미래기술/미래전망/첨단산업

Nikkei Computer_2021.1.7 특집 요약 (p24~43)

2021년 기술 대예측
10가지 테크놀로지가 가져다 줄 밝은 미래

코로나19 팬데믹이라는 예상치 못한 위기가 세계를 덮친 2020년이 저물고 2021년이 찾아왔다. 2020년 말에는 코로나19 감염 재확대로 사회와 경제에 어두운 그림자가 드리웠다. 그러나 아침이 오지 않는 밤은 없듯이, 기술의 힘을 제대로 이용한다면 2021년에는 희망찬 내일이 찾아올 것이다. 재생 국면에 접어든 사회 및 경제를 뒷받침할 테크놀로지는 과연 무엇일까? 슈퍼시티, 온라인 진료, 양자컴퓨터, AI(인공지능), 디지털 트윈, 디지털뱅크, 6G, 슈퍼컴퓨터 등 편집부가 총력을 기울여 10가지 후보를 예측했다.

예측 1. 슈퍼시티 / 도시 OS
지구를 단숨에 DX

AI(인공지능)나 빅데이터를 활용해 지역의 과제를 해결하는 도시를 실현하려는 정부의 '슈퍼시티 구상'. 2020년 12월에 공모가 시작되어 2021년 봄에는 전국에서 5곳 정도가 선정될 예정이다. 슈퍼시티와 그것을 지원하는 ‘도시 OS’는 사회의 디지털 변혁(DX)의 기폭제가 될 것이다.

ICT를 활용한 살기 편한 도시인 스마트시티는 세계적으로도 주목을 받고 있다. 예를 들어 스페인의 바르셀로나 시는 2000년 무렵부터 쓰레기통에 센서를 설치해 효율적으로 쓰레기를 회수하거나, 주차장의 빈 공간을 센서로 감지해 정체 완화에 활용하는 대책을 추진하고 있다.

일본에서도 도요타자동차가 2021년 2월에 시즈오카(静岡) 현 스소노(裾野) 시에서 스마트시티인 ‘WovenCity’를 착공한다. 파나소닉은 2014년 4월에 조성한 가나가와(神奈川) 현 후지사와(藤沢) 시의 ‘Fujisawa 서스티너블 스마트타운’에서 2020년 3월부터 ‘데이터 연계 기반’을 도입했다.

정부가 추진하는 슈퍼시티 구상은 이러한 스마트시티의 모습을 톱다운(Top down, 하향식)으로 단번에 실현하는 접근 방식을 취한다. 기존의 스마트시티는 개별 분야에 대해 할 수 있는 것부터 보텀업(Bottom up, 상향) 식으로 추진하는 경우가 많았다. 슈퍼시티는 행정 절차와 이동, 의료, 교육 등 생활 전반에 걸친 5개 이상의 분야에서 첨단 서비스를 제공한다. 그것들을 실현하기 위해 데이터 연계 기반을 통해 다양한 데이터를 연계 및 공유한다. 동시에 각 서비스 제공이 가능하도록 규제 개혁을 일체적으로 추진한다.

-- 아이즈와카마쓰(會津若松)의 도시 OS를 수평 전개 --
스마트시티나 슈퍼시티를 지원하는 디지털 기반은 도시 OS라고도 불린다. IoT 등의 데이터를 수집·분석하거나 도시 내부나 도시 간에 서비스나 데이터를 연계시킨다.

아이즈와카마쓰 시의 사례를 통해 도시 OS의 실상을 살펴보겠다. “아이즈와카마쓰 시의 도시 OS 구축이 어느 정도 실현 가능하게 되어, 다른 4개 도시에서도 전개하고 있다”. 액센츄어가 아이즈와카마쓰 시에 설립한 이노베이션센터 후쿠시마(福島)에서 공동 총괄을 맡고 있는 나카무라(中村) 씨는 이렇게 말한다. 액센츄어는 아이즈와카마츠 시와 아이즈대학 등과 함께 도시 OS의 구축에 관여해 왔다. 나라(奈良) 현 카시하라(橿原) 시에는 이미 도입이 끝난 상태이며, 지바(千葉)현 이치하라(市原) 시, 미야자키(宮崎)현 쓰노(都農) 정, 오키나와(沖縄) 현 우라조에(裏添) 시에는 2021년 봄에 도입할 예정이다.

