1998년, 인텔은 코드 네임 드레이크(Drake)로 알려진 펜티엄 II 제온(Xeon) CPU를 출시했습니다. 인텔의 서버 CPU 브랜드로 자리 잡은 제온의 시작이었습니다. 인텔 제온이 처음부터 서버 CPU 시장의 강자는 아니었습니다. 하지만 일반 소비자용 CPU를 대량생산하면서 파생형인 제온 CPU를 저렴한 가격에 생산할 수 있었기 때문에 점점 서버 시장에서 비중이 커졌고 어느덧 서버 시장의 대세가 됐습니다. 비록 과거 AMD가 옵테론 시리즈를 들고나와 인텔을 위협했고 최근에는 에픽 시리즈로 다시 도전하고 있지만, 인텔 제온의 점유율은 아직 압도적입니다. 그런데 가성비로 제온의 점유율을 조금씩 갉아먹는 AMD의 에픽 CPU 이외에 인텔의 심기를 불편하게 만드는 다른 도전자가 있습니다. 바로 ARM 기반 서버 CPU입니다. 최근 아마존은 AWS에 자체 ARM CPU인 그라비톤 2(Graviton 2) 탑재 서버를 도입해 비용을 40% 정도 절감했다고 발표했습니다. 마이크로소프트나 구글 같은 대형 IT 공룡도 관심을 가질 만한 소식입니다. 이것만 해도 x86 서버 칩 제조사들에게 신경 쓰이는 소식이지만, 더 큰 문제는 ARM 서버 CPU를 만드는 회사가 아마존만이 아니라는 것입니다. 최근 미국의 마벨(Marvell) 역시 ARM 서버 CPU인 썬더 X3(Thunder X3)를 공개했습니다. 마벨은 주로 네트워크, 보안 및 컨트롤러 관련 칩들을 생산하는 팹리스 반도체 회사로 서버 CPU 제조와는 인연이 없었으나, 2018년 ARM 서버 CPU 개발사인 카비움(Cavium)을 인수해 이 시장에 뛰어들었습니다. 인수 다음해에 출시한 썬더 X2 프로세서는 ARMv8.2-A 기반 32코어 128스레드 서버 CPU로 마이크로소프트의 클라우드 서비스인 애저(Azure)에 사용되기도 했습니다. 썬더 X2 기반 슈퍼컴퓨터인 아스트라(Astra)는 Top 500 슈퍼컴퓨터 목록에 처음으로 이름을 올린 ARM 기반 슈퍼컴퓨터가 됐습니다.썬더 X3는 미세 공정을 16nm에서 7nm로 이전하면서 코어 숫자를 96개로 대폭 늘렸습니다. 스레드 숫자는 384개로 역대 최대 수준입니다. CPU의 절대 성능은 물론 전력 대 성능비도 인텔 제온이나 AMD 에픽보다 높은 이유입니다. 마벨은 발표 자료에서 인텔은 프로세스 리더쉽을 잃고 있으며 AMD의 칩렛(chiplet) 디자인은 메모리 레이턴시를 늘리고 대역폭은 낮춰 성능 향상에 제한이 있다고 공개적으로 비판했습니다. ARM 기반의 썬더 X는 이런 단점을 극복하고 높은 성능과 전력 효율을 달성했다는 것이 마벨의 주장입니다. 이런 과감한 주장처럼 서버 시장에서 성공을 거둘 수 있을지는 미지수지만, 코어 및 스레드 숫자에서는 신기록을 세웠다고 해도 무방한 CPU입니다. 반도체 업계에서 나름 알려진 이름인 마벨과 달리 아직 생소한 신생 스타트업인 암페어(Ampere)는 80코어 ARM 서버 CPU인 알트라(Altra)를 공개했습니다. 최대 3.0GHz로 작동하는 ARM v8.2+ 코어 80개와 8채널 DDR4 3200 메모리(소켓 당 최대 4TB)의 예상 성능은 아마존의 그라비톤 2(64코어)와 비슷할 것으로 예상됩니다. 참고로 그라비톤 2나 알트라, 썬더 X3 모두 TSMC의 7nm 공정 기반입니다. 암페어는 자체 개발한 1소켓/2소켓 서버를 출시해 ARM 서버 시장을 공략한다는 계획입니다. 신생 스타트업에서 IT 공룡까지 ARM 서버 CPU에 관심을 보인다는 이야기는 어느 정도 가능성이 보이기 때문으로 풀이됩니다. 본래 ARM 아키텍처는 x86보다 작고 전력 효율적인 CPU를 목표로 개발되었지만, 고성능 스마트폰에 대한 수요 덕분에 성능이 대폭 향상됐습니다. ARM이 연구 개발에 집중했을 뿐 아니라 삼성전자나 퀄컴 같은 거대 IT 기업이 선두에 서서 경쟁적으로 성능을 끌어올린 덕분입니다. 이제 ARM 기반 CPU는 서버처럼 x86의 아성이 견고한 분야까지 도전하고 있습니다. ARM 서버 CPU의 도전이 서버 시장의 경쟁을 자극하고 기술 발전을 촉진하는 활력소가 될 것으로 기대합니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

세계적 과학저널 ‘네이처’ 지난달 6일자에 아주 특별한 기사가 실렸다. 전 세계 연구자들이 힘을 모아 인류의 암 유전체를 분석해 드디어 지도로 완성했다는 내용이다. 네이처는 암 유전체 연구에 대해 연구 결과를 6개로 정리해 게재했다. 이 같은 성과는 향후 인간 유전체를 이용해 새로운 방식으로 암을 치료할 수 있는 신세계를 연 것으로 볼 수 있다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 자체개발한 슈퍼컴퓨터 ‘마하’(MAHA)를 통해 2013년 11월부터 2017년 말까지 국제 암 유전체 컨소시엄(ICGC)에 유전체 분석을 위한 고성능 클라우드 컴퓨팅 서비스를 제공했다. 연구진은 세계적 기관들과 인간 암 유전체 분석을 위해 독자 개발한 1.3페타바이트(PB) 스토리지 시스템과 800코어 규모의 CPU 컴퓨팅 자원을 제공한 것이다. 마하는 전 국민 유전체 서비스를 대비해 기존 고성능컴퓨팅(HPC) 기술 기반 위에 저가의 대규모 스토리지 기술 개발에 중점을 둔 프로젝트였다. 전 세계 연구진은 마하를 포함해 전 세계 8곳의 고성능 슈퍼컴퓨터를 활용해 38개 종양의 종류에서 2658유형의 암 유전체를 계산해 냈다. 이 외에도 한국 연구자들은 폐암, 혈액암 그리고 유방암 샘플을 제공했다. 마하 슈퍼컴은 국내 병원과 바이오기업 소속 연구자들에게 허브 역할을 하고 있다. 슈퍼컴이 난치병 중 하나인 암 정복을 위한 유전체 분석 인프라로 사용된 점은 과학자로서 매우 뜻깊은 일이다.

