컴퓨팅의 고유한 계산 복잡도에 대해 논의합니다. 본 논문은 아날로그 컴퓨팅에 대한 통일된 관점을 제공하며, 그 강점과 현재 개발 동향, 그리고 과제들을 강조하고 이를 차세대 컴퓨팅 프런티어의 핵심 구현 가능 요소로 자리매김합니다.