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NTT 기술저널_2021.11 특집 (p32~37)

NTT의 3가지 오픈 콜라보레이션
오픈랩, 연구 전략, 연구 커뮤니티

NTT는 일본의 기존 연구소 외에 ‘Upgrade Reality’라는 변혁 목표와 함께 2019년에 NTT Research, Inc.를 미국에 설립했다. 본 특집에서는 새로운 지식, 성과, 발견을 논문 및 공동 연구자와의 공동 특허의 형태로 사회에 공개하고 있으며, 3가지 오픈 콜라보레이션(Open collaboration, 개방형 협업)에 대해 소개한다.

목차

1. NTT Research, Inc. 의 오픈랩(Open Lab)  전략
NTT Research, Inc.가 학술계에 근접한 오픈랩 모델을 채택한 이유를 밝혀, 그 모델이 어떻게 지금까지의 연구 체제 구축에 효과를 발휘하고 있는지에 대해 소개한다.

2. 블록체인 생태계의 안전성, 성능, 지속가능성을 높인다
안전성을 유지하는 새로운 타입의 신뢰를 제공하는 기술로서 주목을 받고 있다. 블록체인 생태계(Blockchain Ecosystem) 의 가능성과 과제에 대해 소개한다.

3. 최적화 문제 해결의 미래: 코히런트 이징머신(Coherent Ising Machine, CIM)
최적화 문제의 새로운 해결사로서 주목 받고 있는 코히런트 이징머신(CIM)의 작동 원리 및 그 성능 평가에 대해 소개한다.

4. 바이오 디지털 트윈(Bio Digital Twin) 연구의 최신 상황
Medical and Informatics Lab의 바이오 디지털 트윈 연구에 관한 연구 체제의 진전 및 국립순환기병센터를 중심으로 한 콜라보레이션에 대해 소개한다.

● NTT Research, Inc. 의 오픈랩 전략

과학 연구를 추진하는 것에는 몇 가지 방법이 있다. 기업은 각각의 독자적인 개별 체제로 연구에 임하는 경향이 있으며, 이에 대해 학술계는 보다 개방적인 공동체제로 연구를 추진하는 경향이 있다. 본고에서는 이 2가지 어프로치를 기조 연구와 응용 연구라는 관점에서 비교한다. 또한 NTT Research, Inc.가 학술계에 근접한 오픈랩 모델을 채택한 이유에 대해 밝혀, 이 모델이 실제로 어떻게 지금까지의 연구 체제 구축에 효과를 발휘하고 있는지에 대해 소개한다.

█ 연구체제에서의 독자적 모델과 오픈 모델
수십 년 전까지 기업은 사내 리소스만으로 연구를 추진하는 것이 일반적이었다.  그 전형적인 사례 중 하나가 Bell Telephone & Telegraph (AT&T)사와 Western Electric사의 엔지니어링 부문을 모체로 하여, 현재는 노키아 벨연구소(Nokia Bell Labs)로 알려진 이 유명한 연구기관은 전자 트랜지스터를 비롯한 획기적인 많은 기술을 창출해왔다.

수 천 건의 특허를 포함한 이런 성과는 벨연구소 직원에 의한 기초물리학과 응용물리학 연구가 결실을 맺은 결과이다. 한편에서는 소규모의 사례 중 하나로, 벨연구소의 전 엔지니어인 칼슨 씨의 연구 결과를 들 수 있다. 그는 그 이후에 자신의 개인적인 연구소에서 ‘제로그라피(Xerography)’라고 불리는 건식복사 기술을 개발해 특허를 취득했다. 트랜지스터와 제로그라피 기술은 20세기에 상당히 규모가 큰 사업으로 성장했다.

그러나, 현재 대부분의 미국 기업은 자율주행이나 심층 신경망(Deep Neural Network, DNN)을 기반으로 한 인공지능(AI) 등 기초연구가 아닌 제품 및 서비스의 응용 연구에 중점을 두고 있다. 기초 연구는 앞으로 다양한 제품이나 서비스로서 형상화될 가능성이 있으나, 유익한 결과를 달성하기 위해서는 상당히 긴 시간이 걸리며, 또한 연구 개발 과정에서는 많은 리스크를 상정할 필요가 있어, 반드시 단기적인 ROI(Return of Investment)에 기여할 수 있는 것은 아니다.

NTT는 일본의 기존 연구소에 더해 ‘Upgrade Reality’라는 변혁 목표와 함께, 미국에 NTT Research, Inc.을 설립했다. NTT는 기초연구를 추진함으로써 미래에는 전혀 새로운 비즈니스 가치를 창출할 수 있을 것으로 생각한다. 연구소를 운영하는데 있어서, NTT Research, Inc.가 적합하다고 생각되는 연구자들을 모두 직접 채용해 기초연구를 추진한다고 한다면, 논리상으로는 연구를 통해 얻을 수 있는 새로운 지식과 발명권을 점유하는 것도 가능하다.

