엔비디아(http://www.nvidia.co.kr/, CEO 젠슨황)는 독일 율리히 연구소의 율리히 슈퍼컴퓨팅 센터(Jülich Supercomputing Centre)에서 신경과학을 비롯한 제반 첨단 과학연구, 그리고 세계 500대 슈퍼컴퓨터에서 85위를 차지한 인도의 SAGA 시스템이 우주 프로그램의 핵심인 발사체 설계 및 분석 역량을 개선하기 위해 에 엔비디아® 테슬라(Tesla)® GPU를 사용하고 있다고 밝혔다.
GPU 파워 활용해 두뇌 모델 렌더링 50배 가속
엔비디아와 율리히 슈퍼컴퓨팅 센터는 신경과학, 천문학, 천체물리학, 소재과학, 소립자물리학, 단백질 폴딩 등의 분야에서 차세대 GPU 가속 과학 연구를 진행하기 위해 수 년에 걸친 협업을 진행하기로 했다고 발표했다. 양측은 센터 내에 “엔비디아 어플리케이션 랩(NVIDIA Application Lab)”을 신설하고, 운영 및 인력 보충을 공동으로 진행할 예정이다.
인간 두뇌의 비밀을 풀기 위한 신경과학 연구는 율리히 연구소가 가장 집중하고 있는 분야 중 하나로 율리히 슈퍼컴퓨팅 센터는 첨단 신경과학 연구에 새로운 방식을 적용해, 자폐증, 다발성경화증, 알츠하이머, 기타 신경질환의 원인 및 치료법을 찾아내고자 노력하고 있다.
율리히 연구소 소속 율리히 신경과학 및 의학 연구소(Jülich Institute of Neuroscience and Medicine)의 INM-1 연구진은 인간 두뇌의 구조적 기능적 조직을 연구하는 팀으로 조직학적 두뇌 섹션의 재구성에 엔비디아 테슬라의 GPU 파워를 활용해 최고 50배나 가속하고 있다. 이는 정확하고 사실적인 구조의 고화질 두뇌 모델 렌더링을 위해 필요한 작업으로 작업이 완료되고 나면 연구진은 뇌 구조, 기능 및 상호 관계를 이전에는 불가능했던 상세한 수준으로 확인할 수 있을 것으로 전망했다.
이러한 모델 구축을 위해 INM-1 연구소의 과학자들은 방대한 양의 데이터를 재구축하고 있으며, 조직학적 섹션(미세조직구조) 화상, 자기공명화상 및 INM-1에서 개발한 첨단 3D 편광이미징(3D-PLI) 기법을 이용한 화상 등이 이에 포함된다. 3D-PLI는 뇌의 각 3D 화소에 섬유계의 방향과 경사에 대한 정보를 제공한다. 장거리에 걸쳐 섬유계를 추적하기 위해 뇌신경섬유지도(tractography) 알고리즘이 적용되는데 이 역시 고성능 GPU가 필요한 작업이다.
율리히 슈퍼컴퓨팅 센터는 유럽 최고 수준의 성능을 갖춘 슈퍼컴퓨터들을 가동하고 있으며, 이 곳에서 과학자와 엔지니어들은 슈퍼컴퓨팅과 그리드 기술을 활용, 협력 인프라에서 가장 까다롭고 복잡한 과학 및 엔지니어링 문제들을 풀고 있다. 율리히 슈퍼컴퓨팅 센터에 대한 보다 상세한 정보는 홈페이지(www.fz-juelich.de/ias/jsc/EN)에서 찾을 수 있다.
율리히 슈퍼컴퓨팅 센터의 첨단 과학연구에 활용될 엔비디아 테슬라 GPU는 엔비디아 쿠다(CUDA) 병렬 컴퓨팅 플랫폼에 기반한 대량 병렬 가속장치로서, 고성능 컴퓨팅, 컴퓨터 과학 및 슈퍼컴퓨팅을 위해 설계되어 다양한 과학 및 상업 어플리케이션 구동 시 CPU 단독 방식 대비 훨씬 높은 어플리케이션 가속을 제공한다.
