산업 연구에 특화된 세계 최고의 슈퍼컴퓨팅 기관인 하트리센터(Hartree Centre)가 청정에너지원인 핵융합 에너지를 상용화하기 위해 영국 원자력청(UK Atomic Energy Authority, 이하 ‘UKAEA’)과 함께 진행하고 있는 연구를 가속화하기 위해 그래프코어의 IPU를 도입하기로 했습니다.
그래프코어와 하트리센터의 모기관인 과학기술시설위원회(Science and Technology Facilities Council, 이하 ‘STFC’)는 전략적 파트너십을 체결하고, 하트리센터의 슈퍼컴퓨팅 클러스터 내에 IPU 시스템을 도입함으로써 협력을 공식화했는데요. 해당 파트너십을 통해 산업 연구의 전반적 확대와 영국의 엑사스케일 컴퓨팅 경쟁력 향상에 기여할 계획입니다.
영국의 핵융합 에너지 리더십 강화
하트리센터는 고성능컴퓨팅(HPC), 데이터 분석, AI를 통한 영국의 산업 혁신을 목표로 하고 있는데요. 지난해에는 STFC와 UKAEA 와 협력하여, 핵융합 에너지를 위한 익스트림 스케일 컴퓨팅 분야에서 최고의 기관으로 자리매김했습니다.
핵융합 에너지 과학기술 분야의 권위자인 UKAEA는 핵융합이 안전하고 지속가능한 미래의 전 세계 에너지 공급원이 될 것으로 전망합니다.
하트리센터는 STFC 및 UKAEA와 협력하여 최신 컴퓨팅 시스템, 최고 수준의 슈퍼컴퓨팅, 그리고 데이터 과학 전문성을 복잡한 모델과 시뮬레이션에 적용하여 과학자와 엔지니어들이 핵융합에 대한 이해를 높이고 실질적인 발전소 기술을 개발하도록 지원하고 있습니다. 이번 연구 프로젝트에는 미래 핵융합 발전소의 '디지털 트윈' 개발과, 핵융합 과정을 유도하는 복잡한 제4의 물질 상태인 플라즈마의 이해 및 모델링이 포함됩니다.
실제 프로토타입을 만들려면 고도의 기술과 높은 비용이 들기 때문에 이와 같은 프로젝트는 가상의 '인 실리코(in-silico)' 방식으로 수행되며, 이에 가장 뛰어난 수준의 성능을 자랑하는 컴퓨팅 리소스가 요구됩니다.
케이트 로이스(Kate Royse) 하트리센터 교수는 “청정한 핵융합 에너지 상용화는 우리 시대의 가장 위대한 과학적 시도 중 하나”라며, “AI를 사용한 시뮬레이션 등, 이 목표를 달성하기 위해 모든 분야에서 가장 획기적인 기술이 적용되고 있다”고 말했습니다.
그는 이어 “핵융합 분야에서 기술의 진보는 곧 혁신적인 에너지 생산 방식의 상용화 시점을 앞당기는 것을 의미한다”면서, “앞으로 그래프코어와의 협력이 더욱 기대되는 이유”라고 전했습니다.
AI·HPC 융합 가속화
STFC-UKAEA 핵융합 에너지 연구 프로젝트는 지속적으로 발전하고 있는 AI·HPC융합 트렌드의 대표적인 예라고 할 수 있습니다. HPC가 계산과학의 발전에 필수로 요구되는 도구였다면, 오늘날에는 기존의 HPC 기술에 AI를 함께 사용하여 보다 신속하게 대규모 시뮬레이션을 실행하는 사례가 늘어나고 있습니다. 이미 그래프코어 시스템은 대형 강입자 충돌기의 데이터에 활용되고 있죠.
이러한 HPC·AI 융합은 단일 모놀리식 시스템으로는 충족할 수 없는 새로운 유형의 이종 워크로드를 만들어냈으며, 이에 두 분야의 이점을 결합하여 엑사스케일 성능을 가속화하고 지속적으로 달성할 수 있는 새로운 하이브리드 시스템 및 접근 방식이 요구됩니다.
