본 발명은 자성/비자성 다층 박막 메모리 소자로 구현되어 데이터를 아날로그적 저항값의 형식으로 저장할 수 있는 다수의 메모리 셀로 구성된 메모리 셀 어레이, 인공 신경망의 다수의 레이어를 구성하는 다수의 가중치를 다수의 메모리 셀에 저장하고, 가중치가 저장된 다수의 메모리 셀에 연산 데이터에 대응하는 연산 전류를 공급하여 가중치와 연산 데이터 사이의 기지정된 연산 결과를 획득하는 연산 제어부 및 가중치와 연산 데이터 사이의 연산 결과에 대해 기지정된 보조 연산을 수행하여 인공 신경망의 패턴 인식 결과를 출력하는 보조 연산부를 포함하는 고속 인공 신경망 및 이의 운용 방법을 제공할 수 있다.