양자컴퓨터, 클라우드 시대의 개막

미국의 개발 최전선, 구글·IBM·IonQ,

조만간 50~100 양자 비트를 집적한 칩이 가동되어 인터넷을 통해 그것을 가동시켜 무엇인가의 가능성을 탐구하는 시대가 시작된다. 선두를 달리는 미국의 구글, IBM, 이온큐(IonQ)의 연구 현장에서 보고 한다.

양자컴퓨터의 개발이 변곡점을 맞이하고 있다. 선두로 달리는 구글과 IBM은 각각 올해 안에 50양자 비트급의 칩을 작동시킬 계획이다. 수 년 이내에 50~100 양자 비트의 머신이 등장하게 될 것이다. 그것은 지금의 컴퓨터가 결코 할 수 없는 고속 계산을 해 내는 첫 계산기가 될 것이 분명하다.

그러나 실제 사용하는데 있어 도움이 되는 계산이 가능할 지 여부는 별개의 문제이다. 이 비트 수로는 양자 컴퓨터의 최대 약점인 에러를 수정할 수 없다. 따라서 계산이 진행됨에 따라 실패할 확률이 높아지기 때문에 실행 가능한 계산 규모는 한정되어 있다. 예를 들어 양자컴퓨터의 강점이라고 할 수 있는 암호 해독은 불가능하다.

에러를 정정하면서 대규모의 계산을 실행하는 풀 스펙의 양자컴퓨터를 만들기 위해서는 1만~1억개의 양자 비트를 집적할 필요가 있다. 그것은 화성의 유인 탐사와 닮은꼴의 과학의 프런티어로서, 실현까지는 20년 이상 걸릴 것으로 보인다.

최근 몇 년 동안은 50~100 양자 비트 컴퓨터의 사용방법을 탐색하는 연구가 진행될 것이다. 양자 화학계산 및 기계학습, 물리 계열의 시뮬레이션 등의 분야에 기대가 모아지고 있다.

200km의 강속구도 꿈이 아니다

야구선수의 육성과 야구를 즐기는데 IT를 활용하는 움직임이 확산되고 있다. 센서로 투구 데이터를 상세하게 분석할 수 있는 볼이나 인간의 능력을 확장하는 기술이 등장하고 있다. 

3월 30일의 개막을 앞두고 열기가 높아지고 있는 프로야구. 160km가 넘는 강속구의 장외 홈런. 미국 메이저리그에 도전하는 오타니 쇼헤이 선수처럼 일류 선수들의 경기는 많은 관객을 매료시킨다. IT를 이용하여 그 기술을 더욱 높이려는 시도가 시작되고 있다.

2월 중순, 지바현 사쿠라시에 있는 게이아이대학 그라운드에서는 야구부 투수들이 어떤 ‘볼’을 계속하여 던지고 있었다. 그 볼은 IT기업인 아크로디아(Acrodea)가 작년 12월에 발매한 ‘Technical Pitch’다. 일반적인 야구공처럼 보이지만 ‘IoT’를 활용하여 피칭 기술을 크게 늘리기 위한 비밀 병기다.

볼의 중심부에는 ‘가속도’ ‘지자기’ ‘회전속도’를 각각 3축방향으로 감지할 수 있는 총 9축의 센서가 내장되어 있다. 투수의 세심한 피칭 동작이나 볼의 궤도에 맞춰서 포수의 미트에 도착할 때까지의 상세한 데이터를 수집한다. 사용법은 스마트폰이나 태블릿에 전용 어플을 다운로드하여 볼과 어플을 근거리무선통신 ‘블루투스’로 페어링하여 센서를 기동한다. 그런 다음 볼을 던지면 각종 데이터가 자동적으로 어플에 송신∙축적된다.

