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"교통량부터 면역체계 분석까지"··· 영국 쉐필드 대학의 GPU 활용기

2018.04.10 Hannah Williams  |  Computerworld UK
영국 쉐필드 대학의 연구자들이 GPU(graphics processing unit) 기술을 복잡한 시스템 시뮬레이션이 활용해 성과를 내고 있다. 예를 들어 지난해 1월에 끝난 한 프로젝트에서 연구팀은 GPU를 사용해 도로 마이크로 시뮬레이션의 속도와 정확성을 최대 33배 높였다. 마이크로 시뮬레이션은 교차로 교통량 분석에 사용되는 분석 툴이다. 사람들 사이에 확산하는 전염병 분석에도 사용된다.



지난주 열린 엔비디아 GTC 컨퍼런스 기간동안 쉐필드 대학의 소프트웨어 엔지니어 연구소 연구원 폴 리치몬드는 GPU를 이용한 연구사례를 소개했다. 그는 "GPU를 이용한 시뮬레이션을 인간의 면역 시스템까지 확장할 수 있었다. 어떤 자극이 새로운 속성을 만드는지 알아내기 위해 모든 종류의 다른 인자를 시뮬레이션 할 수 있을 만큼 빠르게 시뮬레이션하는 것이 가능했다. 그 결과 증세 완화 같은 좋은 결과가 도출됐다"라고 말했다.

리치몬드에 따르면, 먼저 이 대학은 지멘스 레일 오토모티브(Siemens Rail Automotive)와 새로운 다중시뮬레이터를 개발하는 프로젝트를 진행하고 있다. 이 시뮬레이터는 기존 철도 네트워크 모델과, 정거장을 이용하는 보행자 행동 시스템 모델을 연결할 수 있다. 여기서 끝이 아니다. 앞으로 런던의 도로 교통 네트워크와도 연동할 예정이다. 이렇게 되면 연구자는 모든 상황을 종합해 분석할 수 있다.

리치몬드 "이를 이용하면 열차가 역에서 지체되고 플랫폼이 혼잡해지면 이 상황은 곧바로 열차 운행 모델과 연동돼 더 심각한 정체에 이르는 상황을 시뮬레이션한다. 이러한 과정은 서로 긴밀하게 연결되는데 과거에는 불가능했던 방식이다. 또한, 이런 방식은 도로와 보행자 시뮬레이션에서도 똑같이 적용된다. 최종 시뮬레이션 모델이 나오는 데 1년 정도 더 걸릴 것으로 보인다"라고 말했다.

이 대학의 또다른 GPU 활용 사례는 컨설팅 업체인 엣킨스 글로벌(Atkins Global)과의 도시 시뮬레이션 작업이다. 이들은 도로공사와 파트너 계약을 체결하고 인프라 계획과 도로 투자 지역을 결정하는 데 사용하는 소프트웨어를 공급하고 있다. 리치몬드는 "우리는 이들과 협업해 GPU 가속기를 개발하고 있다. 기존 소프트웨어로 처리하는 데 12시간이 걸렸지만, GPU를 사용하면서 8분으로 줄어든다. 엄청난 개선이 가능할 것이다"라고 말했다.


지난 2017년 이 대학은 DGX-1 워크스테이션을 1대 구매했다. 엔비디아(Nvidia)가 개인용 슈퍼컴퓨터라고 부르는 제품이다. 이후 딥러닝과 AI 연구를 위해 다른 여러 대학과 손을 협력했고 영국 최대 GPU 장비인 JADE(Joint Academic Data Science Endeavour)에 참여했다. 리치몬드는 처음에 일반 소비자용 GPU를 기반으로 소프트웨어를 개발했다. 그 후에 P100s, V100s, 타이탄 V 하드웨어 같은 특수 시스템에 이식했다. 이런 성과가 집약된 JADE는 여러 대학 등에 분산된 DGX-1 23대를 모은 것이다.

현재 쉐필드 대학은 DGX-1을 주로 AI 연구에 사용한다. 그러나 25% 정도는 고성능 컴퓨팅 시뮬레이션 같은 다른 연구에 활용한다. 엔비디아는 올해 GTC 행사에서 DGX-2 시스템을 발표했다. 그러나 대학은 기존 장비를 그대로 유지할 계획이다. 리치모드는 "우리는 2~3년 주기로 제품을 교체한다. DGX-1에 300~400만 파운드를 썼기 때문에 DGX-2를 도입할 여력이 없다. 당장은 업그레이드 계획이 없다"라고 말했다.

상당한 부담이 있었지만 GPU 기반 시스템 덕분에 대학은 여러 연구를 유치하는 데 효과를 봤다. 영국내 다른 연구자들은 여전히 CPU 기반 시스템을 사용하는 실정이다. 리치몬드는 "미국과 중국에서는 많은 연구가 이미 GPU를 통해 이뤄지고 있다. 영국은 아직 그런 단계는 아니다. 연구자는 여전히 CPU에서 작동하는 오래된 코드를 사용한다. 그래서 우리의 투자는 다소 모험이었다. 그러나 JADE 같은 성공 사례는 관련 정책이나 추가 대규모 투자에 영향을 줄 것이다"라고 말했다. ciokr@idg.co.kr
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