복잡계 사회문제, 블록체인 슈퍼컴퓨팅 M&S로 해결

- 4차 산업혁명을 주도할 15개 국가 R&D 프로젝트 제안 2

필자를 비롯한 국제미래학회 집필위원 20명이 서술한 <대한민국 4차 산업혁명 마스터플랜, 376페이지>이 광문각을 통해 2017년 12월 6일 발간되었다. 본 책은 우리나라가 추진해야 할 제4차 산업혁명을 17개 산업 군과 15개 국가 R&D 프로젝트를 도출하여 제안하고 있다. 이중 필자가 집필한 <대한민국 4차 산업혁명을 주도할 15개 국가 R&D 프로젝트 제안 세부 내용(215페이지~304페이지)>을 최근에 다시 업데이트하여 소개하고자 한다. 본 내용은 이중 두 번째인 <2. 복잡계 사회문제 -> 블록체인 슈퍼컴퓨팅 M&S로 해결>에 관한 것이다.

목차    
2. 복잡계 사회문제 -> 블록체인 슈퍼컴퓨팅 M&S로 해결                    
2-1. 배경                                         
2-1-1. GE의 디지털 변형을 위한 디지털 쌍둥이(증강‧가상화)                
2-1-2. IBM의 Watson을 이용한 Smarter Planet                    
2-2. 복잡계 사회문제 -> 블록체인 슈퍼컴퓨팅 M&S로 해결 방안                
2-2-1. 99.5%의 X-AI+BI+NI+α를 슈퍼컴 5호기에 융합                
2-2-2. 블록체인베이스의 Super Real M&S Platform 구축 서비스                
2-3. 기대효과 및 성과활용                                
※ 참고문헌


2. 복잡계 사회문제 -> 블록체인 슈퍼컴퓨팅 M&S로 해결

2-1. 배경

현재는 복잡계 사회이다. 복잡계 사회는 다양한 문제들(고령‧저출산‧100세 건강‧신약개발‧해킹/안전‧기후변화‧에너지‧신제품‧신정책‧시간/비용절감‧가상/암호화폐 등)이 있다. 문제들에 대한 최적의 솔루션을 어떻게 찾아 제공할 것인가? 

2-1-1. GE의 디지털 변형을 위한 디지털 쌍둥이(증강‧가상화)
인공지능툴과 슈퍼컴퓨팅의 모델링 및 시뮬레이션(Modeling & Simulation, M&S)을 활용해 문제해결 역량을 증강시키고, CPS기반의 디지털과 피지컬(자산)을 센서와 소프트웨어로 연결/융합해 AI베이스의 증강-가상환경을 구축해, 실시간으로 관리/유지/지원되는 생각하는 플랫폼(Brilliant platform)이 등장하고 있다. 바로 GE가 추진하고 있는 디지털변형을 위한 디지털쌍둥이(Digital Twin for Digital Transformation)가 그것이다. GE는 ‘15년부터 이를 추진하고 있는데, 이는 슈퍼컴퓨팅을 이용한 CPS기반의 현실세계의 물리적 사물이나 시스템을 다양한 센서를 통해 수집한 정보들로 동적 소프트웨어 모델링으로 구성, 실제 시스템 대신 소프트웨어로 가상화한 디지털 트윈에 대한 시뮬레이션 분석을 통해 실제 피지컬(자산) 특성에 대한 정확한 정보를 획득하여 문제를 해결하고 시간과 비용을 절감하는 것이다. 

▲ 자료: Joseph J. Salvo, Ph.D., GE Global Research, "The Next Industrial Revolution", 2015 Connected World.

이를 실제로 현장에 투입하는 전략이 바로 생각하는 공장이다(Brilliant Manufacturing)(’15). GE의 생각하는 공장에는 GE의 혁신 작업장(Advanced Manufacturing Works•AMW0(‘16)이 있는데, AI Robots(Co-Bots)+엔지니어+AI 3D 프린팅이 한조를 이루어 엔지니어 관점의 증강현실과 디바이스/시스템 관점의 가상현실에서 같이 작업을 하는 것이다. 80% 설계가 끝나면 바로 AI 3D 프린팅이 찍어 프로토타이프를 제작 테스트하여 가상공간으로 보내면 고객들이 테스트하여 비로 피드백을 줌으로써 비용과 시간을 절감하고 있다(‘16.04). 지금은 인도, 캐나다, 미국 노스케롤라이나의 3개 공장에만 도입하고 있는데, 향후 `20년까지 400개 글로벌 공장 중 50개에 도입 예정이다.  

