KISTI, 서울대와 거대규모 슈퍼컴퓨팅 시뮬레이션 SW 개발
□ 한국과학기술정보연구원(원장 최희윤, 이하 KISTI)과 서울대학교 기계항공공학부 최해천 교수 연구팀은 에어컨 실외기 팬* 주위의 바람을 모사하기 위한 거대규모 슈퍼컴퓨팅 시뮬레이션 SW를 개발하였다고 밝혔다. * 팬은 회전하면서 다량의 공기를 팬의 앞쪽 혹은 뒤쪽으로 불어주는 기계이다. 에어컨에서 팬의 역할은 공기를 이동시켜 열교환기와 열전달을 하고 고객이 원하는 곳에 쾌적한 공기를 제공해주는 것이다. ○ 슈퍼컴퓨터에서 개발된 SW를 활용해 팬 주의의 바람 현상을 해석하여 LG전자의 시스템에어컨에 적용하기도 하였다. □ 이번 슈퍼컴퓨팅 시뮬레이션 SW는 KISTI 슈퍼컴퓨터에서 최대 6,000개* 이상의 CPU를 동시에 사용하여 기존대비 약 8배 이상의 정밀도가 가능하다. 팬 주위의 공기 유동을 예측하여 효율을 떨어뜨리고 소음을 발생시키는 주범인 소용돌이를 슈퍼컴퓨팅 시뮬레이션을 통해 확인하였다. 소용돌이를 발생시키지 않고 바람이 잘 흐르도록 유로(流路)에 돌기를 달아 유동을 제어함으로써 시스템에어컨의 풍량 증가, 소음 감소를 실현하였다. * 6000개 CPU(중앙처리장치)는 약 68.7테라 플롭스(1초당 68.7조 회 연산속도) 정도의 고성능 연산이 가능한 수준으로 KISTI 슈퍼컴퓨터 4호기에서 약 25%를 차지하는 규모임 ○ 팬에 필요한 전기를 얼마나 효율적으로 쓰는지를 의미하는 에너지 효율과 회전하면서 발생하는 소음은 팬의 성능을 나타내는 중요한 지표로 여겨지고 있다. □ 에너지 효율적이고 저소음의 팬을 설계하기 위해서는 팬이 회전하면서 발생하는 공기의 흐름을 모두 고려해야 하는데, 실험적인 방법만으로는 정확하게 예측하는 것이 어렵다. 이를 실제와 유사하게 모사하기 위해서는 대규모의 슈퍼컴퓨팅 없이는 불가능하다. □ KISTI는 거대규모의 계산을 필요로 하는 슈퍼컴퓨터 사용자들에게 최적병렬화* 기술 및 계산자원을 지원하고 있다. 이를 통해 서울대는 KISTI와 공동으로 SW를 개발하여 KISTI 슈퍼컴퓨터 4호기에서 팬 주위의 유동현상을 모사하였다. * 최적병렬화는 슈퍼컴퓨터에서 수천대의 CPU가 동시에 수행할 수 있게 코드를 개발하여 어려운 문제를 해결하는 기술 □ KISTI 슈퍼컴퓨팅본부 황순욱 본부장은 “기존대비 70배 성능이 향상될 KISTI 슈퍼컴퓨터 5호기가 구축 중에 있으며, 슈퍼컴퓨팅 시뮬레이션 SW으로 기업의 제품 개발 주기 및 비용 절감에 획기적인 전기가 마련될 수 있을 것으로 기대한다.”라고 밝혔다.슈퍼컴퓨터와 계산과학 SW 활용으로 가상환경에서 문제해결 능력 겨룬다
□ 한국과학기술정보연구원(원장 최희윤, 이하 KISTI)는 계산과학공학 활성화와 융합 인재양성을 위해 23일(금) 대전 KT 인재개발원에서 ‘제7회 첨단 사이언스·교육허브개발(EDISON) SW 활용 경진대회’를 성황리에 마쳤다. ㅇ 동 대회는 대학(원)생들이 슈퍼컴퓨터에 연결된 계산과학공학 프로그램을 사용하여 다양한 주제에 대한 가상실험 연구를 하고 논문을 발표하는 행사이다. 