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인간의 유전자 분석 기술은 점점 복잡해져 가고 있지만, 이를 위한 슈퍼컴퓨터 개발은 점점 더 발전 속도가 느려지고 있습니다. 인텔 같은 기업들도 기존의 방식으로는 무어의 법칙을 유지하기 어렵다고 판단하고 새로운 시도를 하고 있습니다. 다양한 스타트업들이 하고 있는 새로운 시도들 중 레이저를 이용한 컴퓨팅 기술이 주목을 받고 있습니다.



올해 4월 시리즈 A 투자를 받은 Optalysys는 레이저를 이용한 광학 컴퓨팅(Optical Computing)을 개발하는 회사 입니다. 광학 컴퓨팅 기술 자체는 60년대 레이저가 처음 개발될 때부터 등장했던 개념입니다. 레이저 컴퓨팅의 기본 아이디어는 레이저 빔의 빛의 파동을 서로 간섭시켜, 빛의 물리적인 성질을 이용해 연산을 수행하고 그 패턴을 통해 연산 결과를 저장하는 것입니다. 이후 카메라 센서를 통해 패턴을 읽어내고 이를 기존의 컴퓨터에 넣어줍니다.



2013년 창업한 Optalysys는 10년간 레이저 컴퓨팅을 연구했던 전문가들로 이루어져 있습니다. CEO Nicolas New는 앞으로는 실리콘 기반의 컴퓨팅으로는 무어의 법칙을 유지하기 어려울 것이라며 레이저 기반 광학 컴퓨팅이 성능면에서 월등히 뛰어나다고 주장했습니다. Optalysys에서는 푸리에 변환과 같은 수학적인 함수들을 레이저 빔 안에 내장시켜 기존의 계산 속도를 더 빠르게 해 줍니다. 이러한 광학적인 접근을 통해 기존 컴퓨터에서는 여러 단계를 거쳐야 했던 작업을 병렬적으로 한 단계만에 끝낼 수 있습니다.



레이저 모듈레이터는 프로젝터 내에서 빛을 제어하는 장치로 이전에는 그 가격이 너무 비싸 레이저 장비를 상용화하기가 어려웠습니다. 하지만 Nicolas New는 최근 전자 산업의 발달로 인해 레이저 모듈레이터의 가격이 떨어져 이러한 레이저 기반 컴퓨팅의 상용화가 가능해졌다고 합니다. Optalysys에서는 이런 광학 컴퓨팅 모듈을 기존에 그래픽 카드 연결 포트로 사용되던 PCIe 포트에 연결할 수 있게 출시할 계획이라고 합니다. 일차적으로는 인간의 유전자 분석에 필요한 슈퍼컴퓨터에 적용할 것이고 점차 이를 머신러닝 분야까지 확장해 나갈 계획이라고 합니다.


이렇게 레이저 기반의 컴퓨팅을 개발하는 회사가 Optalysys만 있는 것이 아닙니다. 작년에 창업한 프랑스 스타트업 LightOn에서는 레이저 컴퓨팅으로 머신러닝 연산을 하는 솔루션을 만들고 있습니다. 머신러닝 연산에서는 복잡한 차원의 데이터를 낮은 차원으로 근사할 때 Random Projection라는 과정을 거칩니다. 그런데 이 Random Projection은 필요한 랜덤 매트릭스가 크기가 너무 커서, 저장 공간을 많이 사용하기도 하고 연산 속도도 많이 늦춥니다. LightOn에서는 이 Random Projection에 사용되는 랜덤 매트릭스를 레이저의 랜덤 산란을 이용해 구현하였습니다.



LightOn에서는 프로토타입을 클라우드 서비스 형태로 공개할 계획이라고 합니다. CTO Laurent Dedieu는 이렇게 레이저를 기반으로 한 연산이 더 빠르고, 고품질의 랜덤 매트릭스를 만들어낼 수 있다고 하였습니다. 이와 함께 고전적인 컴퓨터 칩들이 성장에 한계를 느끼고 있는 지금이 새로운 형태의 칩을 개발하기에 가장 적절한 시기라고 합니다. 


이렇게 고전적인 형태의 컴퓨터 칩을 벗어나려는 시도들은 레이저 컴퓨팅 외에도, 양자 컴퓨터, 신경모방 칩(neuromorphic chip)등이 있습니다. 그리고 이런 시도를 상용화하려는 스타트업들도 많이 생겨나고 있습니다. 만약 이런 시도가 성공한다면 몇 년 후에는 하드웨어 칩설계의 판도가 크게 바뀔 수도 있을 것 같습니다.

참고기사

MIT TechnologyReview, "Computing with Lasers Could Power Up Genomics and AI"



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