58년간 풀리지 않은 난제를 호주 연구팀이 우연히 풀어냄으로써 양자컴퓨터 등의 개발에 중대한 영향을 미칠 것으로 보인다. 나인뉴스 등 호주 매체에 따르면, 뉴사우스웨일스대(UNSW) 등 연구팀이 전기장만을 사용해 단일원자의 핵을 제어하는 기술을 개발했다. 이 기술은 1981년 노벨 물리학상을 받은 네덜란드 물리학자인 니콜라스 블룸베르헨 박사가 1961년에 세웠던 가설을 입증한 것이다. 연구 공동저자로 UNSW의 빈센트 모리크 박사는 “우리는 원래 금속원소인 안티몬의 단일원자에 자기공명을 시도했었다. 그런데 실험을 시작하자 뭔가 잘못됐다는 것을 알았다”면서 “이 원자 핵은 어떤 주파수에서 반응하지 않지만 또다른 주파수에서는 강한 반응을 보이는 등 매우 이상하게 행동했다”고 말했다. 이와 함께 “이런 결과는 잠시 우리를 어리둥절하게 했다”면서 “이는 자기공명 대신 전기공명이 일어나고 있는 것임을 깨닫고 유레카를 외칠 수 있었다”고 말했다. 연구 책임저자로 양자컴퓨팅 전문가이기도 한 안드레아 모렐로 교수도 이 기술은 양자역학에 관한 여러 기회를 열어줄 것이라고 밝혔다. 그는 “이 발견은 이제 우리가 단일원자의 핵 스핀을 이용해 양자컴퓨터를 만들 길을 열었다는 것을 뜻한다”면서 “게다가 우리는 이런 기술을 정교하고 정밀한 전기장· 자기장 센서로 쓰거나 양자역학의 근본적인 질문에 답할 수도 있다”고 설명했다. 양자컴퓨팅은 컴퓨터가 극도로 정교한 방법으로 정보를 다룰 수 있도록 하는 방법으로, 오늘날 슈퍼컴퓨터보다 강력한 계산능력을 제공하는 것을 목표로 한다. 연구진에 따르면, 핵 스핀을 자기장 대신 전기장으로 제어하면 광범위하게 활용할 수 있다. 이들 연구자는 자기장을 생성하려면 거대한 코일과 높은 전류가 필요한데다가 자기장을 작은 공간에 놓기가 어렵지만, 전기장은 작은 전극의 끝부분에서 생성될 수 있어 원자는 나노전자 장치 안에서도 쉽게 제어할 수 있다고 지적했다. 또 모렐로 교수는 이번 발견으로 의학과 화학 그리고 광업에서 쓰이는 핵자기공명(NMR) 기술의 패러다임이 흔들렸다고 밝혔다. 그는 “의사는 NMR 기술을 환자 몸속을 아주 세밀하게 관찰하는 데 쓰지만, 광산 회사에서는 이를 암석 표본을 분석하는 데 쓴다. 이 모든 것은 매우 잘 작동하지만, 특정 용도의 경우 자기장을 사용해 핵을 제어하고 검출해야만 하는 필요성은 단점이 될 수도 있다”고 말했다. 이어 이 획기적인 결과는 또다른 발견과 응용이라는 보물창고를 열 것이라고 덧붙였다. 그는 “우리가 만든 이 시스템은 우리가 매일 겪는 고전 세계가 양자 영역에서 어떻게 나타나는지를 연구하는 데 충분한 복잡성을 지녔다”면서 “게다가 우리는 이 시스템의 양자 복잡성을 이용해 엄청나게 감도가 향상한 전자기장 센서를 만들 수 있고 이 모든 것은 실리콘으로 만든 단순한 전자 장치로 금속 전극에 적은 양의 전압으로 제어된다”고 설명했다. 자세한 연구 성과는 세계적 학술지 ‘네이처’ 최신호(11일자)에 실렸다. 사진=UNSW 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지난 몇 년간 IT 테크 거인들의 경쟁은 점점 더 치열해지고 있습니다. CPU 부분에서는 그간 시장을 독점했던 인텔이 AMD의 거센 도전에 직면했고 클라우드 부분에서는 아마존의 AWS가 마이크로소프트의 애저와 치열한 경쟁을 벌이고 있습니다. 메모리 부분에서는 인텔이 차세대 비휘발성 메모리를 내놓으면서 기존의 메모리 제조사를 긴장시키고 있습니다. 거대 IT 회사들의 치열한 경쟁은 어제오늘 일이 아니지만, 이런 거인들의 틈바구니에서 눈에 띄는 회사가 하나 있습니다. 바로 열거한 기업 중에서 상대적으로 규모가 작은 AMD입니다. AMD의 2019년 매출액은 67억 달러로 인텔의 720억 달러의 10분의 1에도 미치지 못합니다. AMD의 작년 영업 이익은 6억3,100만 달러인 반면 인텔은 220억 달러로 아예 비교의 대상도 되지 않을 정도입니다. 작년에 AMD가 CPU와 GPU 판매 호조로 인해 수익이 크게 개선되었음에도 격차를 조금 좁히는 데 그쳤을 만큼 본래 회사 규모가 작은 편입니다. 이런 열세를 극복한 것은 바로 기술력입니다. AMD가 회사 존망의 위기에서 사운을 걸고 개발한 젠 (Zen) 아키텍처는 인텔과의 성능 격차를 크게 줄였을 뿐 아니라 3세대 제품에 와서는 오히려 가성비에서 앞선다는 평가를 받고 있습니다. 인텔보다 앞서 7nm 공정을 도입하고 CPU 코어 숫자를 크게 늘릴 수 있는 칩렛 (Chiplet) 디자인을 적용해 데스크톱 CPU 시장뿐 아니라 전문가용 고성능 CPU 및 서버 시장에서 약진한 것입니다. 그리고 이제 AMD는 다른 IT 거인들에 맞서 세상에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터에 도전하고 있습니다. 미국 정부는 슈퍼컴퓨터 같은 거대과학 부분에서 강력한 경쟁자로 급부상한 중국을 견제하고 미국의 기술 헤게모니를 유지하기 위해 오바마 행정부 시절부터 적극적인 투자를 아끼지 않고 있습니다. 따라서 미국 정부 산하 연구소들은 주요 IT 기업에 연구 개발비를 주고 고성능 슈퍼컴퓨터를 연이어 도입하고 있습니다. 내년에 오크 릿지 국립 연구소는 AMD와 크레이(Cray)에서 프런티어(Frontier)를 아르곤 국립 연구소는 인텔에서 오로라(Aurora)를 도입할 예정입니다. 이 슈퍼컴퓨터의 연산 능력은 엑사플롭스(EFLOPS)급이기 때문에 엑사스케일 컴퓨터로 불립니다. 내년에 이 슈퍼컴퓨터가 도입되면 미국이 무난하게 세계에서 가장 빠른 컴퓨터를 보유한 국가의 타이틀을 계속해서 쥐게 될 것으로 보이지만, 중국의 추격 역시 만만치 않아 미국 정부는 다음 세대 슈퍼컴퓨터를 이미 주문했습니다. 2023년 도입 예정인 엘 카피탄 (El Capitan)이 그것으로 AMD와 크레이가 로렌스 리버모어 국립 연구소(Lawrence Livermore National Laboratory)에 납품할 예정입니다. 도입 비용은 6억 달러로 여기에는 연구 개발비도 포함됩니다. 시스템 개발은 크레이가 담당하고 AMD는 여기에 두뇌 역할을 하는 CPU와 GPU를 공급합니다. 최근 크레이와 로렌스 리버모어 국립 연구소는 엘 카피탄에 대해 몇 가지 새로운 정보를 공개했습니다. 엘 카피탄의 목표 성능은 당초 알려진 것보다 올라간 2엑사플롭스로 로렌스 리버모어 국립 연구소에 도입된 슈퍼컴퓨터인 시에라 대비 16배 더 빠릅니다. 제작은 HPE의 자회사가 된 크레이가 담당하고 AMD는 핵심 프로세서인 Zen 4 기반의 에픽 CPU와 라데온 인스팅트 (Radeon Instinct) GPU를 공급하게 됩니다. AMD가 공개한 내용에 의하면 Zen 4는 5nm 공정 기반으로 2022년말에 선보일 예정입니다. 현재 Zen 2는 7nm 공정에서 제조된 것으로 구체적인 코어 숫자는 공개하지 않았지만, 성능을 높이기 위해서 더 많은 숫자의 코어를 집적했을 것으로 예상됩니다. 코어 숫자 증가 없이 아키텍처 및 미세 공정 개선으로 성능을 높이는 데는 한계가 있기 때문입니다. AMD는 2세대 에픽 CPU를 내놓으면서 최대 코어 숫자를 32개에서 64개로 두 배 높였습니다. Zen 4에서는 128코어 CPU를 보게 될 가능성도 있습니다. 4세대 에픽 CPU는 결국 서버 시장에도 판매될 것이므로 인텔 역시 이에 대한 대응책을 마련할 것입니다. 4세대 에픽 프로세서는 4개의 라데온 인스팅트 GPU와 연결됩니다. 차세대 라데온 인스팅트에 대해서도 자세한 내용을 공개하지는 않았지만, 이 GPU는 올해 출시 예정인 RDNA 2 아키텍처 기반 GPU가 아니라 다음 세대 GPU로 예상됩니다. AMD는 차세대 GPU에서 고성능 연산용과 그래픽용 두 가지 버전을 준비하고 있으며 슈퍼컴퓨터에는 고성능 연산 유닛을 많이 사용한 버전을 탑재할 것으로 보입니다. 라데온 인스팅트가 뛰어난 성능을 보일 경우 연산용 GPU 시장의 강자인 엔비디아나 Xe라는 새로운 제품으로 시장에 진입하는 인텔 모두 긴장하게 될 것입니다. 그런데 여기서 중요한 대목은 슈퍼컴퓨터 사업을 수주한 게 AMD만이 아니라는 것입니다. 미국 정부는 인텔, AMD, IBM, 엔비디아 같은 회사에서 복수로 슈퍼컴퓨터를 주문했습니다. 슈퍼컴퓨터에 적용된 기술은 서버에서 일반 소비자용 컴퓨터까지 퍼져 나가게 될 것이고 결국 IT 산업 전체를 발전을 촉진합니다. 하지만 하나의 회사가 아니라 여러 회사가 경쟁해야 해당 산업이 건전하게 발전할 수 있습니다. 미국의 목표는 단순히 슈퍼컴퓨터 1등이 아니라 좀 더 장기적인 안목에서 산업 자체를 육성하는 것으로 보입니다. 슈퍼컴퓨터를 포함해 IT 산업 육성책을 수시로 내놓는 우리 정부도 눈여겨봐야 할 부분이 아닐까 생각합니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

천문학은 다른 기초 과학과 마찬가지로 대부분 정부에서 자금을 지원받아 연구가 이루어집니다. 우주를 탐구하는 중요한 학문이지만, 상업적으로 개발 가능한 분야가 별로 없어 기업의 참여를 기대하기 어렵고 대형 망원경 등 고가의 과학 장비가 많아 막대한 자금 지원이 필요하기 때문입니다. 그런데 2015년 러시아의 억만장자인 유리 밀너가 전파 망원경의 유지 및 업그레이드를 위해 1억 달러라는 거금을 기부해 화제가 됐습니다. 기부 금액보다 더 화제가 된 내용은 주목적이 단순 천문 관측이 아니라 외계인의 신호를 찾는다는 사실이었습니다. 1억 달러의 기부금을 바탕으로 진행된 '브레이크스루 리슨 이니셔티브'(Breakthrough Listen Initiative)는 호주 뉴 사우스 웨일스주에 있는 파크스 전파 망원경(Parkes radio telescope)과 미국 웨스트 버지니아주에 있는 그린 뱅크 천문대(Green Bank Observatory)의 대형 전파 망원경을 사용해 우주의 무선 신호를 관측하는 프로젝트입니다. 그린 뱅크 전파 망원경은 지름 100m에 이르는 대형 전파 망원경이고 호주의 파크스 망원경 역시 지름 64m의 대형 전파 망원경입니다. 망원경이 두 대 필요한 이유는 북반구와 남반구에서 관측이 안 되는 사각지대를 서로 관측하기 위한 것입니다. 브레이크스루 리슨은 2017년 4월 첫 관측 데이터를 내놓았습니다. 지구에 인접한 별 692개에서 관측한 1.1-1.9GHz 파장 데이터로 여기에는 특별히 외계인의 신호를 의심할 만한 내용이 없었습니다. 하지만 이는 초기 단계의 소규모 데이터 수집이었을 뿐입니다. 이후 파크스 망원경에 대한 업그레이드가 이뤄졌고 전파 망원경 관측 데이터와 연동해 외계 행성을 찾기 위해 자동 행성 탐색기 망원경(Automated Planet Finder Telescope·APF)이 브레이크스루 리슨에 참가했습니다. 그리고 올해 2월 브레이크스루 리슨 프로젝트는 무려 2페타바이트(PB)의 관측 데이터를 공개했습니다. 우리 은하 평면과 은하 중심 블랙홀 주변 지역에서 수집한 1-12GHz 파장의 전파 데이터를 모은 결과 두 전파 망원경이 각각 1PB의 데이터를 생성한 것입니다. 1-12GHz는 우리가 일상생활에서 사용하는 무선 통신은 물론 태양계 탐사선과 교신하는 무선 전파까지 모두 포함하는 주파수입니다. 예를 들어 보이저 1, 2호 같은 멀리 떨어진 우주선과 교신하는 미 항공우주국(NASA)의 딥 스페이스 네트워크는 직진성이 강한 S 밴드(2.29 - 2.30 GHz), X 밴드(8.40 - 8.50 GHz), Ku 밴드(31.8 - 32.3 GHz)를 사용합니다. 만약 이 주파수에서 우주선과 교신하는 외계인이 있다면 브레이크스루 리슨 데이터에 포착될 수 있습니다. 다만 이를 찾아내는 일은 모래 해변에서 바늘 하나를 찾는 것보다 힘든 일이 될 것입니다. 광활한 우주 공간에서 작은 우주선과 안테나에서 나오는 무선 신호를 찾아야 하기 때문입니다. 2페타바이트의 거대한 데이터도 사실 관측 목표 데이터의 일부에 불과하며 앞으로 6개월 간격으로 업데이트를 통해 데이터 양을 늘려갈 예정입니다. 물론 이 데이터에 외계인의 신호가 들어있다고 장담할 순 없지만, 과학자들은 거대한 데이터를 낭비하지 않고 유용하게 활용하기 위해 노력할 것입니다. 다만 거대한 데이터를 분석하는 일이 새로운 과제로 떠오르고 있습니다. 천문학은 물론이고 물리학과 생물학 등 여러 분야에서 과학 데이터는 날로 거대해지고 있습니다. 따라서 이를 수집하고 분석할 수 있는 강력한 슈퍼컴퓨터와 사람 대신 빠르게 유의미한 데이터를 찾아내는 인공지능의 역할이 점점 중요해지고 있습니다. 분석해야 할 데이터의 크기가 빠르게 커지고 있지만, 이를 다루는 기술 역시 같이 발전하고 있기 때문에 막대한 데이터 때문에 과학의 발전이 정체되지는 않을 것입니다. 오히려 최신 IT 기술과 접목해 새로운 단계로 발전할 것으로 예상합니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

