독일 GSI 헬름홀츠 중이온연구소와 풀다 응용과학대가 FPGA에 CNN을 직접 구현해 입자가속기의 신호 겹침(파일업) 문제를 실시간으로 해결하는 기술을 개발했다. 초당 100억 샘플(10GSPS)의 고속 데이터를 300나노초의 결정론적 지연시간으로 초당 120기가비트까지 처리하며, 디지타이저 내부 FPGA에서 데이터 변환과 AI 추론을 함께 수행해 별도 컴퓨팅 전송 병목을 없앴다. 기존 임계값 검출 방식과 달리 겹친 펄스에서도 개별 입자의 위치와 도착시간을 높은 신뢰도로 구분해낸다. 이 기술은 입자물리 실험뿐 아니라 고빈도 거래, 네트워크 침입 탐지 등 초저지연 신호처리가 필요한 분야로도 확장될 수 있다.
- •GSI·풀다대, FPGA에 CNN 직접 구현해 입자 검출 신호 겹침(파일업) 실시간 해결
- •10GSPS 샘플링 속도에서 300ns 지연으로 초당 120Gbit/s 데이터 처리
- •텔레다인 ADQ35 디지타이저의 AMD 킨텍스 울트라스케일 FPGA 활용, 자원 15% 미만만 사용
- •기존 다중 임계값 검출 대비 파일업 상황에서 개별 입자 추적 정확도 향상
- •고빈도 거래·네트워크 침입 탐지 등 초저지연 신호처리 분야로 응용 가능성 제시
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10GSPS 초고속 AI 추론으로 입자 겹침 실시간 검출…300ns 지연으로 120Gbit/s 처리
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입자가속기에서 짧은 시간에 다수의 입자가 검출기를 통과하면서 발생하는 신호 중첩 문제를 인공지능(AI)으로 실시간 해결하는 기술이 제시됐다.독일 다름슈타트에 위치한 GSI 헬름홀츠 중이온연구소(GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research)는 풀다 응용과학대학교(Fulda University of Applied Sciences)와 공동 연구를 통해 10GSPS(초당 100억 샘플)의 고속 데이터에 대해 FPGA 기반 합성곱 신경망(CNN) 추론을 수행하고, 입자 검출 신호가 겹치는 파일업(pile-u
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