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슈퍼컴퓨터 ‘포스트 케이’, 세계 수위 탈환을 목표로
1초에 100경(京)회 계산, 개발 막바지

-- 미∙중을 추격 --
일본의 슈퍼컴퓨터 ‘케이(京)’의 약 100배의 계산 성능을 가진 차세대 기종 개발이 세계적으로 막바지에 다다르고 있다. 미국과 중국은 복수의 개발 계획을 추진하며 패권을 놓고 경쟁하고 있다. 일본은 편리함 및 인공지능(AI) 연구와의 좋은 상성 등을 내세워 수위 탈환을 노리고 있다.

차세대 슈퍼컴퓨터의 계산 능력은 1초 간 100경 회로, ‘엑사(Exa)급’이라고 불리는 규모에 달한다. 지구 상의 70억명이 5년 간 1초에 1회씩 쉬지 않고 계산한 양에 해당한다. 간단히 상상할 수 없는 성능이다.

“기능 시험에서 문제는 없었다. 내장된 프로그램에 미세한 오류가 발견되었지만 다음 번에 수정이 가능하다. 제조 계획에 영향은 없을 것으로 보인다”.

9월 25일, 도쿄 카스미가세키(霞が関)에서 열린 종합과학기술∙이노베이션회의의 평가전문조사회에서 포스트 케이를 개발하는 이화학연구소의 이시가와(石川) 프로젝트리더는 처음으로 시작한 CPU(중앙연산처리장치)의 시험 결과를 발표했다.

-- 순조로운 출발 --
2014년에 시작된 이 국가 프로젝트는 이화학연구소가 주체가 되고 후지쓰가 협력하고 있다. CPU는 영국의 벤처기업으로 소프트뱅크가 인수한 반도체 설계회사, 암홀딩스(케임브리지)의 설계를 채택했다. 최초의 시도이지만 출발은 순조롭게 진행되었다.

케이의 개발도 담당했던 후지쓰는 “미국의 썬마이크로시스템즈의 설계를 채택한 지금의 CPU는 세계적으로 보급되지 못했다. 이번 암홀딩스와의 공동 개발로 이러한 상황을 타개해나갈 가능성이 커졌다”(정책섭외실)라며 기대감을 나타냈다.

평가전문조사회에서는 이화학연구소가 미국 하이페리온리서치에 위탁한 엑사급 슈퍼컴퓨터와의 비교 조사 중간 결과도 보고되었다. 2020~2030년에 걸쳐 미국과 중국에서도 야심 찬 개발 계획이 추진된다. 포스트 케이는 어디까지 경쟁력을 발휘할 수 있을 것인가?

현시점에서 포스트 케이는 편리성에 대한 평가가 가장 높았다. 개발에는 정부가 약 1,100억엔을 투자, 널리 이용되지 않는다면 세금 낭비가 될 것이다. 초기의 기본 방침은 현재 계속 이어지고 있다.

CPU의 계산 성능이 높은 기종은 다른 것도 있지만 시스템 전체의 계산 속도는 메모리와 데이터를 주고 받는 속도 등에도 크게 영향을 준다. 포스트 케이는 주변 기기의 기술 수준도 높아 이화학연구소 등은 세계와 경쟁해도 손색 없다고 보고 있다. 에너지 효율성이 높다는 점도 특징 중 하나로, 1와트 당 계산 성능은 세계 최고 수준이다.

-- AI와의 상응성 --
포스트 케이는 최근 가장 주목 받는 분야인 AI 연구와도 상성이 좋다. 심층학습이라는 방대한 데이터를 처리하는 기능도 뛰어나 널리 이용될 수 있는 슈퍼컴퓨터가 될 것으로 전망되고 있다.

슈퍼컴퓨터업계에서는 매년 2회 ‘탑 500’ 순위가 발표되며, 1위 달성이 개발자들의 목표이다. 하지만 여기서 성능을 겨루는 계산 방식은 별로 메모리 용량을 사용하지 않아 현실 속 이용 상황과는 다르다는 문제점이 있다. 실제로 이용되었을 때 충분히 성능을 발휘하지 못하는 상위 그룹의 슈퍼컴퓨터도 많다. 이화학연구소와 후지쓰는 순위가 아닌 성능을 중시하고 있다.

CPU의 제조에는 최소 선 폭이 7나노미터(μm)의 세계 최첨단 미세 가공 기술을 이용한다. 케이에서는 45μm의 디자인을 채택, 후지쓰가 국내 공장에서 CPU를 생산했다. 현재 7μm에 대응할 수 있는 공장은 없어 해외의 수탁기업에 위탁할 예정이다.

이것은 국가 프로젝트로서는 이례적이지만, 미국과 유럽에서는 이미 세계의 경영 자원을 도입해 이용하는 계약 방식으로 전환하고 있다. 일본도 국제 기준 사양에 도달했다고 받아들여지고 있다.

포스트 케이의 개발 스케줄은 제조 기술 확보에 시간이 걸려 당초 계획보다 이미 1년 이상 지연되었다. 케이를 대체해 2021년경부터 이용을 개시할 예정이다.

중국과 미국을 포함해 엑사급 슈퍼컴퓨터의 등장 시기는 빨라도 2020년 말 정도가 될 것이라고 전망되고 있다. 난항도 예상되고 있어 1년 정도의 지연 가능성은 충분히 있다.

케이의 개발에서는 1위 달성이라는 목표를 높이 내걸어 당시 정권의 공개 예산 심의에서 “1위가 아니면 안 되는 것인가?” 등 많은 비판을 받았다. 이화학연구소와 후지쓰는 같은 실수를 반복하지 않기 위해 순위를 중시하는 자세는 강하게 나타내지 않고 있지만, 2011년에 1위였던 케이 이후의 수위 탈환이란 목표를 가지고 있다.

▶ 주요한 차기 슈퍼컴퓨터 비교

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