우리 기술로 만든 슈퍼컴퓨터 ‘천둥’ 세계 278위 등극
- 세계 500위권에 포함된 국내 4대 슈퍼컴퓨터 중 우리 기술은 천둥이 유일-


기존의 슈퍼컴퓨터에 비해 구축비용과 전력소모를 획기적으로 줄인 슈퍼컴퓨터 ‘천둥’이 국내 연구진에 의해 개발되었다고 합니다! 지난 11월 12일 미국 솔트레이크 시티에서 개최된 ‘2012 슈퍼컴퓨팅학술대회(SC)’에서 뽑은 세계 500위권 슈퍼컴퓨터 톱 500에서 천둥은 당당히 278위를 차지하였습니다.(http://top500.org)

슈퍼컴퓨터 천둥

사실 국내에서 톱500에 포함된 슈퍼컴퓨터는 기상청의 해온, 해담(77위, 78위), 한국과학기술정보연구원(KISTI)의 타키온 II(89위) 등 총 4대이지만, ‘천둥’을 제외하고는 모두 외국에서 들여온 것이었기에 이번 결과는 더욱 의미 있는 성과라 할 수 있습니다.

일반적으로 슈퍼컴퓨터의 계산 속도를 평가하는데 사용하는 프로그램 ‘린팩 벤치마크’에 연구팀의 소프트웨어 최적화 기술을 적용하고 실행하여 측정한 천둥의 계산 속도는 106.8테라플롭스(TFLOPS)에 이른다고 합니다. 여기서 FLOPS(floating-point operations per second)란 컴퓨터 성능의 단위로, 초당 몇 회의 배정도(倍精度) 실수 연산을 수행할 수 있는지를 알려주는 척도(TFLOPS – 초당 1012회)입니다. 106.8테라플롭스(TFLOPS)는 초당 106.8조 번의 실수 연산을 수행할 수 있음을 의미하는 것이죠.

국내 슈퍼컴퓨터 비교


만일 천둥의 규모를 3배로 키운다면, 기상청의 해담과 해온, KISTI의 타키온 II와 같은 수준의 성능을 달성할 수 있고, 구축비용도 절반 이하로 줄일 수 있습니다. 천둥의 노드 당 계산 속도는 1.907테라플롭스로, 톱500에 올라간 클러스터 구조의 슈퍼컴퓨터 중 2번째로 빠르고, 특히 GPGPU* 기술을 사용한 슈퍼컴퓨터 중에서는 가장 빠릅니다. 천둥은 다른 슈퍼컴퓨터들에 비해 적은 수의 노드를 사용해도 같은 성능을 낼 수 있어 구축비용이 절반 이하로 크게 절감되고, 차지하는 공간과 전력소모도 현저히 줄어들게 됩니다.

*GPGPU(General Purpose computing on GPU) : 고성능 컴퓨팅을 위해 GPU를 그래픽 처리 대신 일반적인 계산을 위해 사용하는 기술. 많은 계산을 한꺼번에 수행할 수 있어 기존의 CPU보다 계산 속도가 빠르고 계산량에 비해 전력소모가 상대적으로 적은 장점이 있다.

또한 천둥은 시중에서 흔히 구할 수 있는 부품(CPU, GPU, 메모리, 마더보드, 인피니밴드 네트워크)과 연구팀이 자체 설계한 냉각 시스템을 이용해 제작되었기 때문에, 이는 곧 시중에서 흔히 구할 수 있는 기성부품과 소프트웨어 기술을 통해 구축비용이 낮고 전력효율이 좋은 슈퍼컴퓨터를 국내에서 자체 개발할 수 있음을 입증한 것이라 할 수 있습니다. 향후 더 많은 수의 노드를 사용하고 연구팀이 개발한 소프트웨어 기술을 접목하면 최상위권의 슈퍼컴퓨터 역시 저비용, 고성능으로 구축이 가능할 것이라 예상되는 것도 무리가 아닌 것이죠.

천둥의 온도 모니터링 화면

최근의 슈퍼컴퓨터는 대부분 여러 대의 컴퓨터(‘노드’라 부름)를 빠른 속도의 네트워크로 연결한 클러스터 구조로 만들어진다. 천둥은 각 노드에 4개의 그래픽 처리장치(GPU)를 장착하고 자체 개발한 소프트웨어 최적화 기술을 적용하여 이들 GPU를 효율적으로 일반적인 계산에 사용하여 한 노드에서 많은 양의 계산을 한꺼번에 처리할 수 있도록 하였습니다.

