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컴퓨터 키보드를 입력하는 로봇 손

컴퓨팅의 미래를 위한 6가지 놀라운 혁신

By 댄 웰러즈(Dan Wellers), 폰 피터(Fawn Fitter) | 5분 소요

실리콘을 기반으로 하는 트랜지스터는 물리학 법칙을 거스를 만큼 매우 작아서 제조 기술은 더 이상 이를 따라잡을 수도 없어졌습니다. 이는 마이크로프로세서의 트랜지스터 수(즉 컴퓨팅 능력)가 2년마다 2배로 증가한다는 무어의 법칙의 상한선을 암시하기도 합니다. 하지만 이것이 기하급수적인 기술 중심의 변화의 시대가 갑작스레 멈출 수도 있다는 것을 의미할까요?

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전혀 그렇지 않습니다.

 

무어의 법칙은 중력이나 에너지 보존처럼 불변의 진리는 아닙니다. 오히려 자기실현적 예언에 가까웠습니다. 무어의 법칙은 반도체 제조업체가 달성해야 하는 기대치를 세웠고 업체들은 이를 실현했습니다. 더욱더 향상된 컴퓨팅 능력에 대한 전 세계의 끝없는 갈증을 더욱 부추기는 꼴이었습니다. 그리고 이러한 요구는 실리콘 기반의 마이크로프로세서 능력을 최대치로 끌어올려 놓았다고 해서 쉽사리 사라지지 않을 것입니다. 따라서 현재 우리는 더욱더 작은 공간에 보다 향상된 능력을 담기 위한 새로운 방안을 강구해야 합니다.

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간략한 개요가 필요하신가요?

"컴퓨팅의 미래: 포스트 실리콘 컴퓨팅"을 읽어보세요.

컴퓨팅의 미래는 실리콘이 아닌 소재로 제작된 트랜지스터가 만들어가고 있습니다. 딥러닝 소프트웨어와 같은 트랜지스터 속도와는 아무 관련이 없는 접근 방식과 과도한 컴퓨팅 능력을 크라우드소싱하여 슈퍼컴퓨터로 분산시키는 능력으로 확대되고 있습니다. 심지어는 컴퓨팅 자체를 재정의 할지도 모릅니다.

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다음은 컴퓨팅의 새로운 영역에 관한 몇 가지 랜드마크입니다.