네덜란드 과학자들이 지구와 충돌 가능성이 있는 소행성 11개를 발견했다고 공식 발표했다. 레이던대학 연구진의 최근 연구결과에 따르면 이번에 발견된 소행성 11개는 대부분 지름이 100m가 넘으며 달과 지구 사이의 거(약 38만 3000㎞)보다 10배 가까운 3만 8300㎞ 떨어진 우주 상공을 지날 가능성이 높다. 지름이 100m가 넘는 소행성들은 대형 소행성에 주로 속하며, 그 파괴력은 상상을 초월한다. 1908년 당시 러시아 시베리아에 떨어진 소행성으로 TNT 500만t에 달하는 엄청난 위력의 폭발이 발생했는데, 당시 소행성의 크기(지름)는 50~80m 정도였다. 거대한 소행성들이 수 십 년 내 충돌할 가능성은 매우 낮지만, 이를 발견한 전문가들은 오랜 시간 동안 소행성이 궤도를 따라 움직이다 보면 2131~2923년 정도에 지구와 충돌할 가능성이 있다고 보고 있다. 연구진은 이번 소행성 발견을 위해 우선 레이던대학이 자체 개발한 슈퍼컴퓨터에 태양 및 태양계 행성의 미례 궤도 1만 년 치의 정보를 입력했다. 이후 지구 표면에 떨어지는 소행성의 궤도를 역추적하며 데이터를 구축했다. 지구에 떨어질 가능성이 있는 소행성을 찾는 이번 연구에는 위험천체식별자(Hazard Object Identifier, HOI)로 불리는 인공신경망도 활용됐다. 연구진은 HOI가 우주 암석이나 소행성 2000여 개의 데이터를 보유하고 있는 미국항공우주국(NASA)의 자료와 비교한 결과, 이전에는 잠재적 위험으로 분류되지 않은 11개의 새로운 소행성을 찾아낼 수 있었다고 밝혔다. 연구진은 “우리의 기술과 방법이 위험을 내포하는 소행성을 찾는데 효과적이라는 것을 알게 됐지만, 더 많은 데이터베이스를 구축해야 할 필요성도 있다. 궤도를 계산할 때 아주 작은 부분만 달라져도 결과에 큰 변화가 올 수 있기 때문”이라면서 “지구와 충돌하는 소행성을 조기에 발견하면 인류는 충돌을 막기 위한 기술을 개발하는데 도움이 될 것”이라고 말했다. 이번 연구결과는 국제학술지 ‘천문학 및 천체물리학’(Astronomy & Astrophysics) 최신호에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

AI 데이터 등 활용 “초고가 메모리 선점”삼성전자가 풀HD 화질(5GB)의 영화를 1초당 82편씩 전송할 수 있는 초고속 메모리 반도체를 세계 최초로 시장에 내놨다. 삼성전자는 4일 슈퍼컴퓨터와 인공지능(AI) 기반 데이터 분석에 활용할 수 있는 초고속 D램인 ‘플래시 볼트’를 출시한다고 밝혔다. 이번 제품은 16기가바이트(GB) 용량의 3세대 고대역폭 메모리(HBM2E) D램이다. 2세대 제품(초당 영화 61편 전송 가능 수준)보다 속도는 1.3배, 용량은 2.0배 향상됐다. 현존하는 D램 패키지 중에 데이터 처리 속도가 가장 빠르다. 2017년 12월에 2세대 제품을 양산한 지 2년여 만에 세계 최초로 3세대 제품 양산에 돌입했다. SK하이닉스도 지난해 8월 3세대 제품을 개발했다고 밝혔지만 아직 양산에 돌입하지는 않았다. 이번에 출시한 HBM2E는 HBM D램의 최신 규격이다. HBM은 칩 상단과 하단에 미세한 전자이동 통로를 만든 뒤 D램 칩을 쌓아 수직으로 연결한 제품을 뜻한다. 칩을 관통해 전극으로 연결하는 방식이어서 금선(와이어)을 통해 외부에서 묶는 것보다 칩 간에 신호를 빠르게 주고받는다. 특히 삼성전자는 16기가비트(Gb) D램에 5600개 이상의 미세한 구멍을 뚫고 총 4만개가 넘는 ‘실리콘 관통 전극’(TSV) 접합볼로 8개 칩을 수직 연결한 ‘초고집적 TSV 기술’을 이 제품에 적용해 속도가 빨라지게 했다. ‘신호전송 최적화 회로 설계’ 덕에 총 1024개의 데이터 전달 통로에서 초당 3.2Gb의 속도로 410GB의 데이터를 처리할 수 있다. 삼성전자는 이번 제품을 통해 차세대 초고가 메모리 시장을 선점하겠다는 계획을 지녔다. 한재희 기자 jh@seoul.co.kr

차가운 합성물질이 아닌 실제 살아있는 세포를 이용해 만든 로봇이 세계 최초로 등장했다. 획기적인 결과물인 만큼 윤리적 논란도 예상된다. 사이언스데일리 등 과학전문매체의 13일 보도에 따르면 미국 버몬트대학과 터프츠대학 공동 연구진은 아프리카발톱개구리에게서 채취한 피부와 심장 세포 및 슈퍼컴퓨터를 이용해 초소형 ’로봇‘을 제작하는데 성공했다. 연구진은 개구리 배아로부터 심장세포와 피부세포를 조합하고, 슈퍼컴퓨터의 진화 알고리즘을 이용해 시뮬레이션 모델을 설계했다. 연구진이 심장과 피부세포를 이용한 이유는 스스로 수축과 이완을 하는 세포의 에너지와 움직임이 기계의 동력원 역할을 할 수 있기 때문이다. 이후 연구진은 해당 시뮬레이션 설계를 통해 총 네 개의 다리와 중앙에 비어있는 공간을 가진 세포 모델을 구현하는데 성공했다. 아프리카발톱개구리의 학명을 따 제노봇‘(xenobot)이라고 명명된 이 로봇은 직선 또는 작은 원을 그리며 이동할 수 있고, 몇 개 이상의 세포가 ’합동‘으로 움직이는 것도 가능하다. 이 모든 움직임은 컴퓨터 프로그래밍을 통해 제어가 가능하다. 세포인 만큼 손상될 경우 자가복구가 가능하며, 세포의 생명력에 따라 7일 정도가 지나면 세포가 죽는 과정과 동일한 과정으로 죽어 없어진다. 연구진은 크기가 1㎜ 남짓한 이 ’살아있는 로봇‘이 중앙의 비어있는 공간에 특정 약물을 싣고 몸 안으로 들어가 특정 위치에 정확하게 약물을 전달하거나, 동맥 내벽의 플라크를 제거하는 등 다양한 역할을 수행할 수 있을 것으로 기대했다. 연구진은 “그동안 DNA나 세포조직 일부가 기계 제작에 활용된 사례는 있었지만 순수하게 생물학적 세포만으로 로봇이 만들어진 것은 이번이 처음”이라면서 “다만 이 같은 성과는 윤리적인 문제에 직면할 수 있다. 살아있는 조직인 만큼 생명체로 봐야하는지, 기계로 봐야하는지에 대한 논란이 생길 수 있기 때문”이라고 설명했다. 이어 “이번 연구는 기계나 로봇이 합성물질로 만들어져야 한다는 고정관념에서 벗어난 결과”라고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 국제학술지 미국국립과학원회보(PNAS) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

한일 무역 분쟁으로 심기가 불편한 국민을 더 불편하게 만드는 숫자가 있다. 24대0, 20대2. 가끔 언론에 등장하는 일본과 한국의 과학기술 분야 점수판이다. ‘24대0’은 2019년까지 노벨 과학상 수상자 숫자이고 ‘20대2’는 두 나라가 보유한 방사광가속기 숫자이다. ‘배출’이 무엇이냐를 엄밀하게 따지면 일본의 노벨 과학상 숫자는 조금 달라질 수 있지만, 한국과 일본 사이에 기초과학에서 쉽게 넘을 수 없는 격차가 존재하는 것은 분명한 사실이다. 방사광가속기 숫자는 사정이 조금 다른데, 일본의 20은 실험실 수준의 소형 방사광가속기까지 포함한 것이라 우리나라가 보유한 세계적인 규모의 포항 방사광가속기 2기와 동등하게 비교하는 것은 무리가 있다. 그러나 양적, 질적으로 두 나라의 방사광가속기 수준에 차이가 있는 것 역시 부인할 수 없다. 방사광은 ‘꿈의 빛’이라고 부르는 기초과학 도구이면서 소재 개발의 필수 도구이다. 우리나라 제조업의 생명줄은 소재인데, 소재의 외국 의존도를 낮추려면 방사광가속기에 대한 투자를 게을리해선 안 된다. 물론 방사광이 마법의 탄환은 아니다. 일본 스미토모 고무는 2017년 유럽에서 열린 타이어 기술 박람회에서 신개념 타이어 소재로 상을 받으면서, 소재 개발을 위해 방사광뿐만 아니라 중성자와 슈퍼컴퓨터를 복합적으로 사용했다고 밝혔다. 바야흐로 소재 개발 하나에도 한 나라의 모든 과학 인프라로 총력전을 하는 시대가 됐다.

