이징머신(Ising Machine)의 다양한 활용

‘데이터 민주주의 사회'의 탄생으로

‘이제부터는 IoT 시대가 된다’라는 말을 들은 지도 벌써 10년. 그러나 일본에서는 IoT 세계가 확산되었다고 말하기는 아직 이르다. 한편, 최근 1년 정도에 ‘조합 최적화’를 이용한 디지털 변혁(DX)이 급속하게 확산되고 있어, 도요타 그룹을 포함한 국내 주요 기업의 대부분이 이미 실증 실험에 나서고 있다. 그 주역은 조합 최적화 문제를 푸는데 특화되어 있는 이징머신이다.

2020년부터 이징머신을 이용한 업무개혁 지원 서비스에 대한 관심이 급증해, 거래 기준의 경우는 수백 건, 계약한 안건도 100여건에 달한다. 2019년에 세계 최초로 양자 어닐링(QA)을 포함한 이징머신을 실제 서비스에 이용한 그루브노츠(Groovenauts)의 대표이사 사장인 사이슈 씨는 그 배경으로, 코로나 사태로 DX(디지털 변환)에 대한 관심이 높아진 것과 업무 개혁 내용을 수학적으로 추상화하기 쉬운 이징머신의 등장 타이밍이 일치했던 것을 들고 있다. 

주변에 다수의 센서가 배치되어 매년 1조(兆, Trillion)개가 넘는 페이스로 증가하는 IoT(Internet of Things) 세상이 올 것이라는 주장이 미국에서 등장하기 시작한 것은 2010년 전후. 구조화 이전의 데이터를 굳이 모아두는 빅데이터 및 IoT의 ‘전신’이라고 할 수 있는 M2M까지 포함하면 20년에 가까운 시간이 흘렀다.

그러나, 적어도 일본에서는 IoT세계가 도래했다고는 말할 수 없는 상황이다. 반도체 공장 등 일부 첨단 공장에서는 센서에 의한 감시가 보급되어 있지만, 일반 공장, 혹은 기업 활동이나 우리의 생활 속에 인터넷에 연결되는 센서가 다수 보급되었다고는 말하기 힘들다.

그럼에도 유력 기업들이 원하는 이유

IBM의 게이트형 상용 양자컴퓨터가 일본에 상륙했다. 큐비트 수가 27개로 적어 아직 무력한 존재라고 할 수 있다. 그럼에도 불구하고 도요타자동차나 소니 그룹 등이 응용을 위한 연구를 시작하고 있다.

도쿄대학과 일본 IBM은 7월 27일, ‘IBM Quantum System One’을 가와사키 시에서 가동시켰다. 도쿄대학이 사무국을 맡고 있는 ‘양자 이노베이션 이니셔티브 협의회(QII)’에 참가하면 이용할 수 있다고 한다. QII에는 도요타자동차와 미쓰비시UFJ파이낸셜그룹(MUFG), 소니그룹, 히타치제작소, 미쓰비시케미컬 등이 이름을 올리고 있다. 정회원 회비는 공동 연구 계약 등을 포함해 5,000만엔 이상이다.

이번에 가동된 IBM Quantum System One의 큐비트 수는 27개로 적으며, 오류 수정도 할 수 없는 무력한 존재라고 할 수 있다. 그럼에도 유력 기업들이 이 양자컴퓨터를 이용하고 싶어 하는 이유는 2가지이다. 하나는 지금은 오류 정정을 할 수 없지만 가까운 미래에 큐비트가 증가해 실용적인 성능을 발휘할 수 있을 가능성이 있다는 것. 또 하나는 각 기업들이 경쟁에 앞서 ‘양자 네이티브’라고 불리는 인재를 육성하기 위해서이다.