참가자들은 KISTI의 첨단사이언스·교육허브개발사업(EDISON)* 으로 개발된 시뮬레이션 SW와 플랫폼을 활용한다. * EDISON(EDucation-research-industry Integration through Simulation On the Net): 주요 계산과학 분야의 시뮬레이션 SW 콘텐츠를 개발하고, 이를 탑재·공유하는 온라인 플랫폼(www.edison.re.kr)을 통해 교육·연구서비스를 제공 ㅇ 올해는 구조동역학, 전산설계, 전산의학, 도시환경, 나노물리, 계산화학 등 6개 전문분야에 109팀 250명이 참가하여 창의적 문제해결 능력을 겨루며, 특히 전산설계 분야는 계산과학공학 SW로 설계한 보행로봇으로 주행경기도 진행했다. □ ‘에디슨(EDISON)’은 고급 융합인력을 양성하고 국내에 계산과학공학 SW를 보급·확산하여 연구개발 역량을 강화하기 위한 사업으로, ㅇ 온라인 플랫폼을 통해 컴퓨터만 있으면 언제 어디서나 가상 실험이 가능하고, 강의실에서 배운 이론과 아이디어를 쉽고 재미있게 SW로 구현할 수 있어 교육과 연구 현장에서 호응이 크다. ㅇ 2011년부터 현재까지 교육용 소프트웨어 480종을 개발하여 국내·외 58개 대학, 1,506개 교과목에서 5만 2천여명에게 서비스를 제공했고, 15개 중소기업의 문제해결도 지원하였다. 대만, 베트남 등 국가에도 사업 모델을 전수*하고 있다. * 대만 NCHC(국가슈퍼컴퓨팅센터), 베트남 ICST(계산과학연구소)와 협력 ㅇ 그 결과, ‘2017년 국가연구개발 우수성과 100선’ 선정, 2016년 ‘인터넷에코어워드 사회공헌 혁신대상’, 2013년 IDC ‘HPC* Innovation Excellence Award’ 수상, 2014년 ‘기초연구 우수성과 50선’ 선정 등 국내외에서 기술력과 혁신역량을 인정받고 있다. * HPC : High Performance Computing, 고성능컴퓨팅 ㅇ 올해는 사용자들의 경험과 추천을 많이 받은 우수 SW를 제품화하고, 서로 다른 전문분야의 기술을 융합한 SW를 제작하는 등 성과 고도화에 박차를 가할 예정이다. □ KISTI 최희윤 원장은 “교육과 연구의 선순환 체계구축 및 융합 환경은 교육 및 연구방법론을 개선하여 R&D 효율화에 기여할 것으로 기대한다.”고 밝혔다.KISTI, 세계정보기술서비스연맹(WITSA) 국제 ICT 어워드 최우수상 수상
□ 한국과학기술정보연구원(원장 최희윤, 이하 KISTI)의 국가과학기술지식정보서비스(이하 NTIS*)가 19일 인도 하이데라바드에서 열리는 ‘WITSA 글로벌 ICT Excellence Awards 2018’에서 공공부문 최우수상을 수상하였다. * NTIS (국가과학기술지식정보서비스, National Science & Technology Information Service) : 사업, 과제, 인력, 연구시설·장비, 성과 등 정부연구개발사업에 대한 정보를 한 곳에서 서비스하는 지식포털 (www.ntis.go.kr) □ ‘WITSA Global ICT Excellence Awards’는 세계정보서비스연맹(WITSA*)이 주관하는 상으로, 전 세계적으로 정보통신기술을 활용하여 혁신적인 서비스 성과를 달성한 최우수기관에게 수여한다. 