엔비디아 - 세일드론 협력, 자율 해양 모니터링 위한 기술 지원

엔비디아(www.nvidia.co.kr, CEO 젠슨 황)가 세일드론(Saildrone)과 협력해 자율 해양 모니터링에 활용되는 기술을 지원한다고 발표했다.  

세일드론은 자율 해양 모니터링 분야에서 두각을 나타내고 있는 스타트업이다. 세일드론의 해상 데이터 수집 기술은 북대서양에서 허리케인을 근거리에서 추적하고, 태평양에서 3,200피트 높이의 해저산을 발견했으며, 전 세계 해저 지도를 만드는 데에도 활용된다. 

세일드론은 다양한 센서를 탑재하는 자율 무인수상정(USV)을 개발한다. 이 회사의 데이터 스트림은 엣지 AI를 위한 엔비디아 젯슨(NVIDIA Jetson) 모듈에서 처리되며, 지능형 비디오 분석을 위한 엔비디아 딥스트림(DeepStream) 소프트웨어 개발 키트를 사용해 프로토타입을 최적화하고 있다. 

세일드론은 과학, 어업, 기상 예보, 해저지도 작성, 보안을 위한 데이터 수집 시스템을 제공해 비용 효율적으로 해양 정보를 수집하고자 한다. 

세일드론은 세 가지 USV를 보유하고 있으며, 미션 포털(Mission Portal) 관제 센터 서비스를 통해 맞춤형 임무를 모니터링하고 거의 실시간으로 데이터를 시각화할 수 있다. 세일드론의 과거 데이터 중 일부는 일반인에게 무료로 제공되고 있다. 

세일드론의 소프트웨어 엔지니어링 부사장인 브라이스 토월(Blythe Towal)은 "우리는 강력한 허리케인을 세 차례 항해한 적이 있다. 허리케인 샘(Hurricane Sam)의 눈 속을 통과했을 때, 모든 선박이 무사히 빠져나오는 것을 보고, 매우 견고한 플랫폼임을 확인할 수 있었다"고 2021년 버뮤다를 위협했던 강력한 사이클론을 언급하며 말했다. 

샌프란시스코 베이 지역에 본사를 둔 세일드론은 2012년에 설립됐으며, 1억 9천만 달러의 자금을 조달했다. 세일드론은 엔비디아 인셉션(Inception)의 멤버로, 인셉션 프로그램은 기업에게 기술 지원과 AI 플랫폼 가이드를 제공한다. 

지구의 바다에 AI 적용

바다와 호수의 환경 연구 분야에서 무인으로 데이터를 수집하는 세일드론에 대한 관심이 높아지고 있다. 

하와이 대학교 마노아 캠퍼스(The University of Hawaii at Manoa)에서는 해양 산성화가 기후 변화에 미치는 영향을 연구하기 위해 23피트 길이의 세일드론 익스플로러 USV(Saildrone Explorer USV) 세 대의 지원을 받고 있다. 6개월간 하와이(Hawaii), 마우이(Maui), 오아후(Oahu), 카우아이(Kaui) 섬 중심으로 진행되는 이번 연구는 하외이 주 전역의 해양 건강 상태를 평가하는 데 활용된다. 

해양 산성화는 바다의 산성도(pH)가 감소하는 것으로, 화석 연료 연소와 양식업 등이 주요 원인이다. 이는 산호, 굴, 조개, 성게, 석회질 플랑크톤에 영향을 미쳐 해양 생태계를 위협할 수 있다. 

세일드론은 최근 전 세계 해저지도를 만들기 위해 시베드 2030(Seabed 2030)과 파트너십을 체결했다. 시베드 2030은 2030년까지 전 세계 해저지도를 완성하기 위해 일본재단(NF)과 대양수심도위원회(GEBCO)가 협력하는 프로젝트이다. 

세일드론의 설립자이자 CEO인 리처드 젠킨스(Richard Jenkins)는 "세일드론의 비전은 건강한 바다와 지속가능한 지구이다. 해저지도는 이 목표를 달성하는 데 필수적인 요소인 것"아라고 전했다. 