그러나, 당사는 별도의 길을 선택했다. 앞으로의 세대가 직면할 많은 과제는 지극히 복잡하며 밀접하게 관련되어 있다고 생각한다. 예를 들어, 의료가 지향하는 목표 중 하나는 환자를 질병으로부터 회복시켜 건강을 용이하게 유지할 수 있게 하는 것이다. 각 환자의 체질은 서로 다르기 때문에 앞으로는 각자에게 맞는 정확한 의료를 제공하는 것이 바람직하다고 생각된다.

각 환자에게 적합한 정밀한 의료를 목표로 한다면, 의학적 지식뿐만 아니라, 생물학적 지식 등이 필요해지며, 또한 신약 개발, 센싱, 빅데이터 분석, 치료 재료 등에 관한 지식도 필요하게 된다. 정밀한 의료를 제공하기 위해서는 이런 기술의 정밀도를 높일 필요가 있다.

따라서, 가능한 한 많은 지견, 경험, 영지(英知)를 획득하며, 정밀한 의료 및 양자컴퓨터 등의 연구에 대한 리스크를 관리하기 위해 당사인 NTT Research, Inc.는 오픈랩 전략이 최적화된 방법이라고 판단했다. 이 오픈랩 전략의 어프로치는 단기적인 제품 개발을 목표로 하는 기업의 연구보다, 학술 연구나 정부 지원의 연구에 가깝다고 생각된다.

연구를 추진하는 대학은 공개적으로 과학적 발견을 목표로 하며, 그 발견을 연구자 간에 공유하여 서로 평가함으로써 연구의 진전을 꾀하고 있다. 대학에서의 공통된 연구 목표는 새로운 근본 지식을 찾아내는 것이다. 정부 주도의 연구에는 보다 구체적인 목표가 설정되는 경우가 있지만, 사회적인 이익을 위한 집단적인 대처이기도 하다. 복수의 대학과 협력해 인터넷의 개발을 추진한 미국방위고등연구계획국(DARPA)이 그 대표적인 예이다.

NTT Research, Inc.는 ‘Upgrade Reality’의 비전을 제시해, ‘심혈관 바이오 디지털 트윈(CV BioDT)’ 및 ‘광학 기술에 입거한 양자컴퓨팅 시스템(코히런트 이징머신: CIM) 등의 목표를 설정해 왔다. 우리의 비전과 목표로는 인간의 복제를 사이버 공간 상에서 실현하는 바이오 디지털 트윈과 각각의 환자에게 맞는 정밀한 의료 및 새로운 양자컴퓨팅을 통해, 보다 개별화된 신약 개발 등 미래의 사회 문제의 일부를 해결하는 것으로 이어지는 기술 개발을 실현하고자 한다.

이러한 높은 목표를 실현하기 위해서는 한 곳의 기업 안에서 연구하는데 그치는 것이 아니라, 외부로 눈을 돌려 세계의 다른 연구 기관과의 공동 연구 프로젝트를 주축으로 하는 오픈랩 전략을 도입하는 것이 반드시 필요하다고 사료된다. 우리는 새로운 지식, 성과, 발견을 논문이나 공동 연구자와의 공동 특허로서 사회에 공개하고 있다. 또한, 오픈랩의 멤버에 대해 논의하는 기회를 제공함으로써, 다양한 시점을 도입해 각 연구자의 아이디어를 더욱 펼치는 역할을 해내려고 한다.

█ 오픈소스 커뮤니티와 NTT Research, Inc.의 오픈랩
어떤 의미에서는 당사의 연구 방식이 오픈소스의 소프트웨어 개발 방식과 비슷하다고 생각될 수 있다. 이 오픈소스 개발에서는 우선, 개인이나 작은 커뮤니티가 비전과 목표를 가지고 코딩을 시행해 세상에 제공해 나간다. 이 대응 방식의 가치에 눈을 뜬 개발자 및 유저 수가 늘어난다면, 커뮤니티는 확대되어 코어 소프트웨어의 개발자뿐 아니라, 어플리케이션 개발자도 팀에 참가할 수 있게 된다. 커뮤니티 멤버가 제안하는 지식 및 아이디어를 통해 코드는 개선되며, 그 자치 또한 보다 상승하게 된다.

Physics and Informatics(phi) Lab의 코히런트 이징머신(CIM)의 연구그룹은 이와 비슷한 대책을 시행해 왔다. 2019년에 소수의 직원에서 시작한 CIM 그룹은 1년차에 6곳의 대학 및 1곳의 국립연구기관, 1곳의 스타트업으로 구성된 공동 연구 파트너를 손에 넣어, 광학 베이스의 양자컴퓨터의 이론 및 하드웨어 연구를 추진했다.

2년차에 이 커뮤니티는 12개의 대학, 1곳의 국립연구기관, 1곳의 스타트업인 14개 조직과의 제휴로 확대해, 공동 연구자를 포함한 60명 이상의 멤버로 성장했다. 현재는 압축 센싱, 신약 개발, 인공·생물학적 뇌과학 등, CIM 어플리케이션을 연구하고 있는 과학자를 포함해 NTT Research, Inc. 사원의 연구자 및 공동 연구자를 채용해 새로운 돌파구로 거듭나려 하고 있다.