매년 개최되는 세계정보기술올림픽(World Congress on IT, 이하 ‘WCIT’)에서 시상식을 거행하고 있다. ㅇ WITSA는 세계 IT 산업의 육성, 발전을 위한 정책 수립 및 국가 간 IT분야 무역진흥과 투자를 촉진하기 위해 설립된 세계 최대 IT 국제민간기구로, ㅇ IT분야의 올림픽 또는 다보스 포럼이라고 불리우는 세계 최고의 권위있는 ICT 포럼인 WCIT를 개최한다. □ 2018년 ‘WITSA Global ICT Excellence Awards’ 공공부문에는 전 세계 각국 정부, 공공기관 및 비영리단체가 응모하여 경쟁하였다. ‘국민, 시민들의 요구에 맞춘 정부의 효율성 향상’, ‘정부운영 비용 및 시간 절감’, ‘양질의 정보 접근성’ 등을 중점적으로 평가하여, NTIS가 공공부문 최우수상을 수상하는 영예를 안았다. □ NTIS는 정부기관 중심의 폐쇄적인 정보 개방에서 일반 국민까지 확대된 열린 개방으로 국민의 알 권리를 신장하고 정보 격차를 해소하였다. ㅇ NDSL*의 특허·논문, 기술동향정보, 연구보고서 원문 등을 연계하여 국가연구개발정보와 함께 약 1억1천만건의 과학기술정보까지 국민이 한 곳에서 쉽고 간편하게 과학기술정보를 활용할 수 있도록 편이성을 개선한 점이 높이 평가되었다. * NDSL(National Digital Science Library, 논문, 특허, 보고서, 동향 등 과학기술정보 약 1.6억건을 온라인으로 제공하는 과학기술정보의 전자도서관 (ndsl.kr) □ 해외 협력을 통하여 NTIS 기술과 노하우를 전수하고 현지인력 양성을 도와 개발도상국의 과학기술 역량 강화에 기여한 점도 좋은 평가를 이끌었다. ㅇ NTIS는 2013년 베트남을 시작으로 2015년 카자흐스탄, 2016년 캄보디아, 2017년 코스타리카의 ‘국가연구개발관리시스템’ 구축을 지원하고 있다. ㅇ 각 나라의 현지 상황에 맞는 맞춤형 컨설팅 제공과 교육을 통한 현지 인력 양성 지원을 통하여 세계 IT 산업 발전에 공헌하였다. □ KISTI 최희윤 원장은 “이번 수상은 그동안 KISTI가 국내 최고의 과학기술정보를 모든 국민이 활용할 수 있도록 개방하고 이용자와 소통한 노력의 열매라 더욱 값지다.”며 “KISTI가 구축한 소중한 지식 인프라를 국가와 국민이 잘 활용할 수 있는 시스템으로 더욱 성장·발전시켜, 과학기술 데이터 생태계 변화와 혁신을 이끌어 나가겠다.”고 밝혔다.KISTI-NVIDIA, 슈퍼컴퓨터와 인공지능을 융합한 기상/기후 예측 연구 협력
□ 한국과학기술정보연구원(이하 KISTI)은 인공지능 고성능컴퓨팅 분야의 세계적 선도기업인 엔비디아(NVIDIA)와 슈퍼컴퓨터, 인공지능을 융합한 기상(weather) 및 기후(climate) 예측 연구를 위해 손을 잡는다. □ KISTI는 엔비디아와 진행해 온 협력관계 및 미국 국립대기과학연구소(이하 NCAR) 간의 협업 프로젝트를 수행한 결과, 슈퍼컴퓨터 및 인공지능 연구 분야에서 KISTI가 보여준 연구실적을 인정받아 향후 연구 활동을 지원받게 됐다. 특히, KISTI가 기후변화로 인한 극한기상에 대처하기 위한 고성능·고확장성 모델의 개발 과정에서 GPU의 잠재력을 증명해낸 점을 높이 평가받았다. ㅇ KISTI는 기상/기후 예측을 위해 전통적으로 쓰이던 수치모델의 결과와 기상 위성영상을 비롯한 각종 기상 관측 센서 데이터 및 천체의 운동 정보 등의 다양한 데이터를 융합하고 이를 딥러닝 모델의 학습 데이터로 활용하고 있다. KISTI에서 현재 개발하고 있는 딥러닝 모델은 태풍 진로 및 강수 예측 모델 등이 있다. ㅇ 또한 전체지구를 대상으로 하는 기상/기후 예측을 위한 차세대 수치모델인 MPAS*의 연산 속도를 