‘새로운 10년’(decade)이 시작되는 2020년에 대해 과학계는 기대와 우려가 크다. 세계 과학기술정책을 보이지 않게 좌지우지하는 미국에서는 오는 11월 대선이 예정돼 있다. 도널드 트럼프 대통령은 취임 이후 기후변화와 지속가능한 생태환경 연구에 대해 애써 무시하는 분위기와 함께 백신에 대한 불신 같은 반과학적 태도까지 보여 트럼프가 재선될 경우 이 같은 분위기는 더 가속화될 것으로 과학자들은 우려하고 있다. 브렉시트를 눈 앞에 두고 있는 영국에서 활동하고 있는 과학자들은 유럽연합에서 제공되는 연구보조금과 연구자들이 이탈해 과학 기반이 약해질 것을 걱정하고 있는 상황이다. 그러나 암흑물질 탐지부터 유전자가위 기술, 생물다양성 확보를 위한 새로운 노력까지 다양한 연구성과가 나오는 놀라운 한 해가 될 것으로도 기대하고 있는 상황이다. ●생물 다양성확보와 기후변화에 대한 티핑포인트 올해는 ‘아이치 전략목표’라고 불리는 세계생물다양성 목표를 달성해야 하는 해인 만큼 멸종위기 종의 생물을 보호하고 지속가능한 발전을 위한 새로운 전략과 성과가 나와야 할 때라고 과학계는 보고 있다. 아이치 전략목표는 2011년부터 2020년까지 생물다양성 확보를 위해 세계 각국이 수행해야 할 20여가지 방안인데 지난 10년 동안 사실상 진척이 전혀 없었다는 비판을 받아왔다. 이 같은 비판에 직면한 세계 각국은 오는 10월 중국 쿤밍에서 열리는 생물다양성 협약을 좀 더 현실성 있게 개정하고 실질적 결과를 도출하도록 압력을 받을 것으로 보인다. 또 온실가스 배출에 있어서도 중국과 함께 G2 국가로 꼽히는 미국이 기후변화 정책에 있어서 어떤 태도 변화를 보일지 결정적 시점이 올해라는데는 많은 전문가들 사이에서 이견이 없다. 트럼프 대통령은 취임 이후 지속적으로 화석연료 배출량 감축에 대해 반대 입장을 보이고 있는 가운데 올 11월 미국 대선에서 트럼프 대통령이 재선될 경우 지구온난화를 막을 수 없게 될 것으로 보인다.얼마전 국내에서도 국가보안기관인 원자력연구원 연구원 모집에 중국유학생이 지원해 최종합격한 것으로 알려져 논란이 된 바 있다. 이 같은 고민은 국내 이외에서도 고민꺼리로 떠오르고 있다. 미국에서도 기술 유출에 우려해 국가안보와 국제경쟁력을 손상시킬 수 있는 정보를 다루는 일부 연방기관에서는 중국과의 교류 및 인재 모집을 제한하겠다고 밝히기도 했다. 개방성을 강조하는 학계에서는 이에 대해 반발하고 있지만 많은 국가들이 학문의 개방성과 국가안보의 균형을 잘 유지할 수 있는 방법을 찾기 위해 골머리를 앓고 있다. ●크리스퍼 유전자 가위를 이용한 임상결과 나올까 크리스퍼 유전자 가위를 이용한 유전자 편집으로 암과 유전자 질환에 대한 실질적 임상결과가 올해 나올 수 있을 것으로 기대되고 있다. 미국 내에서는 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 면역세포인 T세포에서 3개 유전자를 비활성화시킨 다음 암환자 몸에 삽입한 결과 암세포 성장을 막고 환자의 수명을 연장시키는데 도움이 된다는 소규모 임상시험 결과를 내놓기도 했다. 미국에서는 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 실명 유전자를 갖고 있는 사람들의 시력을 회복시키는 임상시험이 진행되고 있다. 중국에서는 2018년 말 유전자 가위기술을 이용해 유전자 편집된 아기를 탄생시켜 논란이 되기도 했지만 그 이후로도 유전자 가위기술을 이용해 다양한 시도가 되고 있다. 헤모글로빈 유전자를 편집해 겸상세포 장애나 빈혈환자를 치료하려는 시도가 대표적이다.또 최근 DNA 뿐만 아니라 단백질에 대한 분석 방법이 개선되면서 고고학 분야에서 다양한 발견이 올해도 쏟아져 나올 것으로 기대되고 있다. 단백질 분석법을 이용하면 DNA 분석에서 찾을 수 없었던 식습관이나 생활환경 등을 더 손쉽게 파악할 수 있게 된다. ●우주의 수수께끼 풀고 새로운 슈퍼컴퓨터 등장 기대 유령입자로 알려진 중성미자를 발견하기 위해 일본이 지하 1000m 지점에 설치한 실험물리학 시설인 ‘슈퍼카미오칸데’ 의 감도를 높이는 시도가 올 봄 진행될 계획이다. 연구팀은 조만간 중성미자 검출을 위한 수조에 원자번호 64번의 희토류 원소인 가돌리늄을 넣어 탐지 감도를 높이겠다고 밝혔다. 우주탄생의 실마리를 풀어내기 위한 카미오칸데와 슈퍼카미오칸데는 일본에 두 번의 노벨물리학상을 안겨준 실험시설이기도 하다. 일본 과학자들은 슈퍼카미오칸데의 감도를 높이는 한편 지금보다 10배 이상 큰 하이퍼카미오칸데 건설을 올해 시작할 계획이다. 또 세계 최대 지하실험실로 알려진 이탈리아 그랑사소 국립연구소와 미국 스탠포드 지하연구시설에서는 우주의 약 25%를 차지하는 것으로 알려진 암흑물질 후보인 윔프 검출과 관련해 올해 새로운 연구결과를 전해올 것으로 기대되고 있다.슈퍼컴퓨터 분야의 새로운 전환점이 될 것이라고 알려진 엑사스케일 슈퍼컴퓨터가 올해 중국에서 개발될 것으로 예상되고 있다. ‘텐허-3’으로 명명된 엑사스케일 슈퍼컴퓨터는 초당 100경 번 연산이 가능하다. 미국과 슈퍼컴퓨터 개발 경쟁에 나선 중국이 앞서나가는 계기가 될 것으로 보인다. 이 밖에도 미국식품의약청(FDA)는 알츠하이머 치매의 베타아밀로이드 단백질을 타겟으로 하는 약물 ‘아두카누맙’을 처음으로 승인하게 될 것인지도 올해 주목되는 과학 뉴스 중 하나이다. 또 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 돼지나 쥐 같은 실험동물에게서 면역 거부반응이 없는 인간 장기를 키우는 이종이식 분야도 성장할 것으로 예상되고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

△ 백승기 부경대학교 물리학과 교수와 일본이화학연구소 계산과학연구센터 요스케 무라세 박사가 공동 발표한 논문(Seven rules to avoid the tragedy of the commons)이 최근 일본 제18회 도코모 모바일 사이언스상 사회과학 부문 우수상을 받았다. 백 교수팀 연구 논문은 사회과학 연구에 슈퍼컴퓨터 응용 가능성을 제시했다.

광주시의 핵심 전략 산업인 인공지능(AI) 집적화단지 예정지에 대한 그린벨트가 해제됐다. 이로써 4차 산업혁명 시대를 주도할 인공지능 산업 육성이 탄력을 받게 됐다. 20일 광주시에 따르면 국토교통부 중앙도시계획심의위원회는 회의를 열고 광주연구개발특구 첨단3지구 개발제한구역 변경 건을 심의해 해제를 의결했다. 광주 북구와 광산구, 장성군 남면·진원면이 포함된 광주연구개발특구 첨단3지구 대상지는 총 361만6853㎡로 이 가운데 85.6%인 309만5950㎡가 개발제한구역이다. 시는 이번 개발제한구역이 해제되면서 과학기술정보통신부의 특구개발계획 승인을 받아, 연구개발특구의 육성에 관한 특별법에 따른 공영개발 방식으로 총 1조217억원을 들여 오는 2025년까지 개발을 완료할 계획이다. 특히 이곳에는 광주 인공지능 중심 산업융합 집적단지가 구축돼 인공지능 데이터센터 건립, 슈퍼컴퓨터 구축 등 인공지능 핵심 인프라가 들어서 대한민국 인공지능 산업을 이끄는 핵심 기지 역할을 할 것으로 기대된다. 첨단3지구는 인공지능 집적화단지 외에도 국립 심혈관센터 유치, 의료용 생체소재 부품산업 대상지로도 활용된다. 시는 인공지능 산업 육성 중심지인 첨단3지구와 광주형 일자리 합작법인 광주글로벌모터스 공장이 들어서는 빛그린산단, 에너지산업으로 특화한 에너지밸리산단 등 3각 축을 중심으로 미래 성장 산업을 주도할 발판을 마련했다. 광주 최치봉 기자 cbchoi@seoul.co.kr