예측 2. 양자컴퓨터
클라우드 기기를 점유해 이용

2020년은 아마존 웹 서비스 ‘Amazon Braket’과 마이크로소프트의 ‘Azure Quantum’과 같은 복수의 제조사가 개발한 양자컴퓨터를 이용할 수 있는 클라우드 플랫폼뿐만 아니라, IBM의 양자컴퓨터 ‘IBM Q’의 클라우드 경유를 통한 이용이 추진되었다. 즉시 이용이 가능한 클라우드 서비스가 등장함으로써 기업이나 대학의 연구자들이 양자 프로그래밍이나 해석 등을 테스트할 기회가 늘어났지만, 그 대부분이 교육이나 시험용에 그쳐, 비즈니스와 연구에 대한 유용성을 나타내는 것이 과제였다.

이에 대해, 오사카대학 대학원 기초공학연구과의 기타가와(北川) 교수는 2021년에 “유용성을 나타내기 위해서는 온프레미스로 이용하는 것 외에, 클라우드 경유로 머신을 점유한 이용이 추진될 것이다”라고 보고 있다.

현재 클라우드 경우로 제공되는 양자컴퓨터는 양자 비트의 오류 정정이 불가능한 ‘NISQ (Nosy Intermediate-Scale Quantum Computer, 노이즈가 있는 중규모 양자컴퓨터)’로 불리며 양자화학 계산 등으로의 활용이 모색되고 있으나, 일반 컴퓨터와 데이터 교환을 할 필요가 있다. 클라우드를 통해 공용으로 이용할 경우에는 “실제 어플리케이션의 개발과 실행에는 적합하지 않다”(기타가와 교수)라고 하며, 충분한 계산 능력을 발휘하지 못한다고 한다.

-- 일본에도 실물 기기가 상륙 --
-- 경제 효과는 90조엔, 세계에서 개발이 가속화 --

예측 3. 코로나19 대책 AI
감염 수를 실시간 예측

2021년에는 다양한 ‘코로나19 대책 AI’가 등장한다. 감염 시뮬레이션 및 접근을 막는 ‘밀(密)’ 회피, 치료약 후보의 화합물 탐색 등의 분야에 대한 AI(인공지능) 활용이 급속도로 추진된다.

한 예로서 감염자 수 예측 AI를 살펴보겠다. 오사카(大阪)대학의 산업과학연구소 산업과학 AI센터의 교수인 사쿠라이(櫻井) 센터장은 시계열의 비선형 미분방정식에 근거한 알고리즘인 ‘리얼타임 AI 기술’ 연구를 코로나19의 감염자 수 예측에 응용하고 있다. 벡터 해석을 텐서장에 대해 확장하는 '텐서 해석' 기법을 이용해 각 국가의 신규 감염자 수나 사망자 수, 중증 환자 수의 시계열 빅데이터를 바탕으로 중요한 특징이나 잠재적 경향을 찾아내어 미래의 감염자 수를 예측한다.

이 기술은 “심층학습에 비해 10만배의 속도일 뿐만 아니라, 10배의 정밀도로 감염자 수를 예측할 수 있다”라고 사쿠라이 센터장은 말한다. 리얼타임 AI 기술에서는 신규 감염자 수 등의 갱신 데이터를 입력하면 바로 예측 모델도 업데이트된다. 긴급사태 선언과 같은 시책이나 바이러스의 변이 등 상황의 변화에 즉시 대응할 수 있다고 한다.

기존 수법에서는, 예를 들면 4개월 분의 교사 데이터가 쌓인 다음에 학습 모델을 작성하는 등 많은 데이터나 학습 시간이 필요했다. “코로나19와 같은 미증유의 사태에는 스피드감이 요구된다” (사쿠라이 센터장).

