CEO 수필 2020_02_25

아래 유튜브 링크는 세포와 바이러스들의 분자 수준 상호 작용들을 컴퓨터를 이용한 모의 실험, 시뮬레이션 결과들이다.

• www.youtube.com/watch?v=jkNxmTrrZSk
• www.youtube.com/watch?v=QHHrph7zDLw
• www.youtube.com/watch?v=X_tYrnv_o6A
• www.youtube.com/watch?v=Rpj0emEGShQ
• www.youtube.com/watch?v=sBZfPmIcS-E

창세로부터 그의 보이지 아니하는 것들 곧 그의 영원하신 능력과 신성이 그가 만드신 만물에 분명히 보여 알려졌나니 그러므로 그들이 핑계하지 못할지니라. (로마 1:19)

인간이 아프고 늙고 죽고, 먹고 마시고 배설하고, 생각하고 사랑하고 미워하는 일체의 생명 활동들은 본질적으로 분자 원자 수준 소립자들의 놀랍도록 정교하고 복잡한 상호 작용들의 결과물이다. 따라서 '왜, 아픈가?'를 가장 근원적으로 원인을 찾아내고 분석하여 제 자리로 돌려 놓아 치료하기 위해서는 이런 분자 원자 수준에서의 컴퓨터를 이용한 시뮬레이션을 통해 한 과정, 한 과정, 왜 아픈가? 약을 먹으면 어떻게 치료되나?의  근본적인 과정들을 알아야 한다.

이 그림은 세포 속 아주 작은 단백질 조각이 구부러지는(protein folding) 모습의 컴퓨터 시뮬레이션 결과이다.

2020년 현재 아직도 CPU는 GHz (기가 헤르쯔, 10의 9승, 1초 동안 10억회) 시대에 머물고 있으나 IBM에서 Roche같은 제약 회사들로부터 1년에 수십억 달러 펀딩을 받아 연구 개발하는 Deep Biology Computing, 즉, 약을 먹으면 어떻게 회복되나를 컴퓨터로 추적, 모의 실험하는 과제 결과에 따르면 3만 2천개 원자로 된 작은 단백질 조각 (세포 1개는 100조개, 곧 이런 단백질 1억개 가량이 물탱크 안에서 오글거리며 1초 동안에도 수천억번 모양새를 바꾸어가고 있는 dynamic한 실제 모습에 비해 이 단백질은 세포 속 복잡도의 1억분의 1 복잡도), 0.1 msec (밀리 세컨드, 1 msec는 1천분의 1초, 그러므로 0.1msec는 1만분의 1초) 컴퓨터로 시뮬레이션 하는데 필요한 계산 양은 초당 10의 23승 FLOPS(Floating Point Operations Per Second, 1초당 처리 가능한 부동 소수점 연산 횟수)이 필요하다.

현존하는 2020년 세계 최고의 수퍼컴퓨터는 미국 IBM의 Summit으로 240만개의 CPU를 사용해 초당 200 PFLOPS(Peta FLOPS, 10의 15승), 1300만 와트 전력을 사용한다.  www.top500.org/lists/2019/11/

따라서 원자 3만 2천개로 이루어진 단백질 분자 1만분의 1초 시뮬레이션에는 이런 최고 성능의 수퍼 컴퓨터 약 50만대가 필요하며 필요한 CPU 갯수는 1조 2천억개, 전력은 5조 와트(세계 전체 발전량 6.5조 와트의 77%)가 필요하다.

Exascale CPU가 필요한 이유이다.

Exascale CPU는 10의 18승, 즉 1000 PFLOPS CPU로 2020년 현존 최고의 수퍼 컴퓨터보다 5배의 성능을 갖는 단일 CPU로 100W 전력 소모를 목표로 하며 이것이 ISAC CPU Research가 2022년까지 개발하고자 하는 CPU 목표다.