미래를 주제로 한 할리우드 SF영화에서 등장하는 장면이 점점 현실이 되고있다.　 로이터 통신 등 외신은 인공지능(AI) 로봇 사이먼 2가 5일(현지시간) 미국 플로리다주 케이프커내버럴 공군기지에서 스페이스X의 드래곤캡슐에 실려 국제우주정거장(ISS)으로 발사됐다고 보도했다. 　 사이먼(CIMON)은 ‘승무원과 대화하는 모바일 동반자’(Crew Interactive MObile CompanioN)라는 뜻의 영어 약어를 조합해 만들어진 인공지능 로봇이다. 영화 ‘2001: 스페이스 오디세이’에 등장하는 인공지능 컴퓨터 ‘HAL 9000’이나 인터스텔라의 ‘타스‘(Tars)와 같은 임무를 목표로 한 것. 물론 사이먼이 영화에서나 보는 인공지능 로봇의 능력을 따라갈려면 아직 먼 미래의 이야기다.앞서 지난해 7월 유럽우주국(ESA)은 사이먼을 ISS로 보냈으며 당시 독일인 우주비행사 알렉산데르 게르스트와 대화하는 것으로 임무를 시작했다. 게르스트의 첫 명령은 “깨어나라 사이먼”이었으며 이에 사이먼은 “무엇을 도와드릴까요?”라고 말하며 역사적인 시작을 알렸다. 사이먼은 우주비행사들을 따라다니면서 일상적인 일을 보조하는 수준으로 우주선 안에서의 복잡한 절차 등을 물으면 화면을 통해 사진이나 동영상으로 알려주는 능력을 갖췄다.이번에 다시 ISS로 발사된 사이먼 2는 기존 사이먼의 업그레이드 버전으로 IBM의 인공지능 슈퍼컴퓨터 ‘왓슨’이 두뇌 역할을 한다. IBM 측은 "사이먼 2는 인간과 로봇이 우주 환경에서 어떻게 협력할 수 있는지 보여주기 위해 개발된 것"이라면서 "우주인들의 감정을 평가하고 반응할 수 있는 능력이 추가됐다"고 설명했다. 이어 "사이먼 2는 더 민감한 마이크와 향상된 방향감각을 갖고있으며 복잡한 소프트웨어 애플리케이션의 안정성도 좋아졌다"고 덧붙였다. 사이먼 프로젝트 리더인 크리스티안 카라쉬 박사는 "인류가 화성 등 탐사를 하기 위해서 인류와 로봇의 협력은 필수적"이라면서 "사이먼과 같은 인공지능을 통해 우주인은 인류의 모든 지식을 얻을 수 있을 것"이라고 밝혔다. 보도에 따르면 친숙한 만화 얼굴을 가진 사이먼 2는 무게 5㎏의 배구공 만한 크기로 극미중력 상태인 ISS 내부를 프로펠러를 이용해 스스로 떠다닌다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지난 10월 23일 구글은 그들이 개발한 양자컴퓨터가 특정한 계산문제에서 슈퍼컴퓨터의 성능을 뛰어넘는 결과를 보였다는 논문을 유명 과학저널인 네이처에 발표하였다. 그 과정에서 9월 말쯤 미리 논문의 초안이 실수로(?) 공개되기도 하고, 경쟁사의 반박 논문이 나오기도 하는 등의 해프닝이 있어 대중의 흥미를 유발했다.하지만 일반적으로는 양자컴퓨터란 것이 무엇이며 도대체 어떤 일을 그렇게 빨리 해냈다는 것인지 금방 머릿속에 떠오르지는 않는다. 어쨌든 구글의 새 양자프로세서 ‘시커모어’(Sycamore)를 기반으로 하는 초기 형태의 양자컴퓨터 시스템이 개발되었고, 특별한 수학 문제의 해결에 슈퍼컴퓨터에 비해 놀라운 성능을 보인 것은 사실이다. 그러면 드디어 슈퍼컴퓨터를 뛰어넘은 양자컴퓨터가 등장한 것이고 양자컴퓨터의 시대가 도래한 것인가. 지금의 컴퓨터보다 수만배 수억배 빠른 컴퓨터가 드디어 등장해 지금의 컴퓨터를 대체할 것인가. 이러한 이야기를 좀 해보려 한다. ●양자컴퓨터란 무엇인가? 양자컴퓨터가 도대체 무엇인가 알아보기 전에 먼저 컴퓨터란 도대체 무엇인지 다시 한번 생각해보기로 하자. 요즈음에는 컴퓨터나 스마트폰이 워낙 널리 쓰이고 있고 그 안에서 어떤 일들이 일어나고 있는지 작동원리 따위를 사용자 입장에서 굳이 고민할 필요가 없다. 먼저 컴퓨터는 우리가 하려는 일을 입력받아서(키보드나 터치, 혹은 음성으로) 그것을 적당한 수학적 문제로 바꾼다. 그리고 그에 해당하는 숫자들을 이진법 디지털 신호로 바꾼 뒤 중앙처리장치(CPU)에 넣고 이런저런 작업을 시킨다. 그 결과물로 나온 디지털 신호를 다시 수학 문제의 답으로 해석하고, 그 결과를 우리가 원래 하려던 일의 결과물로 다시 해석해서 우리에게 알려 준다. 간단히 말하면 스마트폰의 자판에서 A자를 누르면 그게 위의 과정을 거쳐서 화면에 A자를 표시한다는 것이다. 양자컴퓨터는 이 과정 중에서 디지털 신호 대신에 양자역학적 상태를 신호로 이용하고, CPU 대신 양자프로세서가 양자역학적 현상을 이용해서 신호를 처리한다는 점이 다르다. 사용자 입장에서는 A 자판을 누르니 A가 표시되더라는 입력과 결과는 동일하다. 양자컴퓨터는 내부적으로 정보의 입력과 처리를 양자역학적으로 다루었을 뿐이다. 그런데 양자역학적으로 신호를 처리하면, 최소한 몇 가지 특별한 문제들에 대해서는 지금의 컴퓨터보다 어마어마하게 빠른 계산이 가능하다. 그 특별한 문제들 중에서 암호 해독 등이 있다. ●양자역학적인 신호처리는 어떤 것인가 기존의 컴퓨터에서 계산을 빠르게 하려면 어떻게 하는가. 일단 속도를 올려 주어진 시간에 더 많은 계산을 하게 하면 된다. 예를 들어 컴퓨터 CPU 클럭을 2GHz에서 4GHz로 올리는 일이다. 또 다른 방법은 여러 CPU를 병렬로 작동시키면 된다. 한 CPU에 여러 개의 코어를 넣거나, 혹은 CPU를 여러 개 동시에 작동시키면 된다. 이렇게 성능을 극대화한 것이 슈퍼컴퓨터이다. 속도를 2배 올리거나 개수를 2개 늘리면 성능은 대략 2배 증가한다. 기존의 컴퓨터에서 정보를 처리하는 단위는 0과 1의 디지털 신호를 다루는 ‘비트’(bit)다. 한편 양자컴퓨터에 정보를 저장하고 처리하는 기본단위는 양자비트, 즉 ‘큐비트’(qubit)다. 큐비트는 0과 1이 동시에 존재하는 중첩 상태를 이용할 수 있으며, 멀리 떨어져 있는 큐비트 간에도 서로 강하게 연결되어 있는 얽힘 상태를 이용한다. 예를 들어 세 개의 비트가 있다고 하면, 각각의 비트는 디지털 신호 0 또는 1 이므로, 우리가 표시할 수 있는 정보는 그중 한 가지 조합, 예를 들어 001 등으로 정해진다. 한편 큐비트는 각 큐비트가 0과 1을 중첩으로 동시에 가질 수 있으므로, 우리가 표시할 수 있는 정보는 000, 010, 111… 등 모든 조합이 ‘동시’에 가능하다(3개의 큐비트라면 8개의 조합이 가능하다). 즉 큐비트를 이용하면 계산공간이 커져서 더 많은 정보를 한꺼번에 다룰 수 있다. 게다가 큐비트들이 얽힘으로 연결되어 있으면, 한 번의 조작으로 많은 수의 정보를 동시에 변경하고 처리할 수 있으며, 이를 ‘양자 병렬성’(quantum parallelism)이라고 표현한다. 이 경우 큐비트의 수를 2배 늘리면 성능은 4배, 큐비트를 3배 늘리면 성능은 8배 좋아지는 것을 기대할 수 있다. 컴퓨터의 크기가 커짐에 따라 성능이 늘어나는 것이 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠른 것이다. 양자컴퓨터가 특정 계산에서 슈퍼컴퓨터보다 빠를 수 있는 것은 앞에서 설명한 ‘양자병렬성’을 최대한으로 이용할 수 있는 수학 문제인 경우인데, 아직 몇 가지만이 알려져 있고, 대표적인 것이 소인수분해 문제이다. 이같이 양자컴퓨터의 성능을 최대한 활용하려면, 양자컴퓨터에 맞게 완전히 새롭게 고안된 알고리듬이 필수적이다. 소인수분해 문제는 1994년 피터 쇼어에 의해서 양자컴퓨터 알고리듬이 제안되었고, 이 문제가 지금 우리가 널리 쓰고 있는 암호체계(RSA암호)의 원리이기 때문에, 현재 암호를 무력화시킬 가능성이 제안된 것이었다. 이를 계기로 1990년대 중반부터 양자컴퓨터 연구가 급격히 확대되었다. ●구글 ‘양자우월성’ 곧 달성될 것으로 기대 양자컴퓨터의 큰 전환기는 그 이후 몇 차례 더 있는데, 먼저 2007~2008년경부터 미국 정부가 대규모 투자를 시작한 시점, 2014년 구글이 본격적으로 뛰어들고 2016년 IBM이 양자컴퓨터를 클라우드로 일반에 공개하는 등 대기업들이 본격적으로 참여한 일 등이다. 이후 벌어진 개발 경쟁의 결과물이 이번 구글의 양자우월성 발표이며, 이 역시 아주 중요한 티핑포인트라고 할 수 있다.이번에 구글이 사용한 시커모어 프로세서는 초전도 회로로 제작된 큐비트 53개로 구성된 소자이다. 2012년 칼텍의 존 프레스킬 교수는 지금 컴퓨터에서는 매우 어렵지만 양자컴퓨터에는 쉬운 특정 수학 문제를 양자컴퓨터에서 푸는 것을 시연하면, 양자컴퓨터가 최소한 한가지 임무에서는 지금 컴퓨터보다 앞선다는 것을 명확히 보여줄 수 있다는 제안을 하였고, 이를 ‘양자우월성’(Quantum Supremacy)이라고 명명했다. 구글 팀은 이를 위해서 별칭 ‘qubit speckle’(큐비트 얼룩무늬)이라는 알고리듬을 만들었는데 (레이저 빛이 간유리를 통과하고 나면 반짝이 패턴을 보이는 것과 같은 원리임) 이것은 큐비트 회로에 무작위로 고른 계산을 시키고 그 결과에서 나오는 특정한 패턴을 기존의 컴퓨터로 계산할 수 있을 것인가의 문제이다. 이번 발표는 양자컴퓨터가 대략 200초에 계산한 결과를 세계 최고의 슈퍼컴퓨터인 서밋으로 계산하더라도 약 1만년 걸릴 것으로 예상한다는 것이다. ●“슈퍼컴 1만년 걸릴 것 단 200초에 계산 가능” 물론 슈퍼컴퓨터에서 새로운 알고리듬을 개발하면 그 시간을 지금보다 대폭 줄일 수 있고, 경쟁사인 IBM은 그 시간을 2.5일 정도까지 줄일 수 있을 것이라고 발표하기도 하였다. 하지만 이번 결과는 매우 명확하게 양자컴퓨터가 특정한 계산을 슈퍼컴퓨터보다 훨씬 잘할 수 있음을 보인 것임에 이견이 없다. 한가지 이야기하고 싶은 것이, 이 결과가 베일에 싸여 있다가 갑자기 나온 것이 아니라는 점이다. 구글 및 다른 연구팀들은 이미 지난 수 년간 관련 연구결과들을 꾸준히 공개해 왔고 성능 향상도 꾸준히 보고되고 있었다. 구글도 이미 2년 전에 이번 실험의 청사진을 구체적으로 발표하였다. 이미 지난해부터 최근에 발표된 하드웨어 성능을 보면서 양자우월성이 곧 달성되리라는 것은 이미 기대할 수 있었다. 구글의 양자AI랩 디렉터인 하르무트 네벤은 금년 초 ‘양자컴퓨터 성능이 이중지수적으로 매우 빠르게 발전한다’는 네벤의 법칙을 언급했고 이미 상반기에 구글이 양자우월성을 달성했다는 소문이 연구자들 사이에 언급되고 있었다.●현실로 다가온 양자기술 앞의 설명에도 양자컴퓨터가 도대체 무얼 하는 것인지 잘 이해가 되지 않는다면, 그것은 지극히 정상이다. 양자현상은 우리의 일상에서 겪는 직관과는 완전히 다르기 때문에 금방 이해했다고 생각한다면 디테일을 간과하거나 잘못 이해한 것이기 쉽다. 20세기 초 원자를 설명하기 위해 태동한 양자역학은 수학적으로 완벽하고 매우 아름다운 이론으로 자연현상을 완벽하게 설명하며 수많은 혁신을 가져왔다. 하지만 그 내용이 우리의 직관과 너무나 달라서 지금 우리의 언어로 그 결과를 어떻게 해석해야 하는가는 아직도 논란이다. 그런데 양자기술이 지금처럼 눈앞의 현실로 다가오는 시대라면, 뭐 자동차를 운전하는 데 꼭 차동기어의 원리를 이해하거나 그런 것이 있다는 사실조차도 알 필요는 없지 않을까 하고 여길 수도 있겠다. 하지만 그와 동시에 만약 당신이 자동차를 개발·제작하는 사람이라면 차동기어의 원리나 유체역학을 매우 잘 알고 있어야 하지 않을까 싶은 그런 시점인 것이다. 전 세계가 지금 양자기술에 열광하고 투자하는 이유는 단기간에 무언가 만들어내기 위한 것이라기보다는, 이 기술이 지금의 기술 패러다임 전반을 완전히 바꾸는 기술이기 때문이다. 양자컴퓨터가 현재 슈퍼컴퓨터의 연장선상에 있는 것이 아니듯이, 양자기술은 지금의 기술을 극한까지 개발하면 되는 기술이 아니라 시작부터 개념부터 완전히 다른, 새로운 패러다임이다. 그래서 지난해 말 시작된 미국 정부의 양자 이니셔티브에서는, ‘양자-스마트’(quantum-smart)한 인력을 어릴 때부터 키우는 일을 중요하게 다루고 있다. 즉 뼛속까지 양자역학의 개념을 체득한, 중첩이나 얽힘에 대해서 열심히 설명하지 않아도 그냥 자연스레 체험으로 알고 있는, 그런 인력이 있어야 다가오는 기술 패러다임 시프트를 선도할 것이라는 점이다. ●비트코인에는 앞으로 상당기간 영향 없을 것 예전에는 원자 세계에서 일어나는 양자역학을 말과 글로써 열심히 설명해야 하는 상황이었다면, 지금은 완전히 양자역학적으로 동작하는 머신, 즉 양자컴퓨터가 일반 대중에 공짜로 공개되어 있는 상황이다. 실제 학생들과 양자컴퓨터에서 코딩을 조금만 해보면, 앞에서처럼 중첩이니 얽힘이니 열심히 설명하지 않아도 그것이 어떤 것이란 것을 금방 습득한다. 구글의 양자컴퓨터 팀을 이끌고 있는 존 마르티니스 박사는 세계 최고 수준의 물리학자이지만 항상 자신을 양자 엔지니어라고 부른다. 우리 눈앞에서 작동하는 양자머신을 만드는 사람이란 의미이다. 이제는 양자역학을 실생활에서 직접 체험하는 시대가 다가온 것이다. 양자우월성에 대한 소식이 전해진 그날, 비트코인 가격은 급락했다. 결론부터 말하면 양자컴퓨터는 당장, 그리고 앞으로도 한참 동안, 비트코인에 전혀 영향이 없다. 따라서 투자자라면 그때 저가에 비트코인을 샀어야 했다. 양자컴퓨터에 대해 과장해 이해한 사례다. 양자컴퓨터 관련 기술은 앞으로도 계속 빠르게 발전해 장기적으로는 암호 해독, 중단기적으로는 신약이나 신물질 개발 등의 응용분야에 도움을 줄 것이다. ●양자컴퓨터 시대 무얼 준비할 것인가 그러나 양자컴퓨터가 어떤 중요한 일을 해 줄지, 하드웨어가 어디까지 개발이 될지는 아직은 잘 모르는 열린 문제이다. 양자컴퓨터의 성능이 계속 향상되면서, 각 단계의 성능에 맞는 활용이 이루어질 것으로 예측할 뿐이다.그래서 지금을 NISQ(Noisy Intermediate-Scale Quantum)시대라고 부른다. 몇 가지 분명한 것은 있다. 양자컴퓨터는 매우 비싸고 덩치가 큰 물건이다. 따라서 앞으로도 양자컴퓨터는 클라우드 형태로 운영될 것이다. 현재의 컴퓨터는 앞으로도 지금의 역할을 충실히 수행할 것이며, 양자컴퓨터는 현재의 컴퓨터가 지금까지는 아예 못했던 문제들을 새롭게 해결해 줄 것이다. 무엇보다 자명한 것은, 양자기술은 진입장벽이 매우 높은 기술이라서 미리미리 준비하고 대비해야 한다. 그것은 단지 투자의 규모를 늘리는 문제가 절대 아니다. 영화 ‘타짜’에서 정마담이 말하지 않았던가 “호구는 밑천이 적어서 돈을 잃는다고 생각한다.” 그보다는 게임을 잘하는 실력 있는 ‘양자-스마트’ 플레이어를 길러내는 것이 승리의 핵심이다. 사람이 전부다. 정연욱 한국표준연구원 연구원■ 정연욱 연구원은 필자 정연욱 연구원은 한국표준연구원 소속으로 서울대 물리학과를 나온 뒤 모교에서 석박사를 마쳤다. 독일 율리히연구소 연구원(1997)과 서울대 연구원(1999-2002), 미국 상무부 표준기술연구소인 NIST Boulder 연구원(2002-2005)을 거쳐 2005년부터 한국표준과학연구원 양자기술연구소에서 일하고 있다.