IBM는 가까운 미래에 큐비트들을 ‘벌집 구조와 같은 육각형 격자 모양으로 접속함으로써 노이즈를 억제하며 큐비트를 늘릴 수 있을 것’(일본 IBM의 도쿄기초연구소 부소장인 오노데라 기술이사)으로 보고 있다. 2023년에는 1,121큐비트의 양자컴퓨터를 투입할 계획이라고 한다. 도쿄대학의 이모토 특명 교수는 27큐비트로도 고전 컴퓨터보다 고속으로 풀 수 있는 계산 문제가 존재할 가능성을 지적. 또한, “1121큐비트가 달성되면, 양자컴퓨터가 아니면 풀 수 없는 문제의 종류가 증가할 것으로 예상된다”고 말한다.

닛폰도로, ‘슈퍼 PET 아스콘’ 개발

일본 최대 규모의 물류시설 주변에 폐 패트병을 섞은 고내구성 포장이 채용되었다. 통상적인 아스팔트 포장과 사용하는 기계는 같으며 연속적으로 시공이 가능하다. 조기에 교통 개방이 가능하므로 도로 처리 등을 검토할 필요가 없다.

-- 통상의 아스팔트와 시공 기계는 다르지 않다 --
준공을 눈앞에 둔 물류시설 ‘GLP ALFALINK 사가미하라I’의 부지에서 심야에 폐 패트병을 혼합한 아스팔트 혼합물을 깔고 있었다. 닛폰도로(日本道路)가 개발한 고내구성 포장 ‘슈퍼 PET 아스콘(아스팔트 콘크리트)’이다. 내구성이 있는 반가요성 포장과 동등 이상의 성능을 갖는다. 표층의 색상은 일반 아스팔트 포장과 거의 같아 분간이 되지 않는다.

물류시설의 주변을 주행하는 트럭 등 대형차가 저속으로 핸들을 꺾거나 일시 정지를 하는, 이른바 포장이 손상되기 쉬운 장소에 채용하고 있다. 해당 시공 면적은 약 7000㎡다. 현장당 슈퍼 PET 아스콘 사용량은 지금까지 최대 규모다. 표층 부분에 500밀리리터의 폐 페트병 10만 5,000개를 사용한다.

환경을 고려한 아스팔트 포장임은 두말할 나위도 없다. 그 외에 시공성에도 특별한 장점이 있다.

Data Security Law of China

중국의 ‘데이터 안전법’은 중국 국내에서 실시하는 모든 데이터 처리에 대해 적용되는 법률이다. 데이터 보안법이라고도 불린다. 21년 6월 10일에 열린 전국인민대표대회(전인대, 국회에 상당) 상무위원회에서 가결되었다. 9월 1일에 시행한다.

'데이터 처리'에는 수집, 보존, 사용, 가공, 이전, 제공, 공개를 포함하며, 데이터에 관한 모든 처리가 데이터 안전법의 적용 대상이 된다. 중국 국내의 지방자치단체나 기업 등은 업무상 생성∙수집한 데이터와 그 보안에 대해 책임을 진다고 한다. 데이터 안전법에서는 대상으로 하는 데이터의 구체적인 예로서 공업, 통신, 교통, 금융, 자원, 헬스케어, 교육, 기술 등을 들고 있으며, 이들 데이터가 중점적인 감시 대상이 될 전망이다.

‘국가의 주권이나 안전에 위해를 끼치는 위반’에는 최고 1,000만 위안(약 1억 7,000만 엔)의 과태료를 부과하도록 규정하고 있다. 그 밖에도 벌칙으로서 업무정지, 영업허가의 취소나 형사소추의 가능성을 포함하고 있다. 중국 국외에서의 데이터 처리에 대해서도 ‘중국의 국가∙국민의 권익을 해하는 것은 법적 책임을 추궁 받는다’라고 했다.

21년 8월 상순 시점에서는 어떤 행위가 데이터 안전법에 위반되는지 구체적인 예가 제시되어 있지 않다. 그러나 데이터 안전법에서의 책임 소재는 일본의 일반적인 생각과 약간 다르다고 지적하는 소리도 있다.

