엔비디아 - 미쓰이 협력, 일본 최초 제약산업용 생성형 AI 슈퍼컴퓨터 발표

엔비디아(www.nvidia.co.kr, CEO 젠슨 황)가 GTC 2023 글로벌 컨퍼런스에서 미쓰이물산(Mitsui & Co., Ltd.)과의 협업을 통해 도쿄-1(Tokyo-1) 이니셔티브를 추진하고 있다고 밝혔다. 이번 협업으로 일본 제약업계 선도기업에 고해상도 분자역학 시뮬레이션 및 신약개발을 위한 생성형 AI 모델 등의 기술을 지원할 예정이다.

이번에 발표된 도쿄-1 프로젝트는 일본 제약사 및 스타트업에게 엔비디아 DGX AI 슈퍼컴퓨터를 지원하는 것이 특징이다. 이는 미국과 중국에 이어 세계에서 세 번째로 큰 1000억달러 규모의 일본 제약산업을 가속화할 것이다.

미쓰이의 아베 유히(Yuhi Abe) 디지털 헬스케어 사업부 총괄은 “일본 제약사들은 웨트 랩(web lab) 연구의 전문가지만, 아직 고성능 컴퓨팅과 AI를 대규모로 활용한 적은 없다. 미쓰이는 도쿄-1을 통해 AI로 가속화된 약물 발견을 위한 최첨단 툴로 제약산업의 환경을 변화시킬 수 있는 혁신 허브를 만들고 있다"고 말했다.

이 프로젝트는 고객에게 분자역학 시뮬레이션, 대규모 언어 모델(LLM) 훈련, 양자화학, 잠재 약물에 대한 새로운 분자구조를 생성하는 생성형 AI 모델 등을 지원하는 엔비디아 DGX H100 노드에 대한 액세스를 제공할 것이다. 도쿄-1 사용자는 엔비디아 바이오네모(BioNeMo) 약물 발견 소프트웨어와 서비스를 통해 화학, 단백질, DNA, RNA 데이터 형식에 대한 대규모 언어 모델을 활용할 수도 있다.

AI 기반 약물 발견을 전문으로 하는 미쓰이 자회사 제우레카(Xeureka)가 올해 하반기에 온라인으로 전환될 것으로 예상되는 도쿄-1을 운영할 예정이다. 이 이니셔티브에는 약물 발견을 위한 가속 컴퓨팅과 AI에 대한 워크샵 및 기술 교육도 포함된다.

AI, HPC 기반 신약 개발 연구 활성화

아베 유히에 따르면, 일본의 제약 환경은 이미 다른 곳에서는 사용 중인 약물 개발 및 치료가의 승인이 지연되는 드러그 랙(drug lag) 문제를 오랫동안 겪고 있다. 이 문제는 코로나19 팬데믹 동안의 백신 개발 경쟁으로 다시 관심을 받았다.

일본 제약사는 AI 도입을 이에 대한 해결책 중 하나로 보고 있다. 즉, 업계의 신약 개발 파이프라인을 강화하고 가속화하는 핵심 도구로 AI를 지목한 것이다. 신약 개발을 위한 AI 모델을 훈련하고 미세 조정하려면 도쿄-1 슈퍼컴퓨터와 같은 막대한 컴퓨팅 리소스가 필요하다. 도쿄-1 슈퍼컴퓨터의 첫 번째 반복(iteration)에는 각각 8개의 엔비디아 H100 텐서 코어(Tensor Core) GPU가 장착된 16개의 엔비디아 DGX H100 시스템이 포함될 예정이다.

DGX H100은 강력한 엔비디아 호퍼(Hopper) GPU 아키텍처를 기반으로 하며, 생물학 및 화학을 위한 생성형 AI 모델을 포함해 트랜스포머 모델의 훈련을 가속화하도록 설계된 트랜스포머 엔진(Transformer Engine)을 탑재했다. 제우레카는 프로젝트가 성장함에 따라 시스템에 더 많은 노드를 추가할 계획이다.

제우레카의 히로키 마키구치(Hiroki Makiguchi) 과학기술 부문 제품 엔지니어링 매니저는 "도쿄-1은 일본에서 데이터 중심의 AI 가속화 약물 발견을 구현하는 데 겪는 일부 장애요소를 해결하도록 설계됐다. 이 이니셔티브는 고성능 컴퓨팅으로 일본 제약산업의 수준을 높이고 생성형 AI의 잠재력을 열어 새로운 치료법을 발견할 수 있게 할 것이다"라고 말했다.

