일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2023.12.20

신약개발용 슈퍼컴퓨터 'Tokyo-1'의 진가
미쓰이물산이 기획한 AI 슈퍼컴퓨터 ‘Tokyo-1’
일본 신약개발의 기폭제가 될 수 있을까?

미쓰이물산(三井物産)의 자회사인 제우레카(Xeureka)는 12월, 인공지능(AI)과 시뮬레이션을 활용한 신약개발 지원 서비스 ‘Tokyo-1’의 시범 운용을 시작했다. 현시점에서 제약 3사가 이용을 결정했다. Tokyo-1 구축을 기획한 것은 미쓰이물산이다. 종합상사가 AI 신약개발 지원 사업을 시작한 이유는 무엇일까? Tokyo-1의 목적과 미쓰이물산의 의도에 대해 알아보자.

-- GPU 슈퍼컴퓨터와 함께 정보 커뮤니티도 제공 --
Tokyo-1에서 제공되는 서비스는 계산 환경과 정보 커뮤니티, 크게 두 가지로 나뉜다.계산 환경으로는 미국 엔비디아(NVIDIA)의 GPU(화상처리반도체) 슈퍼컴퓨터와 함께 신약개발용 AI 모델 및 AI 개발 툴 등을 제공. 정보 커뮤니티에서는 Tokyo-1을 이용하는 멤버간의 의견교환과 노하우 공유를 추진하고, 특정 테마에서의 검증·개발도 공동으로 진행할 수 있다.

서비스를 제공하는 주체는 제우레카이지만, 미쓰이물산의 자회사인 미쓰이정보(MKI)와 슈퍼컴퓨터 제조업체인 엔비디아도 간접적으로 Tokyo-1 운영에 관여하는 체제이다. Tokyo-1을 이용하는 제약사는 아스텔라스제약, 오노(小野)약품공업, 다이이치산쿄(第一三共) 등 3사이다.

계산 환경으로서 마련된 GPU 슈퍼컴퓨터는 'NVIDIA DGX H100'이다. 도쿄 도내에 있는 IDC프론티어의 데이터센터에 설치되어 있다. DGX H100에는 AI 개발 기반의 'NVIDIA AI Enterprise'가 패키지화되어 있으며, 엔비디아가 제공하는 AI 개발 툴은 Tokyo-1의 기본 패키지 내에서 이용할 수 있다. 또한 제우레카와 국내외 신흥기업 등이 개발한 신약개발 지원 애플리케이션도 개별 계약을 기반으로 제공된다.

Tokyo-1에서는 복수의 서버가 설치되어 있으며, 전유 서버와 공유 서버로 나뉘어져 있다. 전유 서버는 각 제약사 전용으로 각 사가 자유롭게 이용할 수 있다. 한편, 공유 서버는 대규모 계산을 고속으로 실시하길 원하는 경우 등, 일시적으로 계산 리소스가 필요한 경우에 사용할 수 있도록 마련된 것이다.

정보 커뮤니티에서는 기본적으로 제약사 간에 경쟁하지 않는 분야에 대해 교류한다. 월 2회 정도 토론하는 자리에서 의견 교환 및 공동 검증을 진행하는 것 외에도, 해외의 선진 사례 공유와 해외 기업과의 토론, AI 및 GPU 전문가 워크숍 등도 실시. 국내외 AI 솔루션에 대해서도 소개해 나갈 방침이라고 한다.

즉, Tokyo-1은 단순히 제약사를 대상으로 GPU 슈퍼컴퓨터를 대여하는 서비스가 아니다. 여러 제약사들이 동시에 이용함으로써 공유 서버와 같이 계산능력의 유연성을 높일 수 있고, 정보 커뮤니티를 통해 제약사의 AI 신약개발 기술력을 향상시키는 것을 목적으로 하고 있다. 최신 기술의 캐치업과 인재 육성 등을 포함해, 복수의 기업들 간에 협력할 수 있는 기틀을 마련해 업계 전체의 수준 향상을 도모하려는 것이 목적이다.

-- 일본의 AI 신약개발에 ‘위기감’ --
컴퓨터상에서 신약개발을 추진하는 방법은 오랫동안 연구되어 왔다. 최근에는 화합물 데이터 축적이 진행되면서 신약개발 연구에서의 AI 활용이 활발해지고 있다. 예를 들면, 미국 알파벳(Alphabet)의 자회사인 영국의 딥마인드 테크놀로지(DeepMind Technologies)가 2021년에 일반 공개한 ‘Alpha Fold2’는 단백질 입체 구조를 예측하는 AI를 이용해 화합물과 단백질의 도킹 시뮬레이션을 고정밀도로 실시할 수 있다.