엔비디아 AI는 전 세계 과학계를 비롯해 기후 연구에 활용된다. 여기에는 초지역 기후 모델링, 탄소 격리를 개선하기 위한 AI, 재생 에너지 연구와 기타 여러 분야가 포함된다. 엔비디아는 자체 전문성을 바탕으로 기후 변화 예측을 위한 세계에서 가장 강력한 AI 슈퍼컴퓨터인 어스-2(Earth-2)를 개발 중이며, 이 슈퍼컴퓨터는 옴니버스에서 지구의 디지털 트윈을 만드는 데 사용될 예정이다. 

에너지 효율적 데이터 처리

연구진은 세일드론 USV를 통해 기존 선박과 선원보다 적은 자원으로 더 많은 데이터를 수집해 에너지를 절약하고 위험으로부터 선원을 보호할 수 있다. 

USV는 혹독한 날씨와 장기 탐사를 위해 제작됐다. 최근 한 USV는 370일 간의 이산화탄소 모니터링을 완주했다. 이는 로드아일랜드에서 북대서양을 횡단해 아프리카 서부 연안의 적도인 카보베르데(Cabo Verde)까지 항해한 후 플로리다로 돌아오는 여정이었다. 

대부분 태양열과 풍력 발전으로 운영되기 때문에 많은 데이터 처리를 처리하려면 에너지 효율적인 컴퓨팅이 필요하다. 

브라이스 토월은 "태양열을 사용하면 엔비디아 젯슨을 구현해 GPU를 실행하는 일반적인 컴퓨팅 플랫폼보다 컴퓨팅 부하 전력 효율을 낮게 유지할 수 있다. 이는 우리가 수행하는 임무 수행에 있어 매우 중요한 것”이라고 말했다. 

해양 측량과 엣지 AI의 만남

세일드론은 엔비디아 젯팩 SDK(JetPack SDK)를 사용하는데, 이를 통해 엔비디아 젯슨 플랫폼에서 하드웨어 가속 엣지 AI를 위한 전체 개발 환경에 액세스할 수 있다. 이는 이미지 기반 선박 감지를 위해 모듈에서 머신 러닝을 실행해 항해를 지원한다. 

세일드론 조종사는 선박에서 반환된 기상과 해양 정보를 포함한 해양 데이터를 사용해 웨이포인트를 설정하고 경로를 최적화한다. 모든 USV는 24시간 모니터링되며, 운영자는 필요한 경우 클라우드를 통해 원격으로 항로를 변경할 수 있다. 

머신 러닝은 대부분 젯슨 모듈에서 로컬로 실행되지만 위성 연결을 통해 클라우드에서도 실행할 수 있다. 그 이유는 대역폭이 제한될 수 있고, 고해상도 이미지를 생성하는 강력한 센서 제품군에서 왕복하는 데 많은 비용이 들기 때문이다. 

USV에는 바람, 온도, 염분, 용존 탄소를 측정하는 해양학 센서가 탑재돼 있다. 또한 수심 측정 센서로 바다와 호수 바닥을 조사할 수 있으며, 단일 빔 또는 다중 빔으로 더 깊고 넓게 매핑할 수 있는 심해 수중 음파탐지기 매핑도 지원한다. 또한 레이더와 시각 수중 음향 센서를 포함한 지각 센서 제품군도 제공한다. 

딥스트림, 더 깊은 바다로

세일드론은 비전 AI 애플리케이션과 서비스를 위해 엔비디아 딥스트림 SDK를 활용한다. 개발자는 이 키트를 사용해 AI 기반 동영상, 오디오, 이미지 분석을 위한 원활한 스트리밍 파이프라인을 구축할 수 있다. 

딥스트림은 10배 향상된 처리량을 제공한다. 또한, 엣지부터 클라우드까지 적용해 여러 동영상, 이미지, 오디오 스트림을 처리하는 최적화된 지능형 동영상 애플리케이션을 개발할 수 있다. 

세일드론은 이미지 전처리와 모델 추론을 위해 딥스트림을 사용해 태양과 바람으로 구동되는 해상에서도 엣지에서 머신러닝을 수행할 수 있다. 

여기서 엔비디아 젯슨 모듈에 대한 자세한 내용을 확인할 수 있으며, 딥스트림 SDK는 여기서 알아볼 수 있다.