고객은 슈퍼컴퓨터의 전용 서버에 액세스하고 제우레카와 엔비디아의 기술 지원을 받으며 두 회사의 워크숍에 참여할 수 있으며, 더 많은 컴퓨팅 리소스가 필요한 대규모 훈련의 경우 더 많은 노드를 갖춘 서버에 대한 액세스를 요청할 수 있다. 또한 분자역학, 도킹, 양자화학, 자유 에너지 섭동 계산을 위한 제우레카의 소프트웨어 솔루션 구입도 가능하다.

아울러 도쿄-1 슈퍼컴퓨터에서 엔비디아 바이오네모 소프트웨어를 사용해 최첨단 AI 모델을 단백질 구조 예측, 소분자 생성, 포즈 예측 추정 등의 애플리케이션을 위한 수십억 개의 파라미터로 확장할 수 있다.

도쿄-1, 제약 외 분야에서도 일본 기업 성장 가속화

아스텔라스 제약(Astellas Pharma), 다이이찌산쿄(Daiichi-Sankyo), 오노약품공업(Ono Pharmaceutical) 등의 주요 일본 제약회사는 이미 도쿄-1과 함께 신약 개발 프로젝트를 발전시킬 계획을 세우고 있다.

도쿄에 본사를 둔 아스텔라스 제약은 판매, 제조, 연구 개발을 포함한 비즈니스 전반에 걸쳐 혁신적인 디지털 솔루션을 통해 환자의 결과를 극대화하고 의료 비용을 절감하고 있다. 이 회사는 도쿄-1을 통해 엔비디아 바이오네모 소프트웨어를 사용해, 생성형 AI를 위한 분자 시뮬레이션과 대규모 언어 모델로 연구를 가속화할 예정이다.

아스텔라스의 카즈히사 쓰노야마(Kazuhisa Tsunoyama) 디지털 연구 솔루션, 고급 정보학, 분석 부문 총괄은 "AI와 대규모 시뮬레이션은 저분자 화합물, 항체, 유전자 치료, 세포 치료, 표적 단백질 분해, 유전자 조작된 파지(phage) 치료, mRNA 치료제를 포함한 애플리케이션에 사용될 수 있다. 도쿄-1은 AI와 시뮬레이션 기술의 최신 발전을 최대한 활용할 수 있게 함으로써 아스텔라스가 제약 연구의 미래에 대한 비전을 달성할 수 있는 기반을 제공할 것"이라고 말했다.

도쿄에 본사를 둔 다이이찌산쿄는 도쿄-1을 사용해 AI와 머신 러닝을 완전히 통합하는 신약 개발 프로세스를 구축할 계획이다.

다이이찌산쿄의 수석 연구원 세리자와 타카유키(Takayuki Serizawa)는 "AI와 도쿄-1의 최첨단 GPU 리소스를 사용한 대규모 컴퓨팅은 우리의 신약 개발 노력을 가속화할 수 있을 것이다. 이러한 발전은 약물 전달을 개선하고 잠재적으로 개인화 맞춤형 의학을 가능하게 함으로써 환자에게 새로운 가치를 제공할 것"이라고 말했다. 

오사카에 본사를 둔 오노약품공업은 종양학, 면역학, 신경학 분야의 신약 개발을 전문으로 한다.

오노의 히로무 에가시라(Hiromu Egashira) 신약 개발 기술부서 드러그 디스커버리 DX 오피스 책임자는 "AI 모델을 훈련하려면 상당한 컴퓨팅 능력이 필요하며 도쿄-1의 방대한 GPU 리소스가 이 문제를 해결할 것이라고 믿는다. DGX 슈퍼컴퓨터가 고품질 시뮬레이션, 이미지 분석, 영상 분석, 언어 모델 등에 매우 광범위하게 사용할 것으로 기대된다"고 말했다.

미쓰이는 제약산업을 넘어 일본 의료기기업체와 스타트업들도 도쿄-1 슈퍼컴퓨터에 액세스할 수 있도록 만들고자 한다. 또한 도쿄-1 고객을 엔비디아 인셉션(Inception) 프로그램의 글로벌 의료 스타트업이 개발한 AI 솔루션과 연결하며, 개발자 네트워크를 통해 도쿄-1 사용자를 수백 명의 글로벌 생명과학 고객사와 연결할 계획이다.

3월 23일 목요일까지 온라인으로 진행되는 GTC AI와 헬스케어(AI and Healthcare in GTC)에 무료로 등록해 최신 AI와 헬스케어 동향을 확인할 수 있다.

여기에서 엔비디아의 창립자 겸 CEO 젠슨 황(Jensen Huang)의 GTC 키노트를 시청할 수 있다.