증가시키기 위해 NCAR와 GPU 코드를 공동으로 개발하고 있는데 이들 모델들이 기상/기후 예측 관련 커뮤니티 및 딥러닝 관련 학회에서 호평을 받았다. * MPAS : Model for Prediction Across Scales □ KISTI가 엔비디아로부터 제공받는 연구 지원 사항은 ▲4만 달러 상당의 P100 GPU 4대 무상 제공 ▲성능 테스트를 위해 엔비디아 본사에 위치한 V100 등 최신 GPU 기술에 대한 원격 접근 제공 ▲차세대 엔비디아 GPU(V100 후속) 및 CUDA 소프트웨어 환경에 대한 사전 접근 제공 ▲엔비디아 개발자 기술 그룹의 애플리케이션 엔지니어링 기술 지원 ▲하드웨어 및 소프트웨어 구현, GPU 클러스터 활용, 버그 수정 등 다양한 기술 지원 제공이다. □ KISTI 조민수 재난대응HPC연구센터장은 “자연재난에 효과적 대응을 위한 의사결정에 필요한 정보를 제공하기 위해서는 신속하고 정확한 예측 결과를 생산하는 것이 중요한데, GPU 가속기 기술을 활용함으로써 신속성과 정확성을 높일 수 있었다.”라며 “기상/기후 예측 분야에서의 딥러닝 기술 개발에 GPU 기반 솔루션을 적극 활용할 계획이다”라고 밝혔다.KISTI, 대용량 과학 데이터 전송 속도 1/3 단축 - 미들웨어‘빅데이터 익스프레스’개발-
□ 한국과학기술정보연구원(원장 직무대행 문영호, 이하 KISTI)은 대용량 과학데이터를 전송하는 미들웨어「빅데이터 익스프레스(Big Data Express)」를 미국 페르미국립가속기연구소(Fermilab), 오크리지국립연구소(Oak Ridge National Laboratory)와 공동 개발했다고 밝혔다. ㅇ「빅데이터 익스프레스(Big Data Express)」는 대용량 과학데이터를 신속하고, 효율적으로 전송하는 기술이다. □ 과학적인 발견 및 실험에서 생산되는 데이터의 규모가 급속히 증가함에 따라 데이터의 생산, 확보, 저장, 전송 등 데이터 처리 기능이 매우 중요해지고 있다. ㅇ 가속기 및 관측 장비 등 대형 연구 장비에서 생산되는 데이터의 규모가 페타급*으로 증가함에 따라 단일 기관에서 대용량 데이터 처리가 불가하여 국제공동으로 데이터 공유를 위한 전송기술의 고도화가 필요하다. * 1페타바이트(PB) : 1기가바이트(GB) 영화 100만 편, 1시간 짜리 영화를 114년 동안 봐야하는 용량 ※- CERN(유럽핵입자물리연구소) 대형 강입자 충돌기(LHC) 실험 : 연간 50PB 생산 - 대형 시놉틱 관측 망원경(LSST) : 연간 10PB 생산 - 천문망원경 SKA 프로젝트 : 연간 60PB 생산 ㅇ「빅데이터 익스프레스(Big Data Express)」는 대용량 과학데이터 전송의 효율성을 극대화 하는 기술로, 기존 데이터 전송방법들이 가진 문제점**을 극복하기 위한 목적으로 개발되었다. ** ① 데이터 전송구간에 존재하는 다양한 장비로 인해 전체적인 데이터 전송의 비효율성 문제 발생 ② 데이터 전송방법 간 상호 간섭을 최소화하는 효율적인 방안 필요 ③ 다양한 데이터 전송 노드 간 효율적인 통신 방안 제공 불가 ㅇ KISTI 자체 테스트에 따르면 과학데이터 전송에 자주 사용되는 GridFTP*** 보다 1/3 정도 높은 성능을 보였으며, 과학데이터 전송 시 가장 문제되는 것 중에 하나인 LOSF문제**** 테스트의 경우 GridFTP 