엔비디아 케임브리지-1(Cambridge-1), 영국 내 가장 강력한 헬스케어 AI 연구용 슈퍼컴퓨터

엔비디아(www.nvidia.co.kr, CEO 젠슨 황)가 영국에서 가장 강력한 슈퍼컴퓨터를 구축한다고 발표했다. 

이른바 케임브리지-1(Cambridge-1)로 명명된 이 슈퍼컴퓨터는 영국 헬스케어 연구진에 제공되며, 인공지능(AI)을 활용해 코로나19 대응을 포함한 의료분야의 시급한 사안을 해결하는데 사용될 예정이다. 

올 연말까지 구축이 완료될 것으로 예상되는 케임브리지-1 슈퍼컴퓨터는 400페타플롭(PF) 이상의 AI 성능을 제공하며, 린팩(Linpack) 벤치마크에서 8페타플롭의 성능을 달성한 엔비디아 DGX 슈퍼POD(SuperPOD) 시스템으로 구성된다. 이는 전세계 상위 500대 슈퍼컴퓨터에서 29위를 기록하고, 저전력 고효율 슈퍼컴퓨터 순위를 나타내는 그린500(Green500) 리스트에서 상위 3위 안에 자리매김할 것으로 예상된다.

케임브리지-1 슈퍼컴퓨터를 연구용으로 사용하게 될 최초의 제약회사 중에는 글락소 스미스클라인(GSK)와 아스트라제네카(AstraZeneca)가 있다. 이 외에도, 가이스&세인트 토마스 영국국가보건서비스(NHS) 파운데이션 트러스트(Guy’s and St Thomas’ NHS Foundation Trust), 킹스칼리지런던(King’s College of London), 옥스포드 나노포어(Oxford Nanopore)가 해당 슈퍼컴퓨터를 사용할 계획이다.

젠슨 황(Jensen Huang) 엔비디아 창립자 겸 CEO는 GPU 테크놀로지 컨퍼런스(GTC) 기조연설에서 “세계에서 가장 시급한 헬스케어 과제를 해결하려면 AI의 역량을 활용할 수 있는 강력한 고성능 컴퓨팅 기술이 필요하다. 케임브리지-1 슈퍼컴퓨터는 영국내 혁신의 허브 역할을 할 뿐 아니라, 더 나아가 영국의 헬스케어 및 제약 분야 연구원들이 발견을 가속화하도록 도울 것”이라고 말했다.

엔비디아는 앞서 케임브리지에 Arm 기반 슈퍼컴퓨터를 갖춘 ‘AI 센터 오브 엑셀런스(AI Center of Excellence)’를 세워 영국 전역의 AI 연구진, 과학자, 스타트업 간에 협력 허브를 조성하겠다고 발표한 바 있다. 이에 따라, 해당 AI 연구센터에서 케임브리지-1 슈퍼컴퓨터가 활용될 예정이며, 추가로 슈퍼컴퓨터를 확대 구축하여 영국의 업계 전반을 지원하게 된다.

케임브리지-1 슈퍼컴퓨터의 네 가지 핵심 목표

케임브리지-1 슈퍼컴퓨터의 주요 목표는 영국의 헬스케어 및 생명과학 연구진의 생태계를 지원하고 더욱 활성화시켜 혁신적인 헬스케어 연구와 발견에 있어 중심 역할을 하는 것이다. 케임브리지-1 슈퍼컴퓨터의 네 가지 핵심 목표는 다음과 같다.

공동산업 연구: 방대한 데이터 크기 때문에 다룰 수 없었던 대규모 헬스케어 및 데이터 사이언스 문제를 해결하여 환자의 치료 성과를 개선하고, 성공률을 증가시키며, 전반적인 의료 비용을 감소시킨다.

대학에 기부되는 연산시간: 엔비디아 GPU 접근시간이 치료제 개발을 위한 특정 연구에 자원으로 기부된다.

AI 스타트업 지원 — 엔비디아는 학습 기회를 제공하고, 스타트업과 협업해 이를 육성하고 AI 툴에 조기 접근의 기회를 지원한다.

미래 AI 실무자 교육 — 이 슈퍼컴퓨터 시스템은 세계최고의 연구자들의 거점 역할을 하고, 차세대 연구자에도 실전 경험을 제공할 것이다.

케임브리지-1 AI 케임브리지-1은 외부의 연구 접근용으로 설계 및 구축된 최초의 엔비디아 슈퍼컴퓨터다. 

케임브리지-1은 엔비디아 멜라녹스 인피니밴드(NVIDIA Mellanox InfiniBand) 네트워킹으로 연결된 80대의 엔비디아 DGX A100 시스템으로 구동되며, 이를 통해 연구진과 학계는 가장 까다로운 AI 교육, 추론, 데이터 과학 워크로드를 규모에 맞게 처리할 수 있게 된다. 기존에 있는 슈퍼컴퓨터를 구축하는 데는 몇 년이 소요됐지만, 모듈형 DGX 슈퍼POD(SuperPOD) 아키텍처를 통해 불과 몇 주 만에 케임브리지-1 슈퍼컴퓨터를 설치하고 운영할 수 있다. 엔비디아는 케임브리지-1에 약 4천만 파운드를 투자할 계획이다.

신약 발굴 연산용 엔비디아 클라라

엔비디아는 엔비디아 DGX에 최적화된 최첨단 툴 모음인 엔비디아 클라라 디스커버리(NVIDIA Clara Discovery)으로 연구진에게 혜택을 제공할 계획이다. 엔비디아 클라라 디스커버리는 이미징, 방사선학, 유전체학 기술을 하나로 결합해 헬스케어의 최대 연산 업무용 AI 애플리케이션을 개발할 수 있도록 돕는다.