엔비디아의 스티브 스콧(Steve Scott) 테슬라 담당 최고기술경영자(CTO)는 “율리히는 유럽에서 가장 영향력 있는 슈퍼컴퓨팅 시설 중 하나로, 과학 분야 최고의 난제들을 해결해 온 혁혁한 전적이 있다.”며 “GPU의 혁신 기능에 초점을 맞춘 새로운 어플리케이션 랩을 통해, 율리히는 차세대 과학 발견을 선도하는 세계 최고 기관 중 하나로서 그 위상을 더욱 굳건히 하게 될 것”이라고 말했다.
인도 위성발사체 설계 및 분석에 테슬라 GPU 활용
세계 최고 우주연구기관 6곳 중 하나인 인도우주개발기구(Indian Space Research Organization, 이하 ISRO)에서 개발한 SAGA 슈퍼컴퓨터는 복잡한 항공학 문제를 해결하기 위해 사용되고 있다.
640개 엔비디아 테슬라 GPU의 전산 파워를 기반으로 최고 394 페타플롭의 피크성능을 제공하는 SAGA를 이용해 ISRO는 보다 복잡하고 정확한 디자인 시뮬레이션을 실시, 신규 및 기존 위성발사체(Satelliate launch vehicle)의 설계 및 분석을 개선하고 있다.
ISRO는 SAGA 시스템과 PARAS-3D 어플리케이션을 사용해서 정밀하고 전산집약적인 전산체역학(Computational fluid dynamics) 시뮬레이션을 구동한다. 이는 다양한 유체 조건에 맞춰 발사체 설계를 최적화하고 성능 개선을 이끌어내기 위함이다.
ISRO는 GPU를 사용해서 CPU 기반 시스템 대비, 보다 복잡한 시뮬레이션을 7-8배 빠르게 구동할 수 있고, 동일한 팩터로 새로운 발사체의 설계, 검증 및 확정에 소용되는 시간을 줄일 수 있다. 또한 GPU 기반 시스템의 보다 높은 전산밀도 덕분에 어플리케이션의 확장성을 개선할 수 있고 통신 인프라에 대한 투자를 크게 줄일 수 있다.
엔비디아 테슬라 GPU를 활용 중인 ISRO는 인도 정부의 주된 항공우주국으로서 세계 최고 우주연구기관 6곳 중 하나이다. 그 주된 목표는 우주공학기술을 개발하고, 그 기술을 TV 방송용 통신위성, 통신 및 기상 어플리케이션, 천연자원 관리를 위한 원격탐지위성의 개발 및 배치 등 국익을 위해 적용하는데 있다.
ISRO에서 활용 중인 엔비디아 테슬라 GPU는 엔비디아 쿠다(CUDA) 병렬 컴퓨팅 플랫폼에 기반한 대량 병렬 가속장치로서, 고성능 컴퓨팅, 컴퓨터 과학 및 슈퍼컴퓨팅을 위해 설계되어 다양한 과학 및 상업 어플리케이션 구동 시 CPU 단독 방식 대비 훨씬 높은 어플리케이션 가속을 제공한다.
ISRO의 관계자는 “GPU를 사용한 덕에 새로운 발사체를 설계, 시뮬레이션, 검증하는 데 걸리는 시간이 수주에서 수일로 줄고, 설계의 전반적인 수준과 내구성도 크게 개선되었다.”며 “현 수준의 슈퍼컴퓨팅 파워는 우주 프로그램을 크게 변화시켰을 뿐 아니라, 예측 역량을 계속해서 다듬고 개선할 수 있게 해 주었다.”고 밝혔다.
엔비디아의 수미트 굽타(Sumit Gupta) 테슬라 비즈니스 시니어 디렉터는 “인도 정부는 최근 전국에 차세대 페타급 슈퍼컴퓨터 네트워크를 구축하는 데 10억불을 투자하겠다고 밝혀 단숨에 전세계 슈퍼컴퓨팅 경쟁에서 강자로 등장했다.”며, “이로써 인도는 국제사회가 직면한 가장 시급한 전산, 과학 및 엔지니어링 과제를 해결하기 위해 슈퍼컴퓨팅 자원을 투입하고 있는 미국, 중국, 독일, 일본, 러시아 등의 선진국 대열에 합류하게 되었다.”고 평했다.
엔비디아 테슬라 GPU에 관한 더 자세한 내용은 www.nvidia.co.kr/tesla에서 확인할 수 있다.
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