지금부터 시작하는 엑사스케일과 인공지능 그리고 양자컴퓨터

지금부터 시작하는 엑사스케일과 인공지능 그리고 양자컴퓨터 - EXASCALE + AI + QUANTUM COMPUTER
추형석 지음 / 위즈플래닛 / 2021년 11월

앞서 언급한 대로 자연현상은 미분방정식의 형태를 나타내고 있지만 이러한 미분방정식은 대부분 수학적으로 해결할 수 없을 정도로 복잡하다. 대안은 미분방정식의 해를 직접 구하지 않고, 근사적으로 구하는 것인데 이런 방법 역시 상당한 지식을 요구한다. 이유는 근사를 한다면 알려지지 않은 실제의 해와 얼마나 가까운지, 이를 위해 어떠한 방법을 사용해야 하는지를 알아야 근사적인 해를 구하는 것이 합리적인지의 여부를 가릴 수 있기 때문이다. (-52-)

세계 최대의 GPU 개발 기업인 엔비디아(NVIDIA)는 슈퍼컴퓨터에 GPU 를 활용하려는 노력을 가장 적극적으로 기울여왔다.특히, 사용자에게 친화적 프로그래밍 툴킷(Toolkit) 인 CUDA)Compute Unified Device Architecture)를 제공하여 슈퍼컴퓨터에서 GPU 활용을 확산하였다. (-98-)

구글 딥마인드는 여기서 그치지 않고 바둑 규칙으로만 학습하여 세계 최고의 바둑 실력을 증명한 알파고 제로(AlphaGo Zero)를 개발하였다. 구글 딥마인드 연구진은 알파고가 학습한 전문 바둑 기사의 기보 역시 편향이 존재할 것으로 판단하여 철저하게 규칙만으로 학습할 수 있는 알파고 개발에 착수했다. (-135-)

암호학의 석학인 스탠퍼드대의 댄 보네 교수는 최근 구글이 네이처에서 슈퍼컴퓨터로 1만년이나 걸리는 연산을 단 200초 만에 해결할 수 있는 퀀텀 컴퓨터(양자 컴퓨터) 기술이 가능하다는 논문을 발표하였다. 이와 관련하여 양자컴퓨터의 뛰어난 연산력으로 기존 블록체인 시스템을 무너뜰이는 것은 불가능하다고 언급했다.이러한 이유는 불록체인의 각 노드상에 있는 데이터를 양자컴퓨터로 한 번에 바꾸려면 2000만 개의 큐비트를 수시간 동안 안정된 상태로 유지해야 하기 때문이다.(이러한 기술이 가능하려면 최소 30년이 걸릴 것이라고 예상). 설령, 양자컴퓨터가 늦더라도 발전을 하더라도 블록체인에 올라가는 암호 시스템을 업데이트 하면 아무런 변화 없이 작동하게 된다. (-169-)

수퍼 컴퓨터, 인공지능, 양자 컴퓨터 ,이 세가지는 제4차 산업혁명의 핵심 코어라 할 수 있다. 양자 컴퓨터에 대해 말하자면 기존의 폰노이만식 슈퍼 컴퓨터의 한계를 극복할 것이라 보고 있으며, 난공불락의 수학문제,NP문제를 양자컴퓨터에 의해 풀 수 있을 거라고 예상된다. 슈퍼 컴퓨터가 존재하는 가장 큰 이유는 컴퓨터 시뮬레이션에 있다. 날씨와 기후를 예측하고, 인간의 삶에 이로운 상황에 반영하는 것에 있다. IT 기업은 데이터 센터로 우리의 삶은 높아지고 있으며,개개인에 대해 , 맞춤형 서비스가 가능하다. 실세상의 많은 부분을 예측할 수 있는 ,컴퓨터 계산이 정교해지고 있다.

슈퍼 컴퓨터의 기본으로 병렬처리의 기본 개념과 어려움, 병렬처리로 얻을 수 있는 성능향상(암달의 법칙), 계산 강도의 의미와 루프라인 모델, 계산 위주와 메모리 전송 위주의 알고리즘 의미로 압축할 수 있으며, 자연현상을 미분방정식으로 전환, 수치해법, 행렬방정식의 이해와 풀이에 대해서 슈퍼 컴퓨터의 계산에 의존할 수 있다. 즉 최근 2020년 6우러 일본의 Fugaku 슈퍼컴퓨터가 442.0PFKOPS의 성능을 자랑하고 있다.이로한 성능에도 불구하고, 우리가 앞으로 해결해야 하는 양자컴퓨터 상용화라는 숙제가 놓여지고 있으며, 여기에는 여러가지 기술적 문제 해결이 필요하다. 책에서 언급하는 엑사스케일의 의미가 여기에 있으며, CPU 기반 슈퍼 컴퓨터가 GPU 기반 슈퍼 컴퓨터와 차이점은 무엇이며, 앞으로 어떻게 바뀌는지 ,우리의 삶의 변화를 분석하고 예측이 가능하다.