2017년도 클라우드 비율은 16%, 기업의 디지털화 증가

글로벌 대형 IT밴더 15사의 2017년도 4/4분기(10~12월) 실적이 나왔다. 데이터센터(기업용 하드웨어), 소프트웨어, 서비스, 클라우드의 4분야에 등장하는 15사의 매출액을 합산한 결과, 1,119억 4,200만달러(12조 1,770억엔)로, 전년 동기 대비 9.2% 증가했다.

4개분야 15사 합계의 4/4분기 영업이익은 216억 1,400만달러(2조3,511억엔)이며, 전년 동기에 비해 0.3% 감소했다. 미국 IBM 및 HP 엔터프라이즈, 후지쓰의 영업 이익 감소가 영향을 미쳤다. 이 영업이익 액은 분야별로 공표하고 있는 기업의 경우에는 그 수치를, 공표하지 않는 기업의 경우에는 전사 영업이익을 합산했다.

영업이익률은 18.2%, 전년 동기의 19.7%보다 1.5% 하락했다. 영업이익률을 산출할 때 사용한 15사의 총 매출액은 1,185억 2,700만달러(12조 8,933억엔)이다. 분야별로 매출액의 증가율을 보면, 데이터센터가 8.1% 증가, 소프트웨어가 2.4% 증가, 서비스가 4.8% 증가, 클라우드가 38.3% 증가로 모두 수익이 늘어났다.

4개분야 15사의 2017년도 통기(4/4분기 합계) 매출액은 4,072억 400만달러(44조 2,956억엔)으로 전년 동기 대비 9.7% 증가. 클라우드의 매출액 비율은 15.8%로 전년도를 3.5% 상회했다.

일본, 국제표준화 전략 책정/ 차량탑재용 시험평가법 개발

▶[용어 해설] 전고체 리튬이온배터리
현재 주류인 리튬이온배터리는 정극과 부극 사이를 액체전해질로 채우고 있다. 반면, 전고체 리튬이온배터리는 고체재료의 전해질을 채용하였다. 고체로 대체함으로써 액체가 새는 것에 대한 우려가 없어졌다. 또한 휘발성분이 적어지면서 쉽게 발화되지도 않는다. 전고체배터리의 강점은 높은 안전성과 높은 급속충전성능이다. EV의 보급을 저해하고 있는 장시간 충전 문제를 해소할 수 있다.

경제산업성과 신에너지∙산업기술총합개발기구(NEDO)는 차량탑재용 전고체 리튬 배터리(전고체LIB)의 국제표준화 전략을 책정한다. 2020년을 목표로 국제규격∙기준에의 반영을 상정한 전고체LIB의 시험평가법의 원안을 작성한다. 전기자동차(EV) 수요의 확대에 따른 본격 보급기를 내다보고, 일본이 전고체LIB의 국제협조를 주도한다. 일본의 축전지 기업의 경쟁력 강화를 지원한다.

전고체LIB의 내구성 시험 데이터나 열화메커니즘의 해석, 열화현상을 해명하여, 셀이나 구성재료, 부품의 열화요인 맵을 책정한다. 장기내구성을 단기간에 예측할 수 있는 열화가속 시험법을 개발한다. 양산에는 안전성을 담보하는데 있어 표준적인 시험평가법의 확립이 반드시 필요하다. 국내에서는 기술연구조합 리튬이온배터리 재료평가연구센터(LIBTEC)가 배터리재료의 공통평가기반의 확립을 추진하는 등 연구개발이 활발히 진행되고 있다.

3차원 데이터 작성 내작화로 노하우 축적

“i-Construction은 어렵지 않다”. 시공사가 이렇게 단언하는 토목공사가 지금 미야기현 미야코노조시에서 추진되고 있다. 원청업체 기술자는 불과 3명이다. 게다가 드론으로 촬영한 3차원 데이터에 의한 준공측량이나 월별 수득률(Yield, 일정기간에 실시한 공사 작업량) 계측을 담당하는 것은 입사 1년차인 여성 기술자다.