AI 신약개발이 활발해지는 가운데, 해외 제약사들은 AI 신약개발 관련 스타트업 인수나 협업, 계산 환경 정비 등을 통해 적극적인 투자에 나서고 있다. 국내 제약사들도 AI 신약개발에 착수하고 있지만, AI 신약개발을 실현할 인재, 계산 환경, 그리고 AI를 적극 활용하는 문화 등의 부재로 인해 해외 제약사에 맞설 수 있는 상황은 아니었다.

이러한 과제로 인해 “일본의 제약사들이 한 팀이 되어 연구하지 않으면, 세계 경쟁에서 뒤처져 버린다”(미쓰이물산 ICT사업본부 디지털서비스사업부의 아베(安部) 실장)라고 하는 위기감이 있었다고 한다. 그렇다면 미쓰이물산이 Tokyo-1을 기획한 이유는 무엇일까? 그 경위를 살펴보자.

-- 일본의 6개  제약사가 참여한 기획위원회 --
서두에서 언급했듯이, Tokyo-1의 서비스는 미쓰이물산의 자회사인 제우레카가 제공한다. 그러나 제우레카는 미쓰이물산그룹이 Tokyo-1을 위해 설립한 것은 아니다.

미쓰이물산그룹에서는 자회사인 미쓰이정보(三井情報)가 신약개발 연구지원 사업을 전개하고 있다. 그 역사는 오래되어 약 50년 전부터 신약개발 연구를 포함한 바이오인포매틱스(생물정보학) 분야의 소프트웨어 관련 서비스를 제공해 왔다. 해석이나 수탁 개발 등이다. 그러나 AI 등 기술혁신이 세계적으로 가속화되는 가운데 미쓰이정보만로는 대응할 수 없는 안건도 많아졌다. 그래서 2021년 11월에 설립한 것이 제우레카였다.

이러한 배경 아래 2022년 1월, 신약개발용 슈퍼컴퓨터 서비스 구상을 엔비디아가 미쓰이물산에 제안했다. 이것이 Tokyo-1 구상의 시작이다. 엔비디아도 GPU 슈퍼컴퓨터 제공을 중심으로 신약개발을 지원을 하고 있었기에 제약사들의 과제를 충분히 파악하고 있었다. 미쓰이물산도 제우레카 설립을 통해 신약개발 연구지원 사업을 확충하고 있는 상황이어서 양 사의 목적은 맞아떨어졌다.

Tokyo-1의 모델이 된 것은 2021년 7월부터 가동된 영국의 ‘Cambridge-1’이다. 아스트라제네카(AstraZeneca)와 글락소스미스클라인(GSK) 등 영국의 대형 제약사와 연구기관 등이 공동으로 구축했다. Cambridge-1을 통해서 슈퍼컴퓨터 환경을 공유해 생명과학 연구를 가속화하고, AI 스타트업과 AI 실무자 교육 지원도 목표로 하고 있다.

이러한 ‘복수의 유저가 슈퍼컴퓨터를 공유한다’라고 하는 Cambridge-1의 오퍼레이션 방법을 일본에서도 실현하려고 만든 것이 Tokyo-1이다. Tokyo-1의 구상을 엔비디아로부터 들은 미쓰이물산은 2022년 4월에 제약사들의 의견 청취를 시작. 제약사 약 10곳을 대상으로 AI 신약개발을 위한 활동과 과제, Tokyo-1 구상에 대한 의견 등을 물었다.

그리고 2022년 8월, Tokyo-1에 관심을 가진 6개 제약사가 참여하는 기획위원회를 출범시켰다. 기획위원회에서는 Tokyo-1에서 제공되는 서비스의 내용이나 사양 등에 대해 논의. 2022년 12월에 Tokyo-1의 운영 주체를 제우레카로 하는 것으로 결정했다.

Tokyo-1의 기본적인 틀을 정하고 제약 3사의 이용 등을 포함한 내용을 대외적으로 발표한 것은 올 3월이다. 이 단계에서 정식 명칭도 Tokyo-1으로 확정했다. 이후에도 준비를 추진해왔으며, 12월에 테스트 이용을 개시하고 2024년 2월에 정식 운용을 개시할 예정이다.

아베 실장은 “모든 제약사들이 Tokyo-1을 이용해주었으면 한다. 향후, AI 활용의 필요성은 점차 증가해 나갈 것이다. Tokyo-1이 일본의 제약사들을 뒷받침하는 이노베이션 허브가 되는 것이 목표이다”라고 강조한다. 미래에는 제약사뿐만 아니라, 의료기기 업체와 스타트업 등으로도 대상을 확대해 나갈 예정이라고 한다. 사업 분야에 맞춰 복수의 정보 커뮤니케이션을 운영하는 것과 스타트업용으로 슈퍼컴퓨터의 최소 단위를 작게 해 이용료를 낮추는 등의 시책도 검토하고 있다.

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