엔비디아 테슬라, 신종 플루 바이러스 연구에 활용된다

엔비디아(CEO 젠슨황, www.nvidia.co.kr)는 독일 함부르크에서 개최중인 국제슈퍼컴퓨팅희의(Internatioanl Supercomputing Conference)에서 엔비디아? 테슬라(Tesla)? GPU가 신종 인플루엔자A 바이러스(H1N1) 유행을 예방하기 위한 연구에 활용되고 있다고 밝혔다.

▲ 엔비디아 테슬라 GPU가 탑재된 영국 브리스톨 대학의 컴퓨팅 클러스터

그간 H1N1 퇴치의 가장 큰 어려움은 타미플루?(oseltamivir)와 리렌자?(zanamivir) 등의 치료제를 무력화시키는 바이러스 변종이 예기치 않게 자주 등장한다는 데 있었으며, 이에 엔비디아 테슬라를 활용한 컴퓨터 시뮬레이션으로 이러한 난국의 타개책이 될 것이라고 엔비디아측은 밝혔다.

영국 브리스톨 대학(University of Bristol)과 방콕 반솜데즈차오프라야 라자바트(Bansomdejchaopraya Rajabhat) 및 출랄롱코른(Chulalongkorn) 대학의 연구진은 컴퓨터 시뮬레이션을 활용해 H1N1 변종이 어떻게 바이러스 건효소의 화학 및 생물학적 구조역학을 변화시키는지 관찰했고, 최초로 기존 치료제의 내성기전을 밝혀냈다. 이번 성과를 통해 바이러스 변종을 치료할 억제제를 신속히 개발하고, 장래 발생할 수 있는 H1N1 유행의 치사율을 줄일 돌파구를 찾을 수 있을 것으로 기대된다.

▲ H1N1 바이러스 (이미지 출처 : 미국 질병관리본부)

연구진은 고성능 엔비디아 테슬라 GPU를 갖춘 소규모 클러스터로 앰버(AMBER) 분자동역학 어플리케이션을 이용한 첨단 시뮬레이션을 가동하여 CPU 단독 클러스터 사용 대비 절반의 시간과 5분의 1에 불과한 서버 수로 H1N1 내성기전을 밝혀낼 수 있었다. 총 10개의 시뮬레이션을 완료하는 데 약 1개월이 소요되었는데, 이는 CPU 단독 시스템에서는 2개월이 걸릴 작업이다.

이번 연구 성과에 대한 상세한 논문은 세계적인 생화학 전문지인 미국 바이오케미스트리(Biochemistry)지의 최신호에 게재되었다.

영국 연구진의 책임자인 크리스토퍼 우즈(Christopher Woods) 박사는 "4개 노드, 8개 GPU 클러스터로 훨씬 많은 수의 복잡한 시뮬레이션을 신속히 실행 및 반복할 수 있었다"며 "덕분에 모든 대상 바이러스 변종을 철저히 분석, 상세한 정보를 바탕으로 내성기전의 주요 단계를 신속히 파악할 수 있었다"고 밝혔다. 그는 또 "16-24개 CPU의 CPU 단독 시스템으로는 최소 2배의 시간이 걸렸을 일"이라며, "대학 내 다른 연구팀의 수요를 생각하면 2배의 기간 동안 시스템을 독점하는 것은 물리적으로 불가능했을 것"이라고 말했다.

2009년 H1N1 인플루엔자 유행으로 최대 8천9백만 명이 감염되고 18,300명이 사망한 이래[i], 전세계 연구자들은 바이러스 변종에 항바이러스제들이 왜 효력을 발휘하지 못하는지 밝혀내기 위한 연구에 뛰어들었다. 그러나 바이러스 반응은 너무 빠르고 미세하여 연구실 환경에서 포착하기 쉽지 않았다. 그 뿐 아니라 최근까지만 해도 연구자들은 높은 비용의 고출력 슈퍼컴퓨터 없이는 첨단 컴퓨터 시뮬레이션을 시도하기 어려웠다.

엔비디아의 수미트 굽타(Sumit Gupta) 테슬라 비즈니스 시니어 디렉터는 "지금까지 신약 발명과 질병 예방을 위한 컴퓨터 시뮬레이션은 생물학적 체계 연구에 고비용의 대형 슈퍼컴퓨터가 필요했기 때문에 그 사용에 제약이 있었다"며 "이제 작고 합리적인 가격의 GPU 기반 서버를 활용해, 연구기관 내에서 각종 과학 발견을 위한 고성능 시스템을 사용할 수 있게 되었다"고 말했다.

엔비디아는 보다 많은 연구자들이 GPU 가속 시스템을 경험해 볼 수 있도록 GPU 테스트 드라이브(GPU Test Drive) 프로그램을 시작하였다. 전산화학자 및 생물학자들은 원격 호스팅된 GPU 클러스터에서 무료로 GPU 가속 분자동역학 시뮬레이션을 사용해 볼 수 있다. 등록 및 상세 정보 안내는 GPU 테스트 드라이브 홈페이지(www.nvidia.com/gpu-test-drive)에서 확인할 수 있다.

테슬라 GPU는 엔비디아 쿠다 병렬 컴퓨팅 플랫폼에 기반한 대량 병렬 가속을 가능케 하며, 고성능 컴퓨팅, 컴퓨터 과학 및 슈퍼컴퓨팅을 위해 설계되어 다양한 과학 및 상업 어플리케이션 구동 시 CPU 단독 방식 대비 훨씬 높은 어플리케이션 가속을 제공한다. 현재 테슬라 GPU는 세계 5위권 슈퍼컴퓨터 중 3개를 가동시키고 있다.

H1N1 예방 연구에 사용 중인 엔비디아 테슬라 GPU에 대한 자세한 정보는 www.nvidia.co.kr/tesla 에서 확인할 수 있으며, 엔비디아 쿠다(CUDA) 병렬 컴퓨팅 아키텍처에 대한 자세한 내용은 www.nvidia.co.kr/cuda 에서 확인할 수 있다.

김종렬 기자 obtain07@noteforum.co.kr

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