2017.11.09

'세포 촬영부터 우주 이해까지'··· 과학계 오픈스택 활용 현황

Tamlin Magee | Computerworld UK
우주의 과거를 엿볼 수 있는 망원경, 살아 있는 뇌 초고해상도 스캔, 복잡한 주문형 기후 모델링 등은 언뜻 보면 공통점이 없어 보인다. 그러나 이 경이로운 과학 성과의 공통된 특징은 오픈스택(OpenStack) 인프라를 이용한다는 점이다.



유럽 입자 물리 연구소(CERN)는 현재 대형 강입자 충돌기를 이용한 실험을 진행 중이다. ‘힉스 보손(Higgs Boson)’이라고 하는 이른바 ‘신의 입자’ 이론을 입증한 연구소로, 실험을 통해 생성되는 엄청난 양의 데이터를 분석하는 오픈스택 클라우드(T-시스템에 의해 구동)를 운영하고 있다.

연 2회 열리는 오픈스택 회의가 최근 호주 시드니에서 열렸다. 이 연구소의 호주 출신 연구자들은 자신의 복잡한 업무와 이를 지원하는 인프라를 일부 공개했다. 이번 발표는 클라우드에서 연구를 가능하게 하는 호주 정부 계획 ‘국립 전자협업 도구 및 자원 연구 클라우드(줄여서 넥타(Nectar))’의 지원으로 이뤄졌다.

먼저 기후변화대응 프로그램 책임자인 브렌단 매키 교수가 이끄는 팀이 생물 다양성-기후 변화 모델링에 대한 접근을 가로막는 기술적 장벽을 없애는 작업을 설명했다. 그에 따르면, 생물 다양성이란 지구상에 사는 모든 종, 즉, 식물과 동물 및 야생 생명체를 대상으로 한다. 이 밖에도 인간의 건강을 위협하는 것들, 즉, 매개체로 감염되는 질병과 바이러스가 인위적으로 발생한 기후 변화에 어떤 영향을 받고 있는지도 포함된다.

이런 작업을 하려면 엄청난 양의 전문 데이터를 처리해야 한다. 현장 연구자가 아마존이나 콩고 같은 곳에 가서 실시한 생물학적 관찰 결과 같은 것이다. 이들은 매우 전문적이고 고립된 형태의 데이터다. 매키는 “많은 데이터가 인공위성이나 바다 위에서 떠다니는 기구 등에서 수집된다”라고 말했다.

매키 교수 연구팀은 미래 기후를 예측하는 작업도 하고 있다. 문제는 예측 가능한 미래 기후가 한 가지만 있는 것이 아니라는 점이다. 글로벌 기후 변화 모델은 40가지가 넘는다. 시나리오, 시간, 기타 매개변수 등이 서로 다르다.

오픈스택을 이용하는 최종 사용자는 이 모든 것을 일종의 “정교한 앱”을 통해 활용한다. 생물학적 데이터나 기후 데이터를 선택한 후 각종 실험을 할 수 있다. 약 3만 개 코어로 구축된 클라우드에서 처리된다. API(Application Programming Interface)를 사용해 실험을 설계할 수 있는데, 사용자 요청이 시스템을 통해 전달되고 외부 데이터에 이용해 처리한 결과가 다시 사용자에게 돌아온다.

매키는 “이것은 반복적인 과정이다. 여러 번 실험해 정교한 모델을 얻은 후 다시 세상과 공유한다. 다행스러운 것은 연구자 외에도 이 시스템을 이용할 수 있다는 것이다. 세계 어느 곳에 있는 그 누구라도 BCCVL에 등록한 후 자신이 관심 있는 종이 어떻게 변화할지 연구할 수 있다”라고 말했다.


의학 분야에서도 오픈스택이 활발하게 활용되고 있다. DNA 배열 업체 가반 인스티튜트(Garvan Institute)는 세계에서 5번째로 큰 DNA 배열 연구소를 운영하고 있다. 이 연구소의 질병 연구는 대부분 유전체학(genomics)에 의해 이루어지는데, 오픈스택 인프라로 실행되는 고성능 컴퓨터(HPC)를 이용한다. 이를 통해 심장병, 암에 대한 이해를 높이는 것이 궁극적인 목표다.

호주 모나시 대학교(Monash University)의 의생명 영상 연구 시설 책임자 개리 에건은 뇌 연구에 오픈스택을 사용하고 있다. 이날 행사에서 그는 뇌 연구의 간략한 역사를 소개한 동영상을 보여준 후 모나시 대학교가 오픈스택 툴을 이용해 진행 중인 연구를 공개했다. 그는 “거의 50년 전, 최초의 뇌 영상 스캐너가 연구 개발되기 시작했다. 당시의 목표는 살아 있는 인간 뇌의 내부를 들여다 보기만이라도 하는 것이었다”고 말했다.

오랜 연구 끝에 약 30년 전, 인간의 뇌가 보기, 듣기, 그냥 생각하기 등의 작업을 수행하고 있는 동안 이를 관찰할 수 있는 기술이 최초로 개발됐다. 에건은 “이 기술의 목표는 인간 뇌의 구조와 기능을 지도로 표시하는 동시에 해당 기능을 영국의 전기생리학자 에드가 에이드리언이 최초 발견한 뇌의 미세한 세부 부분과 연결하는 것이었다”고 말했다.