5년간 4000여억 투입 AI 집적단지 조성 연구소·병원·데이터센터 등 인프라 구축 AI 특화형 창업 지원·AI 사관학교도 추진 인공지능 창업 1000개·2만여명 고용 기대광주시는 최근 기존 ‘전략산업국’ 명칭을 ‘인공지능산업국’으로 변경하는 조직개편안을 입법예고했다. 내년부터 스마트시티과 인공지능(AI) 전담팀(TF)도 ‘인공지능정책과’로 격상한다. 지난 9월 조직개편 이후 3개월 만에 또다시 ‘인공지능’ 전담부서를 신설하고 인력도 충원한다. 초연결 시대에 산업 생태계를 바꾸는 ‘이니셔티브’를 쥐겠다는 야심 찬 계획이다. 시는 이를 통해 인재를 육성하고 네트워크를 구축하는 등 광주를 인공지능 중심도시로 키우기 위해 ‘올인’하고 있다. 4차 산업혁명 시대 핵심인 인공지능 분야를 발판 삼아 제2도약을 이루겠다는 게 시의 구상이다. 광주시는 앞서 지난 1월 정부가 17개 광역자치단체를 대상으로 예비타당성 면제사업을 공모했을 때 유일한 연구개발(R&D) 사업인 ‘인공지능 중심 산업융합 집적단지 조성사업’을 신청해 선정됐다고 5일 밝혔다. 이 사업은 향후 5년 동안 4000여억원을 들여 북구 첨단 3지구에 데이터센터, R&D 시설 등 인공지능 기반 인프라를 구축하는 것이다. 연구개발은 정부의 인공지능 대학원 공모에 선정된 광주과기원(GIST)이 중점 수행한다.시는 광주과기원 인근인 첨단 3지구 일대 그린벨트 4만 6200㎡(약 1만 4000평)에 ‘AI산업융합 집적단지’를 조성한다. 2020년 착공해 5년 동안 4061억원을 투입한다. AI 집적단지 사업비는 ▲인프라 구축 운영 2697억원 ▲융합분야 R&D 634억원 ▲창업보육 프로그램 730억원 등이다. 광주의 3대 전략산업인 자동차, 에너지, 헬스케어 분야를 인공지능과 연계해 4차 산업혁명 시대를 이끌어 나간다는 복안이다. AI 주요 인프라는 기업동, 실증동, 데이터센터 등으로 구성된다. 기업동에는 기업연구소·병원 등이 입주한다. 실증동은 자동차·에너지·헬스케어 등 분야별 3개 동으로 이뤄진다. 이들 시설에는 120여개의 실증 장비와 100여종의 연구 장비가 갖춰진다.자동차 실증동에는 자율주행에 필요한 주행환경과 탑승자 데이터를 구축하고, 무선 급속 충전 인프라 실증 작업도 진행된다. 에너지 실증동에서는 에너지 관리 AI 플랫폼이 구축된다. 헬스케어 실증동에는 개인별 생체, 의료, 질환, 노약자 일상 정보에 대한 종합 데이터를 갖춘다. AI 집적단지의 핵심은 데이터센터다. 1000억원이 투입되며 슈퍼컴퓨터를 활용한 인공지능으로 특화해 구축된다. 산업융합 R&D는 세계적 수준의 인공지능 연구개발을 수행하고 주력산업의 기술 경쟁력을 높이는 역할을 담당한다. 자동차 분야는 미래 자동차 인공지능 서비스 기술 개발에 중점을 둔다. 주행환경 AI 데이터 획득을 위한 ‘버드 아이 뷰 시스템’과 탑승객 맞춤형 지원 시스템 개발 등을 담당한다. 헬스케어는 건강 상태 모니터링을 통한 고독사·자살 예방 기술을 개발한다. 이 가운데 핵심은 헬스케어 데이터 구축이다. 그러나 각종 규제 등으로 개인의 병력이나 유전 정보 등을 데이터베이스화할 수 없다. 시는 이미 구축된 유전자 정보 데이터를 기업이 활용할 수 있도록 내년에 AI 집적단지를 ‘규제자유특구’로 지정해 줄 것을 정부에 건의할 예정이다. 기업 유치가 그만큼 쉬워지기 때문이다. 예를 들면 조선대 치매국책연구단이 AI 집적단지에 입주할 경우 연구단이 지난 8년간 구축한 유전체 데이터를 활용하기 위해 관련 기업들의 입주가 줄을 이을 것으로 전망된다. 연구단은 그동안 60세 이상 지역민 1만 2000명 이상의 생체의료 빅데이터를 확보했다. 초정밀 자기공명영상(MRI) 뇌사진, 유전체 정보, 뇌 인지기능 검사, 아밀로이드 양전자단층촬영(PET) 검사 등 다양한 생체의료 정보가 망라돼 비상한 관심을 끌고 있다.창업과 인재 양성 프로그램은 인공지능 분야 예비 창업자를 지원하고 전문가를 키우는 사업이다. 시는 AI 기업 맞춤형 기술 지원, 사업화를 위한 데이터 확보 등을 통해 AI 특화형 창업과 기업을 지원한다. 인공지능 사관학교 설립도 추진된다. 시는 최근 ‘멋쟁이사자처럼’과 업무협약을 하고 1년간 100명의 실무 인력을 양성하기로 했다. 18~39세이면 누구나 지원할 수 있다. 원천기술 개발 등 고급인재 양성을 목표로 하는 대상자는 AI 대학원 등과 연계해 교육한다. 사업이 계획대로 추진되면 인공지능 창업 1000개, 고용 2만 7500명, 전문인력 양성 5150명 등이 기대된다. 시 관계자는 “산업융합 중심으로 펼쳐지는 AI 역량 집중 육성은 국가 경쟁력 강화에 필수적 요소로 작동할 것”이라며 “지역적으로는 자동차, 헬스케어 등 중심 산업의 혁신성장을 앞당길 수 있다”고 말했다. 광주 최치봉 기자 cbchoi@seoul.co.kr