미야기현 미야코노조시에서 가고시마현 시부시시까지 44km를 연결하는 미야코노조시부시도로. 미야자키자동차도, 히가시규슈자동차도와 연결되는 지역 고규격 도로다. 도로를 따라 왕성하게 이루어지고 있는 축산업의 사료 수송을 효율화할 수 있을 것으로 기대된다.

아사히건설(미야기현)이 미야코노조 시내를 통과하는 길이 470m의 수로 구간의 토목공사를 국토교통성으로부터 수주 받은 것은 2017년 3월이다. 공사기간은 1년이며 약 8만 3,000㎥의 토사를 굴착하여 반출한다. 아사히건설은 입찰 시의 기술 제안으로서 국토교통성의 기술기준에 준한 ‘ICT 활용공사’로서 시공한다고 선언하였다.

입찰한 기업 중에서 입찰 금액이 가장 낮은 것은 아니었지만 ICT 활용 등이 가산점을 받아 낙찰되었다.

우주시스템 이활용의 새로운 시대

현재, 우주시스템의 이활용은 새로운 단계로 이동하고 있다. 국내외에서의 기술혁신, IT 사업자를 중심으로 한 타업종으로부터의 신규 참여 등을 배경으로 위성에서 얻어지는 다양한 정보의 질적 향상, 처리 데이터양의 대폭적인 증가(빅데이터화)의 트렌드가 현저하다.

이러한 흐름의 영향으로 국내에서도 리모트센싱 분야에서는 관측 정보의 다양화와 함께 고빈도∙고해상도 정보의 제공이 가능해지고 있다. 또한 위성측위 분야에서는 2018년부터 준천정위성의 센티미터급 고정밀도 위성측위 서비스가 시작된다. 위성통신 분야에서도 고속 대용량화의 움직임이 현저하다.

이들 위성에서 얻어진 각종 데이터와 다양한 지상데이터를 조합함으로써 다양한 분야에서의 신규 솔루션 창출이 기대된다. 내각부, 경단련(일반사단법인 일본경제단체연합회), COCN(일반사단법인 산업경쟁력간담회)가 제창하는 Society 5.0에서, 로봇이나 AI 등의 첨단기술을 모든 산업이나 사회생활에 채용하는 방법을 통해 사이버 공간과 피지컬 공간을 융합한 사물과 서비스를 제공하는 복수의 시스템을 정의하고 있다.

이들 시스템의 공통적 기반이 되는 플랫폼으로서, 각 시스템에 공통적인 데이터베이스가 자리잡고 있으며 위성에서 얻는 데이터가 중요한 구성 요소의 하나가 된다.

ECU의 H/W·S/W에서 SiC반도체까지

현재는 자동차의 엔진 제어, 하체 제어, 에어컨 제어, 보디 제어, 네비게이션 시스템의 모든 것이 고도의 일렉트로닉스 제어에 의해 이루어진다. 자동차는 일렉트로닉스로 움직인다는 것도 의식하지 못하고 있으면서 그 혜택을 누리고 있는 것이다.

최근에는 전자제어가 더 복잡화 되어가는 가운데, 개개의 기능이 독립되어 움직이는 것이 아닌, 다른 시스템과 연계를 고려하여 성능향상을 추구하고 있다. 앞으로도 이러한 경향은 점점 더 가속되지만, 현재의 시스템도 복잡화에 의해 한 사람의 기술자가 상세를 파악하는 것은 어렵고, 자동차 일렉트로닉스 기술을 부감하여 이해한다는 것은 용이한 일이 아니다.

그래서 자동차 일렉트로닉스의 시스템 및 그 안에서 사용되고 있는 요소기술에 대해서, 일경BP사의 요청을 받아 정리해 보기로 했다. 자동차의 전자시스템을 부분별로 이해하고, 요소기술의 동향을 파악하고, 전자시스템 전체를 부감하고, 나아가 장래의 동향과 기술의 방향을 생각해보는 것을 목적으로 하였다.