엔비디아 클라라 디스커버리에 탑재된 사전 훈련된 AI 모델과 애플리케이션 특정 프레임워크는 연구자들이 타깃 발굴부터 화합물 구축, 대응 개발에 이르기까지 차세대 신약 발견 프로세스를 정의하는 데 도움을 준다.

자연어 처리에서 최신 혁신기술을 사용하면서, 이제 연구진은 생체공학의 특정 언어 모델을 통해 대규모 데이터셋을 구성, 이해, 활성화하며, 문헌을 연구하고, 기존의 치료법과 그 외의 중요한 실제 데이터에 관련한 논문이나 특허를 분류할 수 있다.

영국의 선도조직들의 슈퍼컴퓨터 도입으로 강화되는 헬스케어 연구

업계최고의 제약회사들, 기술 스타트업, 학계와 연구진은 케임브리지-1 슈퍼컴퓨터를 사용해 과학의 저변을 확대하는 단독 및 공동 프로젝트에 환자 관리와 진단, 전세계의 중요한 의약품 및 백신 배포를 향상시킬 계획이다.

다음과 같은 조직들은 AI 기술로 기존의 프로토콜과 관행을 광범위하게 도약을 향해 의료 현대화를 목표로 삼고 있다.

할 배런(Hal Barron) 박사, 글락소 스미스클라인의 연구개발(R&D) 수석과학책임자(CSO) 겸 사장은 “AI와 머신러닝은 과학자들이 이전에는 볼 수 없었던 것을 볼 수 있게 하는 새로운 현미경에 비유할 수 있다. 컴퓨팅에 대한 엔비디아의 투자는 딥 러닝의 파워와 함께 생명과학 산업계의 최대 당면과제를 일부를 해결해 줄 뿐 아니라, 환자들에게 획기적인 의약품과 백신을 지속적으로 전달할 수 있도록 도와준다. 런던에 소재한 GSK의 새로운 AI 연구센터와 함께 이러한 최신 기술들로 영국의 뛰어난 과학자들을 도울 수 있게 되어 매우 기쁘게 생각한다.”

제임스 웨더럴(James Weatherall) 박사, 아스트라제네카의 데이터 사이언스 및 AI 책임자는 " 빅데이터, 슈퍼컴퓨팅, 인공지능을 사용하면서 신약후보물질 타겟 선정에서부터 임상연구, 신약 출시에 이르는 연구개발의 모든 단계에 혁신을 불러올 수 있다."

세바스티안 오셀린(Sebastien Ourselin), 킹스칼리지런던의 생체공학 & 영상과학 학장은 " 최근 AI기술이 발전하며 이미지 인식과 자연어 이해와 같은 복잡한 작업에 점점 더 강력한 모델들을 사용할 수 있게 되었다. 이 모델들은 전례 없던 규모의 연산력으로 각 모델당 수백만 GPU 시간을 단축시키며 이전에는 상상할 수 없었던 성능을 달성했다. 해당 파트너십을 통해 최초로 이러한 규모의 연산성능이 의료 연구에 활용될 예정인데, 이는 환자의 건강과 치료 방법을 완전히 바꿀 것이다.”

이안 압스(Ian Abbs) 박사, 가이스 & 세인트 토마스 영국국가보건서비스(NHS) 파운데이션 트러스트의 최고경영자(CEO) 겸 최고의료책임자(CMO)는 "환자 치료용 AI를 규모에 맞게 구축하는 데 가장 중요한 것은 정확성, 견고성, 안전성이다. AI 연구진은 NHS이 제공하는 가장 크고 포괄적인 데이터 세트, 우리의 임상 전문성, 그리고 데이터를 이해하는데 필요한 컴퓨팅 인프라에 접근할 수 있어야 한다. 이러한 접근방식은 의료 분야에서 AI 구축하는 데 있어서 필요 요소이자 윤리적으로 허용된 유일한 방법이기도 하다. AI 기술의 진보는 환자의 치료 개선으로 이어진다."

고든 상헤라(Gordon Sanghera) 옥스퍼드 나노포어 테크놀로지스 CEO는 "콤팩트한 AI는 우리의 손안에서 쉽게 실시간 시퀀싱을 가능하게 했고, AI 슈퍼컴퓨터는 대규모 유전체 데이터 세트에서 새로운 과학적 발견을 실현해 나가고 있다. 데이터 분석에서 이와 같은 보완적인 혁신은 영국내 여러 유수의 과학기관을 지원하고 있으며, 유전체 분석 기술을 장소에 상관없이 누구에게나 제공하고자 하는 우리의 목표 달성에도 엄청난 도움을 주고 있다."

맷 핸콕(Matt Hancock) 영국 보건부 장관은 " 엔비디아의 발표는 영국의 세계적인 헬스케어 산업에 있어 흥미로운 순간이다. 연구, AI, 혁신의 국제 중심지로서 영국에 대한 엄청난 신뢰의 표심이 된다. 약물 발견을 가속화하는 것은 매우 중요한 일이며, 이러한 투자는 수많은 질병에 대항하는 과정에 있어 진정한 차이를 만들 수 있다. 엔비디아의 새로운 슈퍼컴퓨터는 영국에서 생명을 구할 수 있는 연구를 수행하는데 큰 도움을 줄 것이다.”