PHI Lab처럼 Medical and Informatics(MEI) Lab에서도 명확한 비전을 기반으로 한 연구개발을 추진하고 있다. MEI Lab의 비전은 앞에서 말한 사이버 공간에서 구축된 인간의 가상 복제인 바이오 디지털 트윈의 실현이다. 현재, 최초의 대처로서 심혈관 계통을 중심으로 한 CV Bio Digital Twin의 개발을 추진하고 있다.

또한, MEI Lab은 실제의 인체로부터 많은 생체 정보를 입력할 수 있는 매립형 전극과 리모트 센싱에 관한 연구에도 도전하고 있다. PHI Lab과 같이 MEI Lab도 연구를 몇 가지 요소로 분해하여 파트너와 함께 커뮤니티를 형성하여 연구개발을 추진하고 있다. 주요 파트너로서 일본의 국립순환기병연구센터 및 뮌헨공과대학이 참가하고 있다.

암호에 관한 주요 국제회의에서의 논문 발표 건 수에서 볼 때, Cryptography and Information Security(CIS) Lab은 암호 분야의 세계적 리더가 되었다고 할 수 있겠다. CIS Lab은 많은 논문을 발표해 나가는 과정에서 PHI Lab이나 MEI Lab과는 조금 다른 접근을 시도하고 있다. CIS Lab도 복수의 대학과 공동연구 계약을 정식으로 체결하고 있으나, 계약을 시행한 파트너뿐만 아니라, 다른 대학 및 경우에 따라서는 기업의 연구자들과도 소규모 연구의 커뮤니티를 만들어 공동 연구를 추진하고 있다.

CIS Lab의 암호연구팀의 연구는 학술적이며 이론적인 요소가 강한 반면, 블록체인팀은 응용 연구의 영역인 법률, 프라이버시, 현실적인 문제에 대한 대처도 요구되는 경우가 있다. 암호의 이론 연구는 대상 토픽에 동일한 관심을 가진 연구자들이 논의를 함으로써 깊은 논의가 이루어진다. 이것은 오픈소스(Open Source) 프로젝트의 기점이 되는 소규모의 커뮤니티와 닮아 있는 것으로 보인다. 오픈소스 커뮤니케이션의 멤버는 코드와 문서 작성을 시행하지만, CIS Lab의 연구자는 학술 논문을 집필한다.

연구 대상의 토픽이 기초연구에서 제품 개발과 같은 응용적인 연구로 이행하는 과정에서는 3곳의 Lab의 현재 전략은 변경할 필요가 있을지도 모른다. 그러나 기초연구의 경우, 그 성과는 일종의 공공 재산의 성질로서도 중요하다고 생각된다. 당사의 오픈랩 전략에서는 특허 등의 형태로서 필요한 지적 재산은 파트너와 확보하면서, 동시에 확보한 지견을 논문으로 발표해 나감으로써 보다 공공적인 자산 제공을 통해 사회에 공헌할 수 있는 건전한 방법이라고 할 수 있겠다.

█ 오픈랩의 요건
오픈랩 전략으로 성공을 달성하기 위해서는 몇 가지 요건을 충족시킬 필요가 있다. 자금 조달은 당연히 중요하며, 연구 활동을 가속화할 수 있는 요소 중 하나이다. 그러나, 명확한 비전, 강력한 리더십, 효과적인 팀이 없다면, 이해하기 어렵고 힘든 과제에 맞서는 기초연구에 있어서 자금을 효율적으로 배분할 수 없을 가능성이 크다. 당사는 기초연구를 추진함에 있어서 비전이 가장 중요하다고 생각한다.

‘Upgrade Reality’의 비전 실현을 위해서 과거 2년간 약 40명의 우수한 연구자가 사원으로 채용되었다. 당사는 현 시점의 ‘Reality’를 개선해 현재와 향후의 세대가 직면하는 사회 문제와 업계 문제를 해결하고 싶다고 생각한다. 명확한 비전이 있다면, 올바른 방향으로 연구를 이끌어 갈 수 있다고 확신하고 있다. 그 과정이 순탄하지 않을 수도 있으며, 대부분은 시행착오에 관한 것들이다.

특히 복수의 연구기관이 참가하는 대규모 기초 연구에서는 생각지 못한 발견, 예측하지 못한 실패를 포함한 서프라이즈가 따라붙기 때문에, 연구를 추진하는데 있어서는 어느 정도의 유연성 또한 필요하다고 본다. 기초연구에서는 미지의 사실이나 전혀 새로운 기술에 도전하기 위한 리스크도 동반된다. 큰 비전과 목표를 향해 연구를 분할하여 다양한 파트너 등과 부분적으로 협력해나가는 오픈랩 전략은 이러한 리스크를 관리해, 성공 가능성을 높일 수 있는 하나의 방법이라고 할 수 있겠다.

 -- 끝 --