이용섭 광주시장은 인공지능(AI) 중심 산업융합 집적단지 조성에 사활을 걸었다. 산업적으로 낙후된 광주가 세계적인 도시들을 추월하려면 4차 산업혁명이 유일한 돌파구이고, 그 핵심이 인공지능이란 판단에서다. 이 시장은 그동안 ‘AI 추진위’와 ‘AI 클러스터 포럼’ 출범 등 인공지능 산업의 씨앗을 뿌리는 데 집중했다면 이제는 싹을 틔우고 튼실하게 키우는 데 전력을 쏟아야 한다고 강조했다. 다음은 5일 이 시장과의 일문일답. -AI 분야를 전략산업으로 선택한 이유는. “4차 산업혁명 시대에는 꼴찌가 일등이 될 수 있다. 산업 불모지나 다름없는 광주가 세계적인 도시 경쟁력을 갖출 수 있는 유일한 돌파구가 4차 산업혁명을 선도하는 것이다. 그 핵심이 인공지능이다. 이 분야는 지역의 전략산업과 맞물려 엄청난 시너지 효과를 낼 것으로 기대한다. 모든 역량을 동원해 이 사업의 성공을 만들어 내겠다.” -AI 분야는 인재 확보가 관건이다. “올 초 정부의 예비타당성 조사 면제 대상 사업으로 선정된 이후부터 ‘사람 찾기’에 골몰했다. 지난 6월 미국 실리콘밸리에서 활동해 온 김문주 박사를 만났다. IBM 수석 엔지니어 출신으로 AI 기술고문으로 위촉했다. 9월에는 김 박사를 공동위원장으로 하는 ‘인공지능 중심도시 광주 만들기’ 추진위원회를 출범시켰다. 추진위 출범 직후 광주과기원(GIST)이 정부가 공모한 인공지능 대학원으로 선정되면서 관련 사업이 탄력을 받게 됐다. 광주과기원은 5년 동안 100여억원을 들여 AI 분야 석박사급을 연간 50~60명씩 양성한다. 내년부터는 인공지능 사관학교를 설립해 실무 인재를 연간 100명씩 육성한다.” -미국 실리콘밸리와 기술협력 네트워크도 구축했는데. “지난 10월 실리콘밸리를 찾아 AI 연구소인 팰로앨토연구소(PARC)와 기술 연구 및 제품 개발 양해각서(MOU)를 교환했다. 이 연구소의 광주분원 설치 및 헬스케어 분야 등의 공동 연구·협력이 이뤄진다. 투자회사, 빅데이터 플랫폼 전문회사 등과도 연구소 설립과 글로벌 시장 개척에 협력하기로 했다. 최근엔 국내 최고의 첨단 융합기술단지인 판교 테크로밸리와도 협업체제를 구축했다.” -인공지능 중심도시 조성 성공 전략은. “주력산업인 자동차(자율주행차), 에너지, 헬스케어, 문화 콘텐츠 산업을 AI 기술과 접목시키면 독보적인 신성장 동력이 생긴다. 특히 헬스케어는 조선대 치매국책연구단을 통해 환자 1만 2000명의 자료를 확보하는 등 빅데이터 경쟁력도 있다. 또 정부가 2022년까지 2조 2000억원의 예산을 편성해 ‘AI 4대 강국’ 기반 조성에 나선다. 외부 환경까지 갖춰진 셈이다. AI 연구소, 공공빅데이터센터, 슈퍼컴퓨터 구축 등 공공 부문이 마중물 역할을 한다면 기업들이 적극적으로 참여할 것으로 기대된다. 지금은 관련 분야 예산 확보에 주력하고 있다.” 광주 최치봉 기자 cbchoi@seoul.co.kr

지구온난화와 대기오염의 주범으로 꼽히는 화석연료 사용을 줄이기 위한 연구에 많은 과학자들이 뛰어들고 있다. 특히 물을 전기분해해 얻을 수 있는 수소에너지에 대해 관심이 집중되고 있다. 수소자동차의 경우는 연료가 수소이기 때문에 가동 중에 산소와 결합해 물을 배출하는 정도이기 때문에 친환경적이라고 평가받고 있기도 하다. 물 분해를 통해 수소를 만들어 낼 때 투입되는 에너지를 최소화하는 것이 중요하다. 국내 연구진이 물 분해 반응효율을 높여 전기를 적게 사용하고도 수소를 손쉽게 얻을 수 있는 방법을 찾아냈다. 울산과학기술원(UNIST) 화학과, 화학공학과, 한국과학기술연구원(KIST) 공동연구팀은 철-코발트-인산을 결합시킨 촉매로 물을 분해해 수소에너지를 손쉽게 얻을 수 있는 기술을 개발했다고 25일 밝혔다. 이번에 개발한 촉매는 기존에 사용되고 있는 촉매보다 25%나 효율이 높은 것으로 확인되기도 했다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 중고등학교 과학시간에 배웠듯이 물을 분해하면 수소와 산소를 얻을 수 있게 된다. 문제는 물 분해시 산소 발생 반응은 상대적으로 느려 전체 물 분해반응의 효율을 낮춘다는 것이다. 이를 해결하기 위해 산화이리듐, 산화루테늄을 촉매로 반응속도를 높인다. 이리듐과 루테늄이 고가의 귀금속이기 때문에 수소 생산비용이 높아진다는 단점을 갖고 있다.연구팀은 산화그래핀을 지지대로 해서 그 위에 철, 코발트, 인산 같은 비교적 구하기 쉽고 저렴한 물질을 이용해 산소 발생촉진용 촉매를 만들었다. 연구팀은 최적의 촉매 분자구조를 만들기 위해 슈퍼컴퓨터를 이용해 이론적으로 계산한 뒤 실험적으로 합성해 냈다. 이번에 개발한 철-코발트-인산 촉매는 산화이리듐촉매보다 전기분해시 사용되는 전력량이 적게 들어가는 등 전반적으로 수소 생산 효율이 25% 이상 개선된 것으로 확인됐다. 이와 함께 5000번 이상 사용한 뒤에도 촉매 분자 구조가 변하지 않았고 반응성도 떨어지지 않는 것이 관찰됐다. 김광수 UNIST 화학과 교수는 “기존에 사용되어 온 값비싼 상용 촉매보다 산소 발생 반응성이 훨씬 개선된 데다 수백 배 저렴한 촉매를 개발했다는데 의미가 크다”며 “앞으로 연료전지 등 여러 친환경 에너지 물질의 촉매 개발에도 유용할 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