-- 타국 감염자 수도 교사 데이터로 활용 --

예측 4. 온라인 진료
IoT 의료기기가 실용화로

의사와 환자 모두에게 온라인 진료가 친숙해진다---. 2021년은 그 기반이 정비되는 해가 될 것이다. 온라인 진료의 초진에 관한 새로운 실시 규정이 마련되어 온라인 진료를 적용할 수 있는 환자가 늘어날 전망이다. 2022년 이후의 진료 보수 개정을 앞두고 온라인 진료의 유효성을 나타내는 증례가 축적되고 원격 진료를 지원하는 IT 제품 서비스의 개발이 추진된다.

온라인 진료는 의사가 화상 통화를 이용해 자택에 있는 환자를 진료하는 것이다. 환자는 통원 부담과 대기 시간을 줄일 수 있다.

의사와 환자가 대면 진료 외에도 온라인 진료라는 새로운 선택지가 생김으로써 양자의 연대가 강화될 것으로 기대되고 있다. 일반적으로, 환자가 내원하지 않으면 치료가 중단되는 경우가 대부분이다. 진찰 부담이 적은 온라인 진료를 효율적으로 활용할 수 있다면 환자의 치료가 중단되는 일을 방지할 수 있을 것이다.

현재 온라인 진료는 대면 진료에 비해 진단할 수 있는 내용이 한정되어 있다. 이에 대해 의사 겸 디지털할리우드대학 대학원 교수인 가토(加藤) 씨는 “기술이 발전하는 미래에는 자택에 설치한 IoT 의료기기를 활용해 의사가 원격으로 진단할 수 있게 될 것이다”라고 전망한다.

기술의 실용화에 착수한 기업도 있다. 헤카바이오디지털헬스(도쿄)는 청진기나 체온계, 혈중 산소포화도를 측정하는 펄스옥시미터를 탑재한 원격 진단 보조용 소형 의료기기에 대해 일본에서의 승인 취득을 목표로 하고 있다.

-- 코로나19로 인지도 향상 --

예측 5. 디지털 트윈
국토의 ‘쌍둥이(트윈)’, 본격적인 활용으로

IoT나 시뮬레이션 등을 이용해 물리 공간의 환경을 가상 공간 상에서 재현하는 ‘디지털 트윈’. 그것을 일본의 국토에 적용해 도시 개발이나 방재, 관광 등에 유용하게 활용하는 프로젝트가 2021년에 가속화된다. 기반 정비를 추진해 2022년도부터 행정이나 기업이 본격적으로 활용할 수 있도록 한다. 일본에서의 디지털 트윈 활용의 기폭제가 될 전망이다.

디지털 트윈은 실시간으로 높은 정밀도의 시뮬레이션을 실시할 수 있다는 점에서 제조업의 제품개발과 생산설비의 유지보수 등에서의 활용이 시작되었다. 앞으로는 제조업 외에도 활용의 폭이 넓어진다. 그 중에서도 주목을 받고 있는 것이 국토교통성이 정비를 추진하고 있는 연계 데이터를 기반으로 하는 ‘국토 교통 데이터 플랫폼’이다.

예를 들면, 도시의 인파 데이터를 해석해 재해 시의 피난 경로를 결정하거나 일조량이나 바람 등의 기상 데이터를 해석해 히트 아일랜드(열섬) 대책을 검토하는 등의 활용을 예상하고 있다. 민간기업이 자사의 데이터와 연계해 업무의 효율화나 서비스 개발 등에 활용하는 것도 가능하다.

구체적으로는 지도 데이터에 구조물이나 지반 데이터를 위치정보로 연결시킨 ‘인프라 데이터 플랫폼’을 베이스로, 교통이나 인파, 물류와 같은 경제활동의 데이터와 기상이나 재해와 같은 자연현상의 데이터를 추가함으로써 미래 예측 등의 시뮬레이션을 가능하게 해준다. 플랫폼 안에서 모든 데이터를 보유하는 것이 아니라, API를 통해 민관의 다양한 데이터베이스와 연계하는 시스템을 준비하고 있다.