현재 에건이 이끄는 팀은 모나시 대학교에 위치한 방대한 슈퍼컴퓨팅 시스템을 이용해 대규모 데이터를 처리하고 복잡한 뇌를 3D, 몰입 현실 환경으로 시각화하는 작업을 진행 중이다. 그는 “이제는 뇌 기능과 뇌 안의 다른 여러 부분의 구조를 역동적으로 표시할 수 있게 됐다. 각 작업의 시작 단계에서 활발해지는 신경 활동을 시각화할 수 있다”라고 말했다.

이날 발표에서는 CVL(Characterisation Virtual Laboratory) 연구소의 영상 처리 기술 개발 진행 상황도 소개됐다. 싱크로트론(Synchrotron) 복합 건물의 데이터를 원거리 데스크톱을 통해 처리하는 방식이다. 그 동안 연구자들은 살아있는 생물체의 내부를 들여다 보기 위해 3D 체적 초고해상도 CT스캐닝이라는 신기술을 이용해 왔다.

에건은 “싱크로트론의 고선속 엑스레이를 이용하면 변화하는 동적 구조를 관찰해 기능을 실제로 추론할 수 있다. 폐의 호흡 기능 같은 경우가 그렇다”라고 말했다.

마지막으로 호주, 뉴질랜드, 남아프리카의 여러 곳에서는 우주의 신비를 풀어내려는 야심찬 프로젝트 'SKA(Square Kilometre Array)’가 진행중이다. 접시형 안테나 수천 개로 구성된 거대한 부지를 조성하고 있는데 본격 가동에 들어가면 하루 약 5,000페타바이트의 데이터가 생성된다.

이 프로젝트 역시 특별히 구축된 오픈스택의 지원을 받을 예정이다. 모나시 대학교의 뇌 영상 연구에 사용되는 오픈스택 시스템과 비교될 정도다. 에건은 “SKA와 대형 망원경의 경우도 우리와 비슷하다. 뇌 내부를 더 깊이 들여다 볼수록 더 높은 해상도의 스캐너가 필요한 것이다. 최근 개발된 차세대, 초고자장 MRI 스캐너를 이용하면 살아있는 사람의 뇌에서 활발히 활동하는 개별 신경 세포까지 볼 수 있다”라고 말했다. ciokr@idg.co.kr 
2017.11.09

'세포 촬영부터 우주 이해까지'··· 과학계 오픈스택 활용 현황

Tamlin Magee | Computerworld UK
우주의 과거를 엿볼 수 있는 망원경, 살아 있는 뇌 초고해상도 스캔, 복잡한 주문형 기후 모델링 등은 언뜻 보면 공통점이 없어 보인다. 그러나 이 경이로운 과학 성과의 공통된 특징은 오픈스택(OpenStack) 인프라를 이용한다는 점이다.



유럽 입자 물리 연구소(CERN)는 현재 대형 강입자 충돌기를 이용한 실험을 진행 중이다. ‘힉스 보손(Higgs Boson)’이라고 하는 이른바 ‘신의 입자’ 이론을 입증한 연구소로, 실험을 통해 생성되는 엄청난 양의 데이터를 분석하는 오픈스택 클라우드(T-시스템에 의해 구동)를 운영하고 있다.

연 2회 열리는 오픈스택 회의가 최근 호주 시드니에서 열렸다. 이 연구소의 호주 출신 연구자들은 자신의 복잡한 업무와 이를 지원하는 인프라를 일부 공개했다. 이번 발표는 클라우드에서 연구를 가능하게 하는 호주 정부 계획 ‘국립 전자협업 도구 및 자원 연구 클라우드(줄여서 넥타(Nectar))’의 지원으로 이뤄졌다.

먼저 기후변화대응 프로그램 책임자인 브렌단 매키 교수가 이끄는 팀이 생물 다양성-기후 변화 모델링에 대한 접근을 가로막는 기술적 장벽을 없애는 작업을 설명했다. 그에 따르면, 생물 다양성이란 지구상에 사는 모든 종, 즉, 식물과 동물 및 야생 생명체를 대상으로 한다. 이 밖에도 인간의 건강을 위협하는 것들, 즉, 매개체로 감염되는 질병과 바이러스가 인위적으로 발생한 기후 변화에 어떤 영향을 받고 있는지도 포함된다.

이런 작업을 하려면 엄청난 양의 전문 데이터를 처리해야 한다. 현장 연구자가 아마존이나 콩고 같은 곳에 가서 실시한 생물학적 관찰 결과 같은 것이다. 이들은 매우 전문적이고 고립된 형태의 데이터다. 매키는 “많은 데이터가 인공위성이나 바다 위에서 떠다니는 기구 등에서 수집된다”라고 말했다.