표현력 풍부한 음성합성 기술을 오픈 소스화

미국 NVIDIA(엔비디아)가 표현력 풍부한 음성을 합성하는 기술을 개발했다. 특정 개인의 음성을 기반으로 학습시키면, 임의의 텍스트 데이터를 그 사람의 목소리로 음성화할 수 있다. 또는, 특정인의 음성을 학습시켜 다른 사람의 목소리로 바꿀 수 있다. 여배우 같은 목소리의 휴먼머신인터페이스(HMI)를 만들 수도 있다. 차량 탑재의 대화형 HMI에 적용하면 보다 풍부한 고객체험(DX)을 할 수 있을 가능성이 있다.

기존 기술로 합성된 음성은 단조롭고 인간처럼 복잡한 리듬이나 억양을 추가한 것이 아니라 자연스러운 음성과는 거리가 멀었다. 엔비디아의 Vice President of Applied Deep Learning Research(딥러닝 응용연구 담당 바이스 프레지던트)의 브라이언 씨에 따르면, “(음성합성 모델의 학습 시에 사용하는 음성 인식 모델에) 자연스러운 음성을 인식할 수 있는 모델이 없었다”는 것이 그 요인 중 하나였다.

“음성에 리듬이나 피치, 강약이 존재하면 다양성이 늘어나, 음성 인식 모델이 말을 알아듣기 어려워진다. 그런 이유로, 기존에는 모노톤의 음성을 학습에 이용하고 있었다”(브라이언 씨). 최근에 자연스러운 음성을 인식할 수 있는 모델이 등장함으로써 학습 데이터도 고도화될 수 있게 되었다. “다양성이 풍부한 학습 데이터로 교육함으로써   감정을 이해한 후에 음성합성을 실시하는 단계를 밟을 수 있게 되었다”(브라이언 씨)라고 한다.

Technologies for Sustainable Cities & Mobility

MESSAGE
지속 가능한 미래를 위한 모빌리티를
- 사람들의 생활을 지원하는 철도와 빌딩시스템 -

CONCEPT
지속 가능한 사회를 지원하는 탄소중립의 실현으로
- 히타치의 환경 전략과 모빌리티 분야의 대응 -

ACTIVITIES
디지털 기술로 가속하는 철도시스템의 변혁
- 지속 가능한 사회를 지원하는 철도의 자세를 모색하다 -

REPORT
계승되는 기술로 개척하는 철도의 미래
- 히타치제작소 가사도사업소 100년의 발걸음 -

밀리파, RIC, SmartNIC, 클라우드화, MEC 등

5G 혁명은 하루 아침에 이루어지지 않는다. 기업의 DX, 그리고 통신사업자 자신의 DX를 가속시키기 위해, 5G의 인프라는 오늘도 착실하게 진화를 거듭하고 있다. 그러면 5G의 인프라는 현재 어떠한 이노베이션에 도전하며, 어디를 지향하고 있는 것일까? 밀리파, RIC, SmartNIC, 클라우드화, MEC 등을 테마로 5G의 인프라의 최신 상황을 심도 있게 가이드한다.

Part.1 밀리파 선진국을 목표로 – Area 구축의 룰이 계속 등장
Part.2 5G RAN의 두뇌 ‘RIC’ -- 무선 Access가 새롭게 획득하는 지성을 철저 해부
Part.3 NEC∙후지쯔의 ‘한 수’ – 격변하는 5G 인프라, 일본의 호기?
Part.4 vRAN의 최고 난관에 도전 – SmartNIC가 변화시키는 텔레컴 인프라
Part.5 5G 망을 AWS/ Azure로 – Public Cloudfh 이전이 시작
Part.6 SaaS형 Core로 지역 BWA – Local 5G도 겨냥한 Wireless
Part.7 MEC 의 현재와 미래 – 용도 개척과 고도화가 동시 진행