오바마 행정부 시절 미국 정부는 슈퍼컴퓨터 부분에서 미국을 위협할 정도로 성장한 중국에 대응하고 IT와 과학 기술 분야에서 미국의 주도권을 유지하기 위해 국가 주도 슈퍼컴퓨터 산업 육성 계획인 국가 전략 컴퓨팅 구상(National Strategic Computing Initiative, NSCI)을 발표했습니다. 이미 미국 내 쟁쟁한 IT 기업이 있고 기반 기술력이 충분한 만큼 국가에서 지원만 해주면 미국의 슈퍼컴퓨터 세계 1위 탈환은 시간 문제로 생각됐습니다. 그리고 실제로 2018년 슈퍼컴퓨터 서밋(Summit)을 통해 세계 1위를 탈환했습니다. 하지만 미국은 여기서 멈추지 않고 2021년까지 서밋보다 훨씬 빠른 엑사스케일 슈퍼컴퓨터를 개발하기 위해 적극적인 투자에 나서고 있습니다. 참고로 서밋은 이론적으로 200페타플롭스급의 성능을 지니고 있는데, 엑사스케일 슈퍼컴퓨터는 이론적으로 이보다 5배는 빨라야 합니다. 서밋 개발 후 3년 안에 한 차원 빠른 엑사스케일 슈퍼컴퓨터를 만들기 위해 미국 정부는 인텔, AMD, 엔비디아, IBM 같은 주요 IT 기업에 슈퍼컴퓨터 개발 및 구매 사업을 발주했습니다. 이 가운데 인텔은 2021년까지 오로라(Aurora)라는 명칭의 엑사스케일 슈퍼컴퓨터를 개발할 예정입니다. AMD에서 오랜 세월 라데온 GPU를 개발하다 인텔로 이적한 라자 코두리와 인텔 핵심 관계자들은 인텔 엑사스케일 컴퓨터에 들어갈 사파이어 라피즈(Sapphire Rapids) CPU와 폰테 베키오(Ponte Vecchio) GPU를 공개했습니다. 사파이어 라피즈는 2020년 출시 예정인 아이스 레이크 및 코퍼 레이크 기반 제온 CPU의 후계자로 2세대 10nm 공정과 새로운 아키텍처를 사용합니다. 구체적인 스펙에 대해서는 공개하지 않았지만, 오로라 슈퍼컴퓨터 노드(node)는 2개의 사피이어 라피즈 CPU와 6개의 폰테 베키오 GPU로 구성된다는 점은 분명히 밝혔습니다. (사진) 폰테 베키오는 베키오 다리라는 뜻으로 이탈리아 피렌체에 있는 아르노 강에 있는 중세 다리입니다. 참고로 푸치니의 오페라 잔니 스키키 중 ‘오 사랑하는 나의 아버지 (O mio babbino caro)’에서 언급한 다리이기도 합니다. 아마도 우연의 일치는 아닐 것 같고 여기서 이름을 따온 것으로 보입니다. 인텔의 차세대 GPU인 Xe는 모바일 기기, PC, 게이밍, 워크스테이션, 서버, 고성능 컴퓨팅과 인공지능 (AI) 등 모든 요구를 충족시키기 위해서 다양한 형태의 제품으로 개발되고 있습니다. 폰테 베키오는 이 가운데 강력한 연산 능력에 초점을 맞춘 것으로 7nm 미세 공정과 3차원 적층 반도체 기술인 포베로스(Foveros)를 적용했습니다. 포베로스는 프로세서, 메모리, 스토리지 등 서로 다른 반도체를 주상복합 아파트처럼 수직으로 연결해 크기는 줄이고 데이터 전송 속도는 높인 것으로 인텔이 적극 밀고 있는 차세대 패키징 기술입니다. 아마도 폰테 베키오 GPU와 HBM 같은 고성능 메모리를 하나의 패키지에 넣어 성능을 높였을 가능성이 큽니다. 사파이어 라피즈 CPU와 폰테 베키오 GPU가 아무리 강력한 성능을 지녔더라도 이들이 힘을 합쳐 제 성능을 내기 위해서는 서로 데이터를 원활하게 주고받아야 합니다. 인텔은 오로라 슈퍼컴퓨터에서 현재 개발 중인 차세대 고속 인터페이스인 컴퓨터 익스프레스 링크 Compute eXpress Link (CXL)를 적용할 계획입니다. CXL은 PCIe 5.0 기반으로 현재 사용되는 PCIe 3.0/4.0 인터페이스에 비해 대역폭을 획기적으로 높일 수 있습니다. 이번 발표는 인텔의 차세대 고성능 CPU와 GPU에 대한 정보를 좀 더 보여주긴 했지만, 개발 중인 프로토타입을 시연하거나 구체적인 성능을 공개한 건 아니라서 아쉬움이 남습니다. 아직은 개발 중인 제품이기 때문일 것입니다. 하지만 기본의 컴퓨터를 뛰어넘는 엑사스케일 슈퍼컴퓨터 개발은 착실히 진행 중이며 몇 년 안에 그 성과가 나올 것은 분명합니다. 몇 년에 걸쳐 힘들게 개발한 기술을 슈퍼컴퓨터에 한 번 쓰고 버릴 기업은 없기 때문에 사파이어 라피즈나 폰테 베키오에 사용된 기술은 결국 CPU 및 GPU의 전반적인 성능을 높일 밑거름이 될 것입니다. 슈퍼컴퓨터 자체는 평범한 소비자와 거리가 멀지만, 여기에 사용된 기술은 우리 생활 전반을 편리하게 만드는 기술 혁신의 기초가 되고 경제를 발전시키는 원동력이 될 것입니다. 미국 정부가 당장에 큰 이익이 될 수 없는 슈퍼컴퓨터 개발에 막대한 예산을 투입하는 것이 단지 중국의 추격을 따돌리기 위한 것만이 아닌 이유가 여기 있습니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

국내 연구진이 포함된 국제 공동연구팀이 ‘호모사피엔스’(현생인류)가 아프리카 칼라하리 지역에 처음 나타났으며, 첫 번째 인류 대이동의 원인은 기후변화였다는 사실을 밝혀냈다. 호주의 가반의학연구소와 뉴사우스웨일스대, 한국의 기초과학연구원(IBS) 기후물리연구단, 남아프리카공화국 로즈대, 나미비아 빈트후크중앙병원 등 10개 기관 연구진으로 구성된 국제공동연구팀은 현생인류가 20만년 전 아프리카 칼라하리 지역에서 처음 나타났고 13만년 전 기후변화 때문에 인류 대이동이 있었다는 연구 결과를 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 10월 29일자에 발표했다. 현생인류가 아프리카 대륙에서 출현했다는 것은 이미 알려져 있는 사실이지만 정확한 발상지와 전 세계로 퍼지게 된 원인에 대해서는 명확히 밝혀지지 않았었는데 이번 연구는 이를 규명해 냄으로써 과학계의 주목을 받고 있다. 연구팀은 남아프리카 일대에 거주하고 있으며, 최초의 어머니에게서 갈라져 나온 현생인류의 가장 오래된 혈통으로 알려진 ‘L0’ 유전자를 지닌 후손 198명의 혈액을 채취해 미토콘드리아 DNA를 정밀 분석한 뒤 새로운 인류 출현 계통지도를 만들었다. 그 결과 최초 인류는 현재 나미비아와 짐바브웨 국경에 이르는 보츠나와 북부 지역인 칼라하라 지역에서 나타났으며, L0 혈통이 처음 출현한 시점은 지금까지 알려진 15만~17만 5000년 전이 아니라 20만년 전이라는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 또 해양 퇴적물 같은 고(古)기후 및 지질학적 데이터와 슈퍼컴퓨터를 이용한 기후 모델을 분석한 결과 약 13만년 전 지구 자전축의 움직임이 변해 남반구의 일사량이 변하고 강수량이 이전과 달라지면서 현생인류가 발상지에서 벗어나 이주를 시작했다고 분석했다. 연구팀에 따르면 최초 인류는 13만년 전 칼라하리 북쪽 잠비아와 탄자니아 지역으로, 11만년 전에는 발상지 남서쪽인 나미비아와 남아공 지역의 녹지를 찾아 이동했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

구글이 슈퍼컴퓨터로 1만년 걸리는 연산을 단 200초(3분 20초)만에 해결할 수 있는 퀀텀 컴퓨터 기술을 개발하고 있다고 주장했다.23일(현지시간) CNN에 따르면 구글은 블로그와 과학전문지 ‘네이처’ 관련 기사를 통해 이른바 ‘퀀텀 지상주의’로 불리는 중대 발견에 대해 소개했다. 퀀텀 컴퓨터의 ‘프로토타입’(상품화 전 기본 모델)이 될 수 있는 이번 연구 결과는 그동안 연산 영역에서 세계 최고 수준의 슈퍼컴퓨터가 발휘해온 능력을 혁신적으로 뛰어넘는 수준이 될 전망이다. 퀀텀 컴퓨터는 말 그대로 양자역학 이론에 기반한 연산을 수행하는데, 모든 연산값을 0과 1 두 가지로 대응하게 한 다음 ‘큐비트’라고 불리는 퀀텀 비츠로 바꿔 연산을 실행하는 개념이다. 양자 역학의 세계에서는 서로 다른 상태가 중첩된 값이 존재한다. 무조건 0이 아니면 1의 값을 갖는 기존 컴퓨터와의 차이점이다. 0이나 1일 수도 있고 동시에 0이나 1 어느 쪽도 확정 지을 수 없는 상태일 수 있다는 얘기다. 개별 큐비트가 표현할 수 있는 상태가 늘어난 만큼 연산 능력도 기하급수적으로 향상된다. 일반 컴퓨터보다 연산 속도가 빠른 이유다. 구글은 현재 어느 정도는 오류를 수반할 수 있는 퀀텀 컴퓨터를 최대한 이른 시일 내에 개발해 시험할 예정이라고 CNN은 전했다. 구글은 블로그에 “필수적인 연산 능력을 성취하는 데는 수년간의 엔지니어링과 과학적 작업이 뒤따라야 한다”며 “하지만 우리는 보다 명확히 하나의 길을 보고 있고, 앞으로 전진하려고 시도하고 있다”는 글을 올렸다. 순다르 피차이 구글 최고경영자(CEO)는 MIT 테크놀로지 리뷰와의 인터뷰에서 “(인류의) 첫 번째 비행기는 단 12초만 날았다”면서 “물론 아직 그것을 실제로 적용할 단계는 아니지만, 어쨌든 그렇게 날 수 있다는 가능성을 보여줬다”라고 말했다. 그러나 경쟁업체들과 일부 컴퓨팅 전문가들은 구글이 주장하는 퀀텀 컴퓨터의 능력에 의구심을 표시하고 있다고 CNN은 전했다. 구글과 함께 퀀텀 컴퓨터 개발을 선도해 오던 라이벌인 IBM은 블로그에 “구글이 연산 작업의 난도를 지나치게 과대 평가했다”면서 “슈퍼컴퓨터로 1만년 걸린다는 연산 작업은 실제로는 2.5일이면 해결될 수 있는 수준”이라고 반박했다. 김규환 선임기자 khkim@seoul.co.kr