일본산업뉴스요약

일본의 혁신력, 2018년의 초점 (1)
‘미래의 두뇌’, 미국과 중국이 선도
양자컴퓨터, 실용화 경쟁

반도체의 고성능화가 한계에 부딪히고, ‘석유 시대’의 종말이 가까워지고 있다. 기업의 경쟁력에 영향을 미치는 여러 가지 한계가 여기 저기서 보이고 있다. 기업은 이러한 한계를 돌파하기 위한 이노베이션을 어떻게 창출하고, 어디서 경쟁력의 원천을 찾아낼 것인가? 2018년의 주요 과제에 초점을 맞춰 취재해보았다.

“400대 이상의 자동차가 북경 시내에서 교통 체증 없이 공항으로 가기 위한 최적의 루트는?” 캐나다의 벤처기업 D-WAVE System의 브라우넬 CEO에 따르면, D웨이브시스템의 양자컴퓨터를 이용할 경우 수 초 만에 이에 대한 답을 얻을 수 있다고 한다. “일반 컴퓨터의 경우 30분 걸린다’.

양자컴퓨터는 양자역학의 원리를 응용해 고속 연산을 실현. 신약 개발로 이어지는 화학물질의 조합을 산출해내는 연산 등에서 위력을 발휘한다. 하지만 기존의 컴퓨터와 작동 원리가 다르기 때문에 소형화에 어려움이 있는 등, 아직 진화의 초기 단계에 있다.

그럼에도 불구하고 각 기업들이 기대감을 갖는 것은 이젠 더 이상 같은 면적에 보다 많은 회로를 탑재해 반도체 능력을 높이는 ‘무어의 법칙’이 한계에 다다랐기 때문이다. 양자컴퓨터의 경우, 이 한계를 극복할 수 있다.

양자컴퓨터 활용에서 앞서고 있는 곳이 미국 기업들이다. 구글은 인공지능(AI)으로의 응용을 위해 자체 개발한 양자컴퓨터 개발에 박차를 가하고 있다. IBM도 클라우드를 통해 자사 제품을 공개해 일본의 화학 제조사 JSR과 독일의 다임러 등 수요 기업 등과 연구를 추진하고 있다. IBM의 길 매니저 파트너는 “앞으로 수 년 간 양자컴퓨터 기술과 활용이 급속도로 발전할 것이다”라고 전망했다.

중국 기업들의 움직임도 주시해야 한다. 알리바바그룹은 2015년부터 중국과학원과 공동 개발을 시작했다. 대량의 데이터를 가진 중국 기업들은 그것을 활용하기 위해 고속 컴퓨터 개발을 서두르고 있고, 관련 기술로 미국을 추격하고 있다.

일본에서는 NTT가 독자적인 방식의 국산 양자컴퓨터를 개발. 2017년 11월부터 무상으로 공개하고 있다. 일본 정부도 2018년부터 10년간 약 300억엔의 투자를 결정했지만, 타국에 비해 늦은 감은 없지 않다. 일본은 만회하기 위한 일보를 내딛게 될 수 있을 것인가? 국가의 산업 경쟁력까지 좌우하는 ‘미래의 두뇌’ 경쟁이 시작되었다.

■ 암 치료에서 금융까지
D-WAVE System CEO / 베른 브라우넬 씨

양자컴퓨터는 기존 컴퓨터로는 불가능하다고 알려져 온 문제들을 해결하고 있다. 자동차의 최적의 루트를 즉각 분석하는 기능은 물류 등 다양한 서비스에 응용 될 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 예를 들어, 암의 방사선 요법에서는 환자에 맞는 안전한 조사(照射) 양을 산출할 수 있다. DNA를 분석해 개개인에 맞는 약을 개발하는 연구도 시작되었다. 금융에서는 투자 포트폴리오의 최적화 등에 이용될 수 있다.

우리들이 지금 주력하고 있는 것은 인공지능(AI)의 핵심이 되는 기계학습과 양자컴퓨터의 융합이다. “양자 머신러닝(Quantum Machine Learning)’이라고 하며, 캐나다의 토론토대학에서 약 40개 기업들과 사업화를 위해 연구를 추진하고 있다.

물론, 70년 가까이 기술 발전을 이루어온 기존 컴퓨터와 비교하면 양자컴퓨터는 아직 충분하지 않다. 그럼에도 불구하고 한정된 용도에서는 2018년 안에 양자컴퓨터의 성능이 기존 컴퓨터를 능가할 것으로 보인다.

(서로 다른 방식을 채택하고 있는)구글과 IBM, 마이크로소프트가 경쟁 상대이지만 우리들은 앞으로도 업계를 리드해나갈 것이다. 1999년부터 실용화 연구를 지속해온 곳은 우리 회사밖에는 없기 때문이다.

■ 심층학습과의 병용이 필수
JSR 사장 / 고시바 미쓰노부(小柴 滿信) 씨

AI 연구자와 만나 이야기하면 누구나 “데이터를 처리하는 하드웨어가 부족하다”라고 지적한다. 반도체 성능이 향상된다고 하더라도 AI가 모든 곳에 도입되게 된다면 에너지 소비는 방대해져 대응할 수 없게 된다. 그것을 가능하게 하는 것이 양자컴퓨터이다.

2013년 무렵부터 미국 IBM과 공동으로 최신 컴퓨터 기술을 화학품의 기초가 되는 새로운 고분자 발견과 재료 설계에 응용하기 위해 연구하고 있다. 데이터를 통해 유효한 재료를 찾아내는 속도가 빨라진다면 실험 및 시작(試作)을 반복할 필요가 없어진다. 개발과 양산이 직결되고 제품화까지의 효율이 100배 혹은 1,000배가 될 가능성이 있다. 새로운 디지털 혁명은 2025년경부터 시작될 것으로 전망되고 있어, 연구를 언제 시작하는지에 따라 큰 차이가 날 것이다.

하지만 양자컴퓨터만으로는 불충분하다. 사람의 뇌를 모방한 구조를 가지고 있어 심층학습이 가능한 ‘뉴로모픽(Neuromorphic)컴퓨터’과의 병용이 필수다. 전용기기 개발도 추진되고 있지만 실용화를 위해서는 분자 구조 등을 어떻게 학습시킬지 등의 노하우도 꼭 필요하다. 앞으로 화학과 컴퓨터 사이언스의 융합 및 인재 육성에 아낌없이 투자해나갈 것이다.

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