엔비디아 테슬라 GPU, 첨단 신경과학 연구에 활용된다

엔비디아(CEO 젠슨황, www.nvidia.co.kr)는 독일의 최대 슈퍼컴퓨팅 자원 중 하나인 율리히 연구소의 율리히 슈퍼컴퓨팅 센터(Julich Supercomputing Centre)에서 신경과학을 비롯한 제반 첨단 과학연구에 엔비디아? 테슬라(Tesla)? GPU를 활용하게 되었다고 밝혔다.

엔비디아와 율리히 슈퍼컴퓨팅 센터는 신경과학, 천문학, 천체물리학, 소재과학, 소립자물리학, 단백질 폴딩 등의 분야에서 차세대 GPU 가속 과학 연구를 진행하기 위해 수 년에 걸친 협업을 진행하기로 했다고 발표했다. 양측은 센터 내에 '엔비디아 어플리케이션 랩(NVIDIA Application Lab)'을 신설하고, 운영 및 인력 보충을 공동으로 진행할 예정이다.

엔비디아 어플리케이션 랩은 유럽 과학계 발전을 촉진하기 위한 시설로서, 유럽 각지의 과학자들에게 최적화 과학 어플리케이션 및 기술 지원을 제공해 GPU 가속 슈퍼컴퓨팅 파워를 활용할 수 있게 한다는 계획이다.

엔비디아의 스티브 스콧(Steve Scott) 테슬라 담당 최고기술경영자(CTO)는 "율리히는 유럽에서 가장 영향력 있는 슈퍼컴퓨팅 시설 중 하나로, 과학 분야 최고의 난제들을 해결해 온 혁혁한 전적이 있다"며, "GPU의 혁신 기능에 초점을 맞춘 새로운 어플리케이션 랩을 통해, 율리히는 차세대 과학 발견을 선도하는 세계 최고 기관 중 하나로서 그 위상을 더욱 굳건히 하게 될 것"이라고 말했다.

▲ GPU 활용 고화질 두뇌 모델 렌더링

인간 두뇌의 비밀을 풀기 위한 신경과학 연구는 율리히 연구소가 가장 집중하고 있는 분야 중 하나로 율리히 슈퍼컴퓨팅 센터는 첨단 신경과학 연구에 새로운 방식을 적용해, 자폐증, 다발성경화증, 알츠하이머, 기타 신경질환의 원인 및 치료법을 찾아내고자 애쓰고 있다.

율리히 연구소 소속 율리히 신경과학 및 의학 연구소(Julich Institute of Neuroscience and Medicine)의 INM-1 연구진은 인간 두뇌의 구조적·기능적 조직을 연구하는 팀으로서, 조직학적 두뇌 섹션의 재구성에 엔비디아 테슬라의 GPU 파워를 활용해 최고 50배나 가속하고 있다. 이는 정확하고 사실적인 구조의 고화질 두뇌 모델 렌더링을 위해 필요한 작업으로서, 작업이 완료되고 나면 연구진은 뇌 구조, 기능 및 상호 관계를 이전에는 불가능했던 상세한 수준으로 확인할 수 있게 될 것이라고 엔비디아측은 설명했다.

이러한 모델 구축을 위해 INM-1 연구소의 과학자들은 방대한 양의 데이터를 재구축하고 있으며, 조직학적 섹션(미세조직구조) 화상, 자기공명화상 및 INM-1에서 개발한 첨단 3D 편광이미징(3D-PLI) 기법을 이용한 화상 등이 이에 포함된다. 3D-PLI는 뇌의 각 3D 화소에 섬유계의 방향과 경사에 대한 정보를 제공한다. 장거리에 걸쳐 섬유계를 추적하기 위해 뇌신경섬유지도(tractography) 알고리즘이 적용되는데 이 역시 고성능 GPU가 필요한 작업이다.

INM-1의 디렉터인 카트린 아문츠(Katrin Amunts) 교수는 "성인 두뇌의 세밀한 신경섬유 화상화의 유일한 방법인 3D-PLI를 실시간으로 재구성해 세계 최초의 인간 두뇌 마이크로 지도로 렌더링하는 작업은 전산적으로 매우 중대한 문제를 야기한다"며, "인간의 두뇌에서 신경섬유로 연결된 수십억 개의 신경세포를 상상해 보면, 두뇌 신경망의 정확한 모형을 만드는 작업이 얼마나 복잡한지 짐작할 수 있을 것"이라고 말했다.

율리히 연구소는 이번 신경과학 연구 결과가 엔비디아 어플리케이션 랩의 청사진으로 작용해, 다양한 과학 분야의 첨단 GPU 가속 연구 프로젝트를 촉진하게 되기를 기대하고 있다.

엔비디아 어플리케이션 랩은 이달 말부터 고성능 컴퓨팅 조직인 PRACE 소속 과학자들 등 유럽 전역의 과학자 수백여 명에게 최적화된 과학 어플리케이션 및 기술 지원을 제공해 율리히 슈퍼컴퓨팅 센터의 GPU 가속 시스템을 사용할 수 있게 할 예정이다.

율리히 슈퍼컴퓨팅 센터의 디렉터인 토마스 리퍼트(Thomas Lippert) 교수는 "신설 랩은 기존 및 신규 과학 어플리케이션의 설정 및 최적화 과정을 간소화해 GPU 가속 활용을 가능하게 할 것"이라며, "엔비디아와의 협력으로 수백 명의 연구자들이 GPU 컴퓨팅의 엄청난 파워에 보다 손쉽게 접근해, 각종 연구에서 큰 진전을 볼 수 있을 것"이라고 기대했다.

율리히의 GPU 가속 슈퍼컴퓨터는 율리히 내부 뿐 아니라 외부 연구자들도 사용하고 있다. 일례로, 엔비디아 테슬라 GPU를 갖춘 206개 노드의 율리히 전용 GPU 환경(JuDGE) 시스템을 들 수 있는데 이는 약 240 테라플롭의 피크 성능을 제공한다.

율리히 슈퍼컴퓨팅 센터는 유럽 최고 수준의 성능을 갖춘 슈퍼컴퓨터들을 가동하고 있다. 이 곳에서 과학자와 엔지니어들은 슈퍼컴퓨팅과 그리드 기술을 활용, 협력 인프라에서 가장 까다롭고 복잡한 과학 및 엔지니어링 문제들을 풀고 있다. 율리히 슈퍼컴퓨팅 센터에 대한 자세한 사항은 www.fz-juelich.de/ias/jsc/EN 에서 확인할 수 있다.

율리히 슈퍼컴퓨팅 센터의 첨단 과학연구에 활용될 엔비디아 테슬라 GPU는 엔비디아 쿠다(CUDA) 병렬 컴퓨팅 플랫폼에 기반한 대량 병렬 가속장치로, 고성능 컴퓨팅, 컴퓨터 과학 및 슈퍼컴퓨팅을 위해 설계되어 다양한 과학 및 상업 어플리케이션 구동 시 CPU 단독 방식 대비 훨씬 높은 어플리케이션 가속을 제공한다. 엔비디아 테슬라 GPU에 관한 더욱 자세한 내용은 www.nvidia.co.kr/tesla 에서 확인할 수 있다.

김종렬 기자 obtain07@noteforum.co.kr

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