  • 그래핀 기반의 트랜지스터: 그래핀은 탄소 원자 1개의 두께로 알려진 다른 물질보다 더 전도성이 높은 물질( 슈퍼 물질의 혁명 참조)로, 초소형 튜브로 말아 다른 2D 물질과 결합하여 가장 작은 실리콘 트랜지스터보다도 더 작은 공간에서 더 적은 에너지를 사용하여 전자를 더욱 빠르게 움직일 수 있습니다하지만 최근까지 나노튜브를 생산하는 방식이 체계적이지 못하고 오류가 발생하기 쉬워 상용화되지는 못했습니다. 2019년, MIT 연구팀은 16비트 탄소 나노튜브 마이크로 프로세서를 제작하는 프로세스를 개발하여 일련의 명령을 실행하여 "Hello, World!"로 시작되는 메시지를 출력하는데 성공했습니다. 이 프로세스는 나노튜브의 결함을 충분히 없애 5년 안에 실제 공장에 적용할 수 있을 것으로 보입니다.
  • 퀀텀 컴퓨팅: 기존의 가장 강력한 컴퓨터조차도 각 비트에는 1 또는 0만을 할당할 수 있습니다. 반면 퀀텀 컴퓨팅은 퀀텀 비트, 즉 큐비트를 사용하여 0과 1을 한 번에 모두, 또는 그 사이 어떤 지점에 동시에 모두를 할당할 수 있습니다. (머릿속이 복잡하다면,  WIRED의  설명을 확인해보세요. 놀라울 정도로 이해하기 쉬울 겁니다.) 현재 퀀텀 컴퓨터는 문제도 많고 신뢰하기 어렵지만, 향후 10년 또는 20년 안에는 새로운 물질과 화학적 화합물을 설계하도록 지원하고 금융 거래부터 병력 이동에 이르는 모든 것을 보호하기 위한 해킹 불가한 커뮤니케이션 채널 을 생성하게 될 것입니다.
  • DNA 데이터 저장: 데이터를 염기 4로 전환하여 합성 DNA에 인코딩할 수 있습니다. 왜 이 작업을 하려 할까요? 간단합니다. 서열(읽기), 합성(쓰기), DNA 복사 방법을 이미 알기 때문입니다. 약간의 DNA만 있으면 엄청나게 많은 양의 정보를 저장할 수 있습니다. 일부 연구자들은 분말형 대장균 DNA1 입방 미터만으로도 일 년 치에 해당하는 전 세계 데이터 스토리지 니즈를 충족할 수 있다고 말합니다. 뼛조각 하나를 사용하여 30만 년 전에 죽은 동굴곰의 게놈을 성공적으로 재구성한 과학자가 입증한 바에 따르면 이는 매우 안정적이기까지 합니다. DNA 기반의 서비스로서의 데이터 스토리지는 (여러분들이 유전자를 편집하는 고유한 툴에 투자하지는 않을 것이기 때문에) 불과 몇 년 후에는 실현될 수 있습니다.
  • 뉴로모픽 기술: 이 기술의 목표는 기존 트랜지스터에 비해 수십만 배 적은 에너지를 사용하는 동시에 인간의 뇌 구조를 흉내 낸 컴퓨터를 만들어 인간 수준의 문제 해결 능력과 일부 인지 능력을 구현하는 것입니다. 아직 그 정도 수준에 도달하지는 못했지만, 2020년 초, Intel은 자사의 주장에 따르면 작은 포유 동물의 뇌와 동일한 신경 능력을 지닌 새로운 서버 기반의 뉴로모픽 칩을 새롭게 출시했습니다. 공상 과학 영화에나 등장할 법한 이러한 개발을 위해 국제 연구팀은 인공 및 생물학적 뉴런을 서로 연결하여 인터넷 프로토콜을 사용하면서도 생물학적 신경계처럼 소통하도록 했습니다.
  • 광학 컴퓨팅:  광자를 사용하여 컴퓨팅하는 능력으로, 여러 광도 수준에 데이터를 매핑한 뒤 광도를 다양화하여 계산을 수행합니다. 아직 개발 초기 단계이지만 고효율의 저전력 처리 및 데이터 전송을 가능하게 할 것으로 전망됩니다. 나노 단위의 광학 컴퓨팅은  말 그대로 광속으로 실현될 것입니다.
  • 분산 컴퓨팅: 수면 모드로 유휴 상태이거나 전면 가동 중이지 않은 모든 컴퓨터는 다른 일에 사용될 수 있는 컴퓨팅 사이클을 가지고 있습니다. 백그라운드에서 실행되는 클라이언트는 이러한 컴퓨터가 원격 서버에서 업무를 다운로드하고, 로컬에서 계산을 수행하며, 해당 결과를 다시 서버에 업로드하도록 합니다. 현재 이러한 분산 컴퓨팅 모델의 정점에 있는 것은 바로 폴딩앳홈(Folding@home)으로, 단백질 분자를 모델링하여 알츠하이머, 암, 최근에는 코로나19와 같은 질병에 대한 치료 방안을 찾고 있습니다. 현재 이 프로젝트에는 약 750,000명의 참가자가 참여하고 있으며, 초당 퀸틸리언의 계산을 수행할 수 있는 1.5 엑사플롭의 성능을 지니고 있습니다. 이는 2023년 출시되는 경우 세계에서 가장 빠른 속도를 지닐 것으로 예상되는 엘카피탄 슈퍼컴퓨터 예상 속도의 약 75%에 해당합니다.

실리콘 칩의 한계에 점점 다가서고 있을지 모르지만, 기술 역시 더 빠른 속도로 발전하는 중입니다. 현대인의 삶의 원동력으로서의 역할을 쉽게 내어줄 것 같지는 않습니다. 새로운 컴퓨팅 기술이 로봇공학, 인공지능, 기계-인간 상호작용, 나노기술, 그 밖에 세계를 뒤흔들만한 놀라운 발전을 오늘날 우리가 수용할 수 있는 한계를 넘어서서 밀어붙이고 있는 한, 그 영향력이 커질 수 밖에 없습니다.

 

간단히 말해, 컴퓨팅의 기하급수적인 성장은 영원히 지속되지는 않겠지만, 그렇다고 해도 그 끝은 우리의 생각보다 훨씬 더 미래의 시점일 것입니다.

저자 소개

댄 웰러즈(Dan Wellers)
SAP Insights 연구 센터의 디지털 미래 글로벌 책임자이자 수석 애널리스트입니다.

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폰 피터(Fawn Fitter)
비즈니스와 기술의 접목에 관한 글을 쓰고 있습니다.

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