반도체 혁신이 새로운 팬데믹을 막을 수 있는 방법

_{Jim Elliott 삼성 반도체} 지난 6개월 동안 세계는 치료법과 백신의 개발, 봉쇄 전략이라는 하나의 목표에 초점을 맞추어왔지만, 코로나19로 인한 위기에 맞서 기술이 이처럼 앞장설 것이라고는 누구도 예상하지 못했다. 일선 대응 인력과 필수 근무자들이 목숨을 걸고 일하는 동안 연구자와 과학자들은 인공지능(AI)에서 해답을 찾고자 했다. 단지 몇 달 만에 컴퓨팅 파워를 크게 개선시키는 새로운 기술이 개발되어 크게 활용되었고, 고성능 컴퓨팅(HPC)에 대한 접근성을 개선했으며 연구 속도를 크게 증가시켰다. AI와 HPC의 활용은 무궁무진해서 치료법을 평가하고 개발하는 것은 물론이고, 잠재적 백신을 만들고, 봉쇄와 해제를 관리하고, 디지털 의료 기록을 분석하고, 액세스를 지원하며, 심지어 더 좋은 마스크 개발까지 지원했다. 삼성 반도체 기술은 코로나19에 맞선 싸움에서 특히 중차대한 역할을 했다. 삼성 기술은 과학자들이 몇 년 전만 해도 불가능했을 속도로 연구를 수행하고 돌파구를 찾도록 도와주는 가장 혁신적인 프로그램과 AI 플랫폼을 구동한다. 삼성 기술이 돋보였던 한 가지 사례로 코로나19 고성능 컴퓨팅 컨소시엄(COVID-19 High Performance Computing Consortium)을 들 수 있다. 이 컨소시엄은 IBM, 백악관 과학기술정책실, 미국 에너지부의 민간 협력 이니셔티브로 코로나바이러스에 맞서 싸우며 연구를 수행하는 그룹에게 HPC에 대한 무료 액세스를 제공한다. 이 컨소시엄은 민간 기업, 국립 실험실, 대학 등의 슈퍼컴퓨팅 리소스를 활용하여 계속 확장되는 HPC 시스템을 만든다. 이 글을 쓰는 현재 이 시스템은 420만 CPU 코어, 43,000 GPU 및 600TB의 새로운 삼성 HBM2 고대역폭 메모리를 갖추었고, 430페타플롭의 처리 능력을 제공한다. 이 엄청난 컴퓨팅 파워를 통해 코로나19를 연구하는 연구자는 수주 또는 수개월이 걸렸던 질문에 몇 시간 또는 며칠 안에 필요한 답을 얻을 수 있다.

컨소시엄의 HPC 시스템을 활용하는 여러 흥미로운 프로젝트 중에 컬럼비아대학교의 ADARC(Aaron Diamond AIDS Research Center)가 있다. ADARC는 단클론항체 치료나 '수동' 면역과 같은 요법에 사용할 수 있는 SARS-CoV-2 중화항체를 개발하기 위해 회복 중인 코로나19 기증자의 중화항체를 연구하고 있다. 노스이스턴대학교의 Ryan Wang이 이끄는 또 다른 연구팀도 HPC 시스템을 활용한다. Wang의 팀은 복잡한 시뮬레이션을 사용하여 인간 접촉과 자발적 접촉 추적이 코로나19 확산에 미치는 영향을 연구하고 있다. 이들의 연구는 바이러스 확산을 봉쇄하기 위해 접촉 추적을 가장 효과적으로 구현하는 방법에 관해 중요한 통찰력을 제공할 수 있다.

삼성의 기술을 활용하는 또 다른 고급 AI 시스템은 Nvidia의 HBM2를 장착한 DGX A100이다. 새로운 삼성 2.4Gbps HBM2를 활용한 이 시스템은 5페타플롭 데이터 센터의 파워를 단일 플랫폼에 통합했다. 최초의 DGX A100 유닛이 2020년 5월에 Argonne National Laboratory에서 작동을 시작했고 코로나19 연구 수행에 사용되고 있다. 삼성 기술을 통합한 또 다른 Nvidia GPU가 영국의 Oxford Nanopore Technologies에서도 사용되어 연구자들이 Plotly에서 실시간 감염율 분석을 위해 단 7시간 안에 전체 바이러스 게놈의 배열 순서를 해독하도록 지원하고, 국립보건원에서는 코로나19 분류 및 바이러스 스파이크 단백질 구조의 재현을 지원한다.

Oak Ridge National Laboratory에서는 HBM2로 구동되는 Nvidia V100 GPU가 매일 수십억 가지의 잠재적 약물 화합물 분석에 사용되고 있다. 3월 초에 Oak Ridge는 바이러스 스파이크 단백질에 결합되어 숙주 세포로의 진입을 억제할 가능성이 있는 77개의 소형 분자 약물 화합물을 식별할 수 있었다. 이와 동시에 Lawrence Livermore National Laboratory에서는 역시 삼성 HBM2가 장착된 AMD MI50 GPU를 사용하여 ‘코로나(Corona)’ 슈퍼컴퓨터를 업그레이드하고 있다. 이 업그레이드로 슈퍼컴퓨터의 최고 컴퓨팅 파워가 거의 두 배로 늘어나게 될 것이고, 코로나19 연구를 지원하는 분자 모델링에 사용되어 항체와 치료법을 위한 소형 분자 모두를 위한 새로운 설계 방식이 탄생할 가능성도 있다.

삼성의 기술을 활용하는 코로나19 연구 프로젝트 목록은 끝도 없을 것 같지만 반도체 기술은 실험실 너머에서도 활약하는 중이다. 예를 들어, 팬데믹으로 인해 환자와 일선 의료 인력 간의 가상 교류를 위한 고대역폭 비디오 스트리밍 수요도 늘고 있다. 삼성은 서버당 더 큰 대역폭과 더 높은 메모리 밀도의 서버용 DRAM 솔루션을 제공하여 이러한 니즈도 충족할 수 있도록 지원한다. 코로나19 팬데믹은 현재 진행형의 위기이며 의료계와 연구계에 큰 어려움을 안겨주고 있다. 삼성과 반도체 산업이 차세대 고급 기술을 신속하게 개발하여 의료 인력과 연구자들을 지원할 수 있어서 매우 기쁘게 생각한다. 이런 기술과 지원이 더 많은 생명을 구하고 팬데믹이 점차 사라지기를 바란다.

당분간 팬데믹은 여전히 맹렬한 기세를 보일 것이므로 여기에 안주해서는 안된다. 그리고 10, 20, 30년 후 미래에 이런 상황이 다시 발생할 위험이 높다는 것도 분명해졌다. 우리 업계는 계속 한계를 뛰어넘어 발전 속도를 높여 다음에는 보다 대비된 모습일 수 있어야 한다. AI가 팬데믹의 예측뿐 아니라 예방까지 도울 수 있는 미래를 상상해보자. 미래에 팬데믹이 발생했을 때 다양한 스펙트럼의 단백질 효소 분해 억제제와 다른 소형 분자 약물로 앞서 나가거나, 코로나바이러스, 에볼라, 독감의 발생 전조에 바로 사용할 수 있는 범용 백신이 배포될 수 있는 미래를 그려보자. 반도체 기술이 계속 발전하면서 이러한 바람은 현실이 될 수도 있다. 삼성반도체와 전체 반도체 업계가 보다 준비되고 회복력 있는 세상을 구축해가는 데 중추적 역할을 할 수 있다고 믿는다.