보다 약 100배 정도 빠른 전송 속도를 보였다. * GridFTP : 그리드 컴퓨팅 환경에서 데이터 전송을 빠르게 하기 위한 FTP 기술 ** LOSF(Lots Of Small File) : 다수의 파일을 전송할 경우, 빠른 데이터 전송속도에 비해 상대적으로 느린 메모리 I/O 속도 차이로 인해 전체적인 데이터 전송 속도가 느려지는 문제 □ KISTI는 이번 공동연구를 통해 데이터 전송 SDN(Software Defined Network) 네트워크인 아메바넷(AmoebaNet)을 개발하였으며, 국제공동연구 결과인 「빅데이터 익스프레스(Big Data Express)」 미들웨어는 14일(미국 현지시간) 미국 덴버에서 열린 ‘슈퍼컴퓨팅 컨퍼런스 2017’에서 대륙 간(한국-미국) 데이터 전송을 성공적으로 시연했다. □ 「빅데이터 익스프레스(Big Data Express)」를 통해 대형 연구 장비를 비롯한 과학기술분야의 대용량데이터 공유가 신속하게 이루어질 수 있으며, 국내 연구자들은 원하는 과학데이터를 복잡한 설정 필요 없이 손쉽게 전송하거나 받을 수 있다. □ KISTI 노서영 대용량데이터허브실장은 “거대과학에서 요구되는 대형실험장비 및 관측 장비에서 생산되는 대용량 과학데이터를 국내 연구자들이 손쉽고, 신속하게 전송받아 분석할 수 있는 연구환경을 제공할 수 있다”며 “이를 통해 국내 데이터집약형 연구의 가속화가 기대된다.”고 밝혔다. [참고 자료 : 그림 설명] [ BigData Express 아키텍쳐 ] BigData Express Client Data transfer requests/status BigData-Express Middieware Service Site A Service Interface AAA BigData Express Scheduler Resource Broker Network Agents Storage Agents DTN Agents SDN Controllers Super Computer Paratel file system DTNs SDN-based LAN Large Data Center SDN-base Site-to-Site Path Service AAA Service Path Reservation Resource Broker Network OS SDN-based Site-to-Site Path Service Site B Service Interface AAA Resource Broker Network Agents SDN Controllers BigData Express Scheduler Storage Agents GW SW Storage SDN-based LAN DTNs Storage Large Data Center [참고 자료 : 사진 설명] - 사진은 첨부 참조 빅데이터익스프레스(1) 빅데이터익스프레스(2) 빅데이터익스프레스(3) [빅데이터 익스프레스(1)/(2)] - 빅데이터익스프레스 미들웨어가 탑재된 전송 서버를 점검하는 연구원 [빅데이터 익스프레스(3)] - 빅데이터익스프레스 미들웨어 설정을 점검하는 연구원KISTI, 인공지능(AI)으로 미래유망 특허제품 찾는다