노드 당 성능이 높아짐에 따라 전력효율도 크게 높아졌습니다. 천둥의 전력효율은 와트당 약 1870메가플롭스(MFLOPS)로 지난 6월에 발표된 Green500 리스트*에서 세계 21위에 해당하는 수준이며, 오는 14일에 새로 발표되는 Green500 리스트에서도 상위권에 포함될 것으로 예상됩니다.

*Green500 리스트는 세계 500위 슈퍼컴퓨터들을 전력효율에 따라 순위를 매긴 리스트로, 매년 6월과 11월에 발표됩니다. http://green500.org/

Top500 리스트 10위권 슈퍼컴퓨터 비교


이러한 성과의 중심에는 서울대 이재진 교수(46세)가 있습니다. 이재진 교수 연구팀은 천둥의 설계를 바탕으로 국산 고성능 클러스터 시스템을 상용화할 계획이라고 밝혔습니다.

이재진 교수는 “그간 우리나라의 슈퍼컴퓨터 연구개발은 톱500에서 돌아가며 1위를 하고 있는 미국․일본, 중국 등의 슈퍼컴퓨터 강국들에 비해 매우 뒤쳐져 있었지만, 이번 연구를 통해 국내에서도 소프트웨어 기술을 바탕으로 비용과 성능, 전력효율 측면에서 세계 최고 수준의 슈퍼컴퓨터를 자체 개발할 수 있음을 확인했다”며, “슈퍼컴퓨터 기술은 IT 분야의 원천기술, 타 과학기술분야의 기반기술이 되고, 국가안보와 재난상황대처에 밀접한 연관이 있는 만큼 국가적 차원에서 독자적인 세계 최상위권 슈퍼컴퓨터 연구개발이 필요하다”고 연구의의와 향후 과제를 밝혔습니다.

출처 : 교육과학기술부 보도자료

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인간 vs 슈퍼컴퓨터, 그 역대 전적은?

Chess(출처:플리커 / @Dan Zen)

인간 대 슈퍼컴퓨터의 대결은 주로 체스에서 이루어져 왔으나, 최근에는 퀴즈 분야로까지 이어지고 있다. 그리고, 인간의 승리로 끝을 맺으며 컴퓨터보다 높은 능력을 자랑하던 과거와 달리 최근 벌어진 인간 대 슈퍼컴퓨터의 대결 결과를 보면 그 양상이 달라지고 있음을 확인할 수 있다.

인간 vs 슈퍼컴퓨터. 지금까지의 역대 전적을 살펴본다.

인간 vs 슈퍼컴퓨터, 그 시작.

IBM(출처:플리커 / @ChrisDag)


처음 인간과 슈퍼컴퓨터가 대결한 것은 1989년 IBM사가 만든 체스 전용 컴퓨터 '딥 소트(Deep Thought)'였다. 딥 소트는 당시 체스 세계 챔피언이자 최고의 체스 그랜드 마스터인 게리 카스파로프와 대결을 펼쳤는데, 단판 승부로 치뤄진 대결에서 인간이 승리했다. 이후 1991년 더 진화한 딥 소트는 세계 2위 아나톨리 가르포프와 경기를 펼쳤으며 1993년에는 세계 체스 여자 챔피언인 주디스 폴가와 시합을 펼쳤으나 패배했다. 하지만 첫 경기보다 진화된 능력을 무기로 인간과 대등한 경기를 펼쳐 많은 주목을 받았다. 이후 IBM사가 연구를 거듭하여 세상에 내놓은 것이 '딥 블루'였다. 1997년 러시아의 체스마스터 게리 카스파로프(Garry Kasparov)와 IBM 슈퍼컴퓨터 '딥블루(Deep Blue)'의 대결이 이루어졌다. 장장 7일에 걸쳐 이루어진 이 대결은 딥블루가 2승 1패 3무로 승리하며 전세계적으로 화제가 되었다. 딥블루는 병렬 컴퓨팅 방식으로 설계되어 있었으며, 1997년에 제작, 총 512개의 프로세서를 내장하고 있었고, 1초 동안 1조번의 명령을 수행하는 컴퓨터였다.

Kramnik vs. Deep Fritz(출처:플리커 / @johl)

이후, 2002년 10월 6일, 세계 체스챔피언 러시아의 블라디미르 크람니크가 독일의 슈퍼컴퓨터 '딥프리츠(Deep Fritz)'와 두뇌대결을 벌였으나 결국 2승 4무 2패로 무승부를 기록했다. 하지만 사실, 경기 전 많은 사람들은 크람니크의 승리를 예견하고 있었다. 그도 그럴 것이 초반에 크람니크가 무서운 실력으로 2승 1무로 앞서나가고 있었기 때문이다. 하지만 딥프리츠가 대결 후반 기세를 올리며 판도를 뒤바꿔버렸고, 결국 8차전에서 무승부를 기록하며 최종 무승부를 기록했다. 그리고 2006년 11월~12월. 독일 본에서 블라디미르 크람니크와 딥프리츠의 대결이 다시 펼쳐졌으나 4대 2로 크람니크가 패하게 된다.