그래프코어의 IPU 시스템은 이러한 하이브리드 AI-HPC 워크로드에 특히 적합하며, 기존 데이터 센터에 원활하게 통합되는 동시에 다양한 활용 분야에서 최상의 성능을 제공하는데요.
롭 에이커스 (Rob Akers) UKAEA 고급 컴퓨팅 부문 총괄은 “매우 복잡하고 강성 결합된 다중 물리 시스템인 핵융합 발전소 모델링이 시뮬레이션 분야에서 굉장한 도전인 것은 부인할 수 없는 사실”이라며, “이는 오랫동안 '엑사스케일급' 과제로 여겨왔다”라고 말했습니다.
그는 이어 “세계 최초의 엑사스케일 머신이 출시되고, AI 기법과 전통적인 HPC 알고리즘이 융합되면서 오늘날에서야 핵융합 발전소 기술의 디지털 트윈화가 현실적인 가능성이 되고 있다. 그래프코어의 IPU 시스템을 통해 2세대 엑사스케일 머신이 어떤 모습일지 조금이나마 알 수 있다”면서, “STFC 하트리센터, 그래프코어와 협력하여 이끌어 나갈 핵융합 발전소 설계 예측 능력의 혁신이 매우 기대된다”고 덧붙였습니다.
그래프코어와 STFC: 포괄적 협력의 토대 구축
가장 먼저 그래프코어와 협력하게 될 하트리센터 연구팀은 유럽 클라우드 및 엣지 공급업체인 지코어랩스(G-Core Labs)가 제공하는 IPU 클라우드 서비스를 통해 IPU 기술을 사용하게 됩니다. 이 밖에도 AI 및 HPC 기술 분야의 글로벌 리더인 아토스(Atos)가 시스템 통합자로써 지코어랩스, 그래프코어, 하트리센터 연구팀과 긴밀히 협력할 예정인데요.
그래프코어와 STFC 가 체결한 전략적 파트너십의 일환으로 그래프코어는 워크샵을 포함하여 포괄적인 기술 교육을 제공할 예정이며, STFC는 하트리센터에서 워크로드 처리 속도를 줄이고 연구 속도를 높일 수 있도록 사용되는 IPU 시스템의 성능과 관련된 지침 및 피드백을 그래프코어와 공유할 예정입니다.
또한 STFC, 그래프코어, 아토스는 다양한 연구 및 혁신 커뮤니티에 적합하고 뛰어난 컴퓨팅 역량을 제공하는데 목표를 두고 있는 영국의 엑사스케일 컴퓨팅 전략을 지원하기 위해 추가적인 협력 방안도 모색할 계획입니다.
앤디 그랜트(Andy Grant) 아토스 부사장 겸 HPC, AI 및 Quantum 영업 부문 글로벌 총괄은 “아토스는 그래프코어, 지코어랩스와 협력하여 핵융합 에너지 개발 등 STFC의 주요 작업에 요구되는 고급 AI 컴퓨팅을 제공할 수 있게 돼 매우 기쁘다”면서, “이러한 세상을 바꿀 핵심적인 연구는 AI와 HPC의 융합이 실현할 수 있는 최고의 가능성을 보여주는 대표적인 예시”라고 전했습니다.
또한 STFC, 그래프코어, 아토스는 이번 협력을 계기로 추후 산업 부문에 대한 협력 가능성 또한 열어 두었습니다. 기업에 슈퍼컴퓨팅, 데이터 분석, AI, 양자 컴퓨팅과 같은 디지털 기술을 도입하는 데 필요한 기술, 지식, 기술적 역량을 제공하기 위해 최근 설립된 하트리 디지털 혁신 센터(Hartree National Centre for Digital Innovation, HNCDI) 을 포함하여 여러 협력 방안을 모색할 계획입니다.
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