매키 교수 연구팀은 미래 기후를 예측하는 작업도 하고 있다. 문제는 예측 가능한 미래 기후가 한 가지만 있는 것이 아니라는 점이다. 글로벌 기후 변화 모델은 40가지가 넘는다. 시나리오, 시간, 기타 매개변수 등이 서로 다르다.

오픈스택을 이용하는 최종 사용자는 이 모든 것을 일종의 “정교한 앱”을 통해 활용한다. 생물학적 데이터나 기후 데이터를 선택한 후 각종 실험을 할 수 있다. 약 3만 개 코어로 구축된 클라우드에서 처리된다. API(Application Programming Interface)를 사용해 실험을 설계할 수 있는데, 사용자 요청이 시스템을 통해 전달되고 외부 데이터에 이용해 처리한 결과가 다시 사용자에게 돌아온다.

매키는 “이것은 반복적인 과정이다. 여러 번 실험해 정교한 모델을 얻은 후 다시 세상과 공유한다. 다행스러운 것은 연구자 외에도 이 시스템을 이용할 수 있다는 것이다. 세계 어느 곳에 있는 그 누구라도 BCCVL에 등록한 후 자신이 관심 있는 종이 어떻게 변화할지 연구할 수 있다”라고 말했다.


의학 분야에서도 오픈스택이 활발하게 활용되고 있다. DNA 배열 업체 가반 인스티튜트(Garvan Institute)는 세계에서 5번째로 큰 DNA 배열 연구소를 운영하고 있다. 이 연구소의 질병 연구는 대부분 유전체학(genomics)에 의해 이루어지는데, 오픈스택 인프라로 실행되는 고성능 컴퓨터(HPC)를 이용한다. 이를 통해 심장병, 암에 대한 이해를 높이는 것이 궁극적인 목표다.

호주 모나시 대학교(Monash University)의 의생명 영상 연구 시설 책임자 개리 에건은 뇌 연구에 오픈스택을 사용하고 있다. 이날 행사에서 그는 뇌 연구의 간략한 역사를 소개한 동영상을 보여준 후 모나시 대학교가 오픈스택 툴을 이용해 진행 중인 연구를 공개했다. 그는 “거의 50년 전, 최초의 뇌 영상 스캐너가 연구 개발되기 시작했다. 당시의 목표는 살아 있는 인간 뇌의 내부를 들여다 보기만이라도 하는 것이었다”고 말했다.

오랜 연구 끝에 약 30년 전, 인간의 뇌가 보기, 듣기, 그냥 생각하기 등의 작업을 수행하고 있는 동안 이를 관찰할 수 있는 기술이 최초로 개발됐다. 에건은 “이 기술의 목표는 인간 뇌의 구조와 기능을 지도로 표시하는 동시에 해당 기능을 영국의 전기생리학자 에드가 에이드리언이 최초 발견한 뇌의 미세한 세부 부분과 연결하는 것이었다”고 말했다.

현재 에건이 이끄는 팀은 모나시 대학교에 위치한 방대한 슈퍼컴퓨팅 시스템을 이용해 대규모 데이터를 처리하고 복잡한 뇌를 3D, 몰입 현실 환경으로 시각화하는 작업을 진행 중이다. 그는 “이제는 뇌 기능과 뇌 안의 다른 여러 부분의 구조를 역동적으로 표시할 수 있게 됐다. 각 작업의 시작 단계에서 활발해지는 신경 활동을 시각화할 수 있다”라고 말했다.

이날 발표에서는 CVL(Characterisation Virtual Laboratory) 연구소의 영상 처리 기술 개발 진행 상황도 소개됐다. 싱크로트론(Synchrotron) 복합 건물의 데이터를 원거리 데스크톱을 통해 처리하는 방식이다. 그 동안 연구자들은 살아있는 생물체의 내부를 들여다 보기 위해 3D 체적 초고해상도 CT스캐닝이라는 신기술을 이용해 왔다.

에건은 “싱크로트론의 고선속 엑스레이를 이용하면 변화하는 동적 구조를 관찰해 기능을 실제로 추론할 수 있다. 폐의 호흡 기능 같은 경우가 그렇다”라고 말했다.

마지막으로 호주, 뉴질랜드, 남아프리카의 여러 곳에서는 우주의 신비를 풀어내려는 야심찬 프로젝트 'SKA(Square Kilometre Array)’가 진행중이다. 접시형 안테나 수천 개로 구성된 거대한 부지를 조성하고 있는데 본격 가동에 들어가면 하루 약 5,000페타바이트의 데이터가 생성된다.

이 프로젝트 역시 특별히 구축된 오픈스택의 지원을 받을 예정이다. 모나시 대학교의 뇌 영상 연구에 사용되는 오픈스택 시스템과 비교될 정도다. 에건은 “SKA와 대형 망원경의 경우도 우리와 비슷하다. 뇌 내부를 더 깊이 들여다 볼수록 더 높은 해상도의 스캐너가 필요한 것이다. 최근 개발된 차세대, 초고자장 MRI 스캐너를 이용하면 살아있는 사람의 뇌에서 활발히 활동하는 개별 신경 세포까지 볼 수 있다”라고 말했다. ciokr@idg.co.kr 
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