일년에 두 번, 세계에서 가장 빠른 슈퍼 컴퓨터를 위한 테스트를 진행한다.

일반적으로 수십만 개의 프로세서로 작동하며 엄청난 양의 에너지를 소모하는 슈퍼 컴퓨팅은 주로 질병 치료, 고급 기후 모델링, 단백질 시뮬레이션 등 인류가 직면한 난제에 활용된다.

지난 2년간 미국 써밋(Summit)은 지구상에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터였다. 이번 주 일본 ‘후가쿠(Fugaku)’는 써밋보다 2.8배 빠른 속도로 Top500의 고성능 린펙 벤치마크(HP-L) 측정에서 415페타플롭(petaflops)을 기록했다. 초당 415조 회의 연산을 완료한다는 의미다.

일본은 2011년 K컴퓨터로 1위를 차지했었다. 리켄 연구소(Riken Insitute)와 후지쯔(Fujitsu)가 약 10년에 걸쳐 개발한 후가쿠는 10억 달러가 들었다. 다른 경쟁 업체들 처럼 GPU(Graphics Processing Unit)를 사용하지 않고 모바일 장치에서 일반적으로 사용되는 효율적인 Arm 기반 프로세서를 사용한 최초의 슈퍼 컴퓨터다.

뿐만 아니라, 후가쿠는 기계 학습(machine learning, ML)에서 매우 빠르다.

AI 슈퍼컴퓨터

과거 수퍼 컴퓨터는 주로 군사 및 과학 연구를 처리했다. 후가쿠(Fugaku)는 이미 코로나 바이러스 데이터를 처리해 왔고, ML 알고리즘을 실행하도록 조정하고 있다.

후가쿠에 앞서 써밋(Summit)도 AI를 염두에두고 처음부터 설계됐다. 흐가쿠는 비교할 수없는 AI의 두뇌가 될 것이다. 새로운 측정 방법(HPL-AI)으로 후가쿠는 오늘날의 기계 학습 알고리즘에 사용 된 계산을 1.4 엑사플롭(exaflops)의 속도로 수행할 수 있었다. 이 벤치마크는 세계에서 가장 빠르다. 기존 측정법(HPL-AI가 아닌 HP-L)에 의한 엑사스케일(Exascale) 컴퓨팅은 10년 이상 예상되는 차세대 컴퓨팅 이정표다. 첫 번째 시스템은 내년 또는 다음 해에 예상된다.

기계 학습을 위한 후가쿠는 AI 연구원들이 빠른 속도로 ML 알고리즘을 확장하고 있기 때문에 이는 중요하다. 예를 들어, OpenAI는 최근 GPT-3이라는 자연 언어 처리를위한 방대한 새로운 머신러닝 알고리즘을 도입했다. 이 알고리즘은 1,700억 개의 매개 변수 및 다양한 작업을 배우고 수행할 수있는 기능으로 유명하다.

또한 OpenAI는 MS와 파트너 관계를 맺고 ML 전용 슈퍼 컴퓨터에 자금을 제공하고 구축했다. MS는 세계에서 5번째로 빠른 슈퍼 컴퓨터가 될 것이라고 비공식적으로 주장했다.컴퓨팅 능력만으로도 지속적인 ML 혁신에 연료를 공급할 수 있을지에 대한 논란은 있다.

슈퍼컴퓨터 ‘왕좌의 게임’

군사, 과학 또는 AI에 관계없이 슈퍼 컴퓨터 세계는 여전히 경쟁이 치열하다.중국과 미국은 거의 10년 동안 최고 슈퍼 컴퓨터를 운용해왔다. 미국은 2위로 물러났지만 중국은 ‘썬웨이(Sunway)’ ‘타이우라이트(TaihuLight) 및 ‘티엔허-2A(Tianhe-2A)’ 시스템으로 거의 5년간 최고를 차지했다. 상위 500대 기계 순위에서 중국은 2016년 부터 앞서고 있다. 중국은 226대의 슈퍼 컴퓨터를 보유, 114대를 보유한 미국을 보유 대수에서 크게 앞섰다.

일본은 전체 슈퍼 컴퓨터 상위 500개 기계 중 30개를 보유해 3 위를 차지하고 있다. 시스템 수가 적음에도 불구하고 후가쿠 덕분에 일본은 총 530 페타플롭으로 현재 중국 565 페타플롭과 미국 644 페타플롭에 근소하게 뒤져 있다.

그럼에도 불구하고 후가쿠의 왕좌는 위태롭다. 내년에는 인텔(Intel)과 ANL(Argonne National Laboratory)의 “오로라&크레이(Aurora and Cray)”, AMD와 ORNL(Oak Ridge National Laboratory)의 프론티어(Frontier) 등 2개의 엑사스케일 시스템이 출시될 예정이며, 로렌스리버모어 국립연구소(Lawrence Livermore National Laboratory)의 엘 케피탄(El Capitan)도 3 년 후에 출시 될 예정이다.

중국은 또한 3개의 엑사스케일 시스템을 추가 중이며, 그 중 하나는 내년에 완성될 수 있다.

코로나19

신종 코로나바이러스 대유행으로 리켄 연구소는 2021년 출시일보다 1 년 앞서 후가쿠(Fugaku)를 가동했다. 이 시스템은 치료에 대한 연구뿐만 아니라 바이러스 전염을 매핑하는 데 사용된다.

리켄 전산 과학 센터 소장 마츠오카 사토시는 신종 코로나바이러스 스파이크 단백질에 대한 연구에서 기존 K 슈퍼컴퓨터가 며칠 또는 몇 주 만에 걸린 계산이 후가쿠에서 3시간 밖에 걸리지 않았다고 말했다.

Covid-19 고성능 컴퓨팅 컨소시엄은 바이러스 생물학 연구, 잠재적 치료법, 환자 치료 개선 방법 등 66개 프로젝트에 483 페타 플롭의 41대의 슈퍼 컴퓨터가 동원됐다. Fugaku는 2021년 전면 도입까지 기술적으로는 여전히 테스트 모드다.