예측 6. MaaS (Mobility as a Service)
코로나 사태를 맞아 방향 전환

공공 교통기관 등 이동에 관련된 모든 서비스를 IT로 결합해 편리성을 높이는 MaaS(통합 이동 서비스). 일본에서 2018년경부터 본격화된 MaaS는 2020년 코로나19 사태로 인해 이동의 수요 자체가 줄어들어 정체를 피할 수 없게 되었다. 수요에 대한 빠른 회복이 불확실한 가운데, 이동 이외의 서비스를 추진하는 등, 2021년에는 방향 전환을 통한 반격의 움직임 시작된다.

일본 MaaS의 대표적인 예는 오다큐(小田急)전철의 ‘EMot(에모트)’이다. 스마트폰으로 목적지를 입력하면 경로를 검색할 수 있다. 철도 및 버스뿐 아니라, 제휴처인 도코모·바이크 셰어의 자전거 셰어도 포함한 다양한 이동 수단을 제안하고 있다.

일부 서비스에 대해서는 즉석에서 티켓을 예약∙구입해 전자티켓 화면을 직원에게 보여주면 이용할 수 있다. 도요타자동차가 후쿠오카(福岡) 현과 요코하마(横浜) 시 등에서 전개하는 ‘my route(마이 루트)’나, 도쿄 급행 전철과 JR동일본이 시즈오카(静岡) 현에서 전개하는 ‘Izuko(이즈코)’ 등도 기본적인 기능은 같다.

-- 생활 서비스에 활로 --

예측 7. 6G
10년 후의 패권을 향해 신호탄을 쏜다

제5세대 이동통신 시스템(5G)의 일본에서의 상용 서비스는 2020년 봄에 막 시작되었다. 그러나 세계에서는 벌써부터 그 다음인 제6세대 이동통신 시스템(6G)의 연구개발이 활발해지고 있다. 통신기술은 거의 10년마다 세대 교체가 되고 있다. 2021년에는 6G의 2030년대의 실용화를 위한 산·관·학 차원의 기술 경쟁이 본격화된다.

통신 서비스는 원래 사람과 사람 간의 커뮤니케이션을 뒷받침하는 역할을 담당해 왔다. 그것이 현재의 5G에서는 공장의 자동화나 원격 의료, 자율주행 등 산업을 지지하는 사회 기반으로서의 성격이 강해졌다. 그리고 6G 시대가 도래했다. 총무성이 2020년 6월에 발표한 'Beyond 5G 추진전략 ~ 6G로의 로드맵 ~'에 따르면, 현실세계와 사이버공간의 데이터 교환이 비약적으로 증대한다. 이를 뒷받침하기 위해 6G에는 5G를 크게 웃도는 스펙이 요구되고 있다.

예를 들어 통신 속도는 5G의 10배가 목표다. 일정한 구역에서 기지국에 동시에 접속할 수 있는 기기의 수도 5G의 10배를 목표로 한다. 한편, 데이터를 송수신할 때의 지연 시간은 5G의 10분의 1로 단축된다.

-- 자율성 및 확장성도 갖춘다 --

예측 8. MEC (Multi-access Edge Computing)
게임 및 VR이 활발하게 움직인다

2021년 이후, 기존보다 훨씬 활발하게 반응하는 게임이나 영상 전달, 멀미하지 않고 몰입할 수 있는 VR(가상현실)/AR(증강현실) 콘텐츠 등이 등장할 전망이다. 공장의 스마트화 등도 한층 더 진전될 가능성이 있다.