Garry Kasparov(출처:플리커 / @AceKindred)

2003년 1~2월 슈퍼컴퓨터와의 체스게임에 재도전한 게리 카스파로프는 이스라엘에서 만든 슈퍼컴퓨터 '딥주니어(Deep Junior)'와 6차례 경기를 펼쳤으나 3 대 3 무승부로 끝났다. 그리고 2003년 11월 18일, 게리 카스파로프와 X3D프리츠 사이에 체스경기가 펼쳐졌다. 4연전에 걸쳐 진행된 이번 게임에서 카스파로프는 또다시 1승 2무 1패로 무승부를 기록했다. 당시 카스파로프는 딥 주니어와 X3D 프리츠를 상대로 단 2게임만을 내 준 것에 대해 만족감을 표시하면서 '지독한 압박감으로 인해 실수만 하지 않았다면 이겼거나 지더라도 완패하지는 않았을 것'이라고 말했다고 한다. 

체스에 이어 퀴즈쇼까지
이렇듯 기존의 인간과 슈퍼컴퓨터의 대결이 주로 체스에서 이루어지던 것과 달리 지난해 2월에는 체스게임에서 벗어나 미국의 유명한 TV퀴즈쇼 '제퍼디(Jeopardy)'에서 인간과 슈퍼컴퓨터의 대결이 펼쳐졌다. 체스경기의 경우 다양한 알고리즘을 이용하여 상대편 선수의 수에 따라 대응이 가능하고, 정해진 룰이 있는 것에 반해 퀴즈쇼는 인간의 자연언어를 이해하여 텍스트를 분석하고 다양한 자료를 찾아 이를 바탕으로 추론해서 답을 내놓아야하기 때문에 과연 슈퍼 컴퓨터가 이를 어떻게 풀어나갈 것인지에 기대가 모아졌다.
치열한 접전이 예상됐던 대결. 하지만, 퀴즈쇼 ‘제퍼디’의 역대 우승자 2명과 IBM이 개발한 ‘왓슨’ 컴퓨터 시스템이 펼친 이번 대결은 일찌감치 승기를 잡은 왓슨이 마지막 문제까지 선두를 놓치지 않음으로써 너무나 싱겁게 막을 내렸다.

IBM's Watson supercomputer destroys all humans in Jeopardy 영상 캡처

퀴즈쇼의 마지막 문제는 '브램 스토커는 누구인가?'라는 문제였는데, 세 명의 도전자 모두 이 마지막 문제에 대한 답을 정확하게 맞췄으나 결국 왓슨이 7만 7천 147달러를 획득하면서 우승을 확정지었다. 컴퓨터 '왓슨' 안에는 인간의 사고를 모방하여 퀴즈쇼에서 경쟁을 펼칠 수 있도록 사전과 선집, 월드 북 백과사전을 비롯하여 수백만 장의 자료가 저장되어 있었는데, 이 덕분에 왓슨은 문제의 단서를 읽은 후, 3초 이내에 2억 페이지에 달하는 데이터 베이스를 샅샅이 검색한 후 답을 말할 수 있었다고 한다. 기존의 컴퓨터가 수백만 가지의 경우의 수를 처리하여 체스 경기를 펼친 것과 달리 왓슨은 이보다 복잡한 영역까지 이해할 수 있도록 고안된 것이었기에 많은 이들은 왓슨의 능력에 깜짝 놀랄 수밖에 없었다. 물론 옥의 티도 있었는데, 미국의 도시 중 제2차 세계대전 전쟁영웅의 이름을 딴 최대의 공항과 2차 대전 격전지의 이름을 딴 제2의 공항을 가진 곳을 묻는 질문에 정답인 ‘시카고’가 아닌 ‘토론토’라는 엉뚱한 답을 하기도 했다.

어쨌든, 아직 인간의 지능과는 많은 차이가 있다고 하지만 분명 슈퍼컴퓨터는 계속해서 진화하고 있다. 그리고 이러한 진화가 인간의 지능과 생활에 어떤 영향을 끼치게 될 지는 앞으로 계속 예의주시해야 할 문제다.

[동영상] IBM's Watson supercomputer destroys all humans in Jeopardy

영상출처 : YOUTUBE(http://youtu.be/WFR3lOm_xhE)

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