□ 빅데이터 시대와 더불어 우리에게 다가온 인공지능은 특허로 보는 제품트렌드 예측연구의 지형을 바꾸어 놓고 있다. □ 한국과학기술정보연구원(이하 KISTI)은 자체 개발하여 운영 중인 TOD(Technology Opportunity Discovery) 시스템에 인공지능 기술을 결합하여 미래에 비즈니스 가치가 큰 유망특허제품을 예측하였다. ○ TOD 시스템이란 과학계량학 및 빅데이터 처리기술 등에 기술경영이론을 접목한 지능형 신사업 기회 발굴시스템이다. TOD 시스템을 통해 특허와 상표권에 존재하는 수십만 개 제품 간의 관계분석 및 기업별 제품포트폴리오 분석을 자동적으로 수행할 수 있으며 신사업 전략수립에도 활용할 수 있다. □ 이번 연구는 KISTI 기술인텔리전스연구실과 건국대학교 산업공학과 윤장혁 교수 연구팀이 공동으로 수행하였다. 연구진은 기업이 어떤 속성의 특허가 최장 20년까지 소유권을 유지하는지를 인공신경망을 통해 학습하였다. 학습된 인공지능 패턴을 최근 특허들에 적용하여, 향후 장기간 소유권이 유지될 가능성이 높은 특허를 판별하였다. ○ KISTI 이재민 박사는 “이처럼 인공지능으로 예측된 비즈니스 가치가 큰 특허에 대해 TOD 시스템으로 적용제품을 판별하면 최종적으로, 미래유망 특허제품의 예측이 가능하다”고 말했다. □ 이러한 과정을 통해 도출된 미래유망 특허제품은 주로 전기전자, 정보통신, 의료바이오 및 운송 분야에 분포하였으며, 세부적으로 센서, 휴머노이드, 인체이식성 인터페이스, 가상현실용 디스플레이, 자율주행차 등 4차 산업혁명 관련 아이템들도 다수 도출되었다. ○ 전기전자분야에서는 반도체장비, 반도체 소자, 측정센서, LED, 프린팅소자 및 디스플레이 관련 다수의 미래유망 특허제품들을 확인할 수 있다. 세부적으로 전자빔 리소그래피(집적회로설계) 등 반도체 생산관련 장비들, 핀펫(FinFET) 등 반도체 소자, 그리고 터치센서, 이미지센서 등의 측정센서들을 확인할 수 있었으며, 카트리지 및 잉크와 관련된 프린터 제품들 그리고 LED 관련 제품도 포함되었다. 특히, 가상현실을 지원하는 근안용디스플레이 및 콕핏(Cockpit) 등의 특수목적형 디스플레이가 포착된다. ○ 정보통신분야에서는 무선비콘(Beacon), NFC(Near Field Communication) 안테나 및 통신소자 등 근거리통신소자, 휴먼인터페이스 및 휴머노이드 로봇, 소셜네트워크 시스템 등이 눈에 띈다. ○ 의료바이오분야에서는 생체 측정기기 및 센서, 의료소재, 약물전달 관련 제품들이 다수 예측되었으며, '이식성'이 대표키워드로 부각된다. 예로서, 이식형전기자극장치관련 제품군, CT(컴퓨터 단층촬영), PET(양전자 단층촬영) 등 측정기기, 골고정체(bone anchor), 경피약물전달장치 등이 있다. ○ 운송 분야에서는 미래의 자동차인 전기자동차 및 자율주행차 관련 아이템들이 다수 포착되며, 컴퓨팅장치, 안전장치, 진단장치 등이 포함된다. 항공기 관련 터빈부품도 다수 관찰되었다. □ KISTI 김재수 첨단정보융합본부장은 “최근 TOD 시스템을 민간 기업에 기술이전 하였고, 새로운 분석모델을 개발하여 탑재하는 등 지속적인 고도화를 추진하고 있다.”며 “KISTI가 개발한 빅데이터 분석 기반의 TOD 시스템과 분석콘텐츠는 기술혁신형 기업의 신사업 아이템 발굴과 신사업 전략수립에 도움이 될 것으로 기대한다.”라고 밝혔다.본 저작물은 “공공누리 제4유형(출처표시, 상업적 이용금지, 변경금지)” 조건에 따라 누구나 이용할 수 있습니다.