이와 같은 변화를 뒷받침하는 것 중 하나가 MEC(Multi-access Edge Computing)이다. 모바일 시점에서 본 엣지 컴퓨팅 기술로서, 단말기 측(엣지)에 서버를 분산 배치해 처리하는 아키텍쳐(Architecture)를 가리킨다. 클라우드에서 실행해 온 처리를 단말기에 물리적으로 가까운 엣지(휴대통신 사업자에게는 기지국 등)에서 실행함으로써 부하 분산이나 처리 지연 단축 등을 기대할 수 있다. MEC 활용이 기대되는 분야로서 화상 분석이나 위치 정보, IoT 및 VR/AR, 자율주행 등이 있다.

-- 5G가 엣지에 일으키는 2가지 변화 --

예측 9. 분산형 ID (DID)
GAFA에게 의존하지 않는 ID 관리로

졸업한 대학 명은 밝히지 않고 졸업한 사실만을 증명한다, 주소를 밝히지 않고 도내 거주라고 증명한다---. 그런 ID(식별자) 관리가 가까운 미래에 실현된다. 개인이 이용하고 있는 서비스에 의존하지 않는 ID 기술로, 자신의 정보를 필요한 범위 내에서 제시할 수 있는 분산형 ID(Decentralized Identifier, DID)다. 마이크로소프트 등이 오픈 소스 실장을 개발 중이며 2021년에는 주목도가 높아질 전망이다.

현재, 개인이 이용하는 Web 서비스의 대부분은 개인이 사용하는 메일주소를 ID로 하고 별도 패스워드를 설정해 로그인 한다. 서비스 측은 메일 주소를 발행한 조직의 ID를 사용해 패스워드와 조합하여 이용자를 인증하고 있다.

페이스북이나 구글 등이 ID 프로바이더(IdP)가 되어, ‘Facebook’ 등의 어카운트로 다른 서비스(Relying Party)에 로그인할 수 있는 ‘ID 연계’ 시스템도 있다. 그러나 메일 ID나 ID연계에는 IdP가 이용자 정보를 중앙집권적으로 관리하는 측면이 있다. IdP가 이용자의 허락을 바탕으로 접속 이력을 수집해 광고 표시 등에 이용할 수 있을 뿐 아니라, 부정 이용이나 정보 누설의 리스크도 있다.

그에 반해 DID는 암호 기술을 이용하며, 제3자의 IdP 등에 의한 인증 없이 이용자가 본인이라는 것을 증명할 수 있다. 이용자가 공개키 기반의 암호방식을 이용해 소프트웨어로 ID를 발행할 수 있다.

예측 10. BMI (Brain Machine Interface)
이어폰 타입으로 뇌파가 친숙해진다

2021년에는 뇌 정보의 활용이 보다 친숙해질 것이다. 뇌와 기계를 연결해 뇌의 정보를 읽어내거나 반대로 뇌에 정보를 전송하는 기술인 BMI(브레인 머신 인터페이스)의 발전이 그 배경에 있다.

2020년 8월에는 미국 테슬라 CEO인 일론 머스크 씨가 창업한 뉴럴링크(Neuralink)가 두개골에 삽입하는 타입의 BMI ‘LINK’를 선보였다. LINK는 배터리로 구동해 장착자에게 거의 위화감을 주지 않고 뇌 정보를 읽어낼 수 있다고 한다. 발표회에서는 LINK를 뇌에 심으면서 건강하게 움직이는 돼지의 뇌 정보를 모니터에 비추는 데먼스트레이션을 실시. 인간의 뇌에 LINK를 삽입해 생각만으로 자동차나 TV 게임을 조작하는 것을 목표로 한다.

미국의 페이스북도 BMI에 대해 야심 찬 속내를 드러내고 있다. 2019년 9월에 BMI를 개발하는 스타트업 기업인 미국의 컨트롤랩(CTRL-lab)을 인수. 컨트롤랩이 개발하는 BMI는 손목 밴드형으로, 페이스북은 이것을 이용해 화면을 건드리지 않고 SNS(소셜·네트워킹·서비스)를 조작할 수 있도록 할 생각이다.

-- 저항감이 없는 비(非)침습형 --

 -- 끝 --

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