2-1-2. IBM의 Watson을 이용한 Smarter Planet & 잼버리(Jam)
IBM은 2008년부터 슈퍼컴퓨터인 Watson의 모델링 및 시뮬레이션을 통해 기후변화, 물 자원관리,  클라우드 컴퓨팅, 스마트 시티, 스마트 후드(Food), 스마트 통신, 헬스케어, 교통난, 신제품개발, 리스크관리, 재정관리, 금융위기, 정책개발 등 100개의 아이디어와 솔루션을 찾아 똑똑한 지구를 만드는 오픈 이노베이션 프로젝트를 추진하고 있으며(IBM, Smarter Planet, 2008~), 내부적으로는 주제별 동아리인 잼버리(Jamboree, JAM), 예를 들어 서비스 잼(Service Jam), 생각하는 잼(Think Jam), 혁신 잼(Innovation Jam), 클라우드 가속 잼(RushUp Cloud-JAM), 고객 경험 잼(Client Experience JAM) 등을 통해 특정 문제를 해결할 아이디어를 도출하고 도출한 아이디어 중 획기적인 아이디어는 실제로 프로젝트로 추진하고 있다. 

▲ IBM이 2008년부터 추진하고 있는 100개의 Smarter Planet 아이디어 도출 프로젝트 Image: IBM, Smarter Planet(2008~).

 

▲ IBM이 2008년부터 추진하고 있는 100개의 Smarter Planet 아이디어 프로젝트 중 하나인 스마트 시티. 도시 내의 경제개발-교통/공항/철도-소셜 서비스-에너지/공공자원-교육-헬스케어-공공안전 등이 하나의 네트워크로 통합된 파우어플한 지능 시스템이 되어야 실시간으로 도시가 기능한다는 아이디어. Image: IBM, Smarter Planet(2008~).

 

2-2. 복잡계 사회문제 -> 블록체인 슈퍼컴퓨팅 M&S로 해결 방안

한국과학기술정보연구원(KISTI)에는 국가 슈퍼컴퓨팅센터가 있다. 지금까지 슈퍼컴 1호기에서 슈퍼컴 4호기(운영 중)가 있으며, ‘18년 6월에는 슈퍼컴 5호기가 도입되는데, 성능은 25.7Petaflops(’18년에 아마도 세계 10위로 부상할 것으로 예상, 차후 http://www.top500.org/에서 확인 요망)이다. 

▲ 2017년 11월에 top500.org가 발표한 세계랭킹 10위의 슈퍼컴퓨터들. Image: https://www.top500.org/list/2017/11/?page=1

참고로 top500.org는 매년 6월과 11월 열리는 ‘슈퍼컴퓨팅 학술대회’에서 전 세계에 존재하는 슈퍼컴퓨터의 연산 능력을 순위로 매겨 발표하는데, 2017년 11월의 랭킹을 보면 중국의 ‘선웨이 타이후라이트(Sunway TaihuLight)’가 성능 93페타플롭스(Petaflops)를 자랑하며 1위를 차지했고, 2위도 성능 33.9페타플롭스의 중국 ‘텐허-2(Tianhe-2, MilkyWay-2)’가 이름을 올렸다. 반면 한국 기상청의 ‘누리(Nuri)’는 2.4 Petaflops로 57위이었고, ‘미리(Miri)’는 2.4 Petaflops로 58위였다. 단 다수의 기업들이 보유한 슈퍼컴퓨터는 비밀로 간주되어 발표를 하지 않음으로 누락되는 경우가 있는데, 예를 들면 우리나라의 삼성전자가 보유한 슈퍼컴퓨터로 몇 대가 있는지 성능들이 얼마인지는 알 수가 없다.

따라서 도입되는 슈퍼컴 5호기로 우리나라 복잡계 사회의 다양한 문제들을 모델링과 시뮬레이션으로 최적의 솔루션을 찾을 수 있다. 방법은 다음과 같다. 

2-2-1. 99.5%의 X-AI+BI+NI+α를 슈퍼컴 5호기에 융합 
3.0 세대 인공지능 방안으로 도출한 ‘99.5%의 X-AI+BI+NI+α’를, 개발이 완료되기 전에 슈퍼컴 5호기로 모델링 및 시뮬레이션을 통해, 설명 가능한 모델 및 사용자 수준에 맞는 심리학적 모델, 감각/감성/감정지능 모델, 뉴런의 점핑 모델 및 시냅스의 가소성의 모델, 정신물리학적 모델, 생물물리학적 모델, 자연지능 모델, 한글의 자연어 처리 및 운율 모델 등을 디자인하고 동시에 개발 기간을 단축하며, 완료되는 대로 순차적으로 슈퍼컴 5호기 적용하여 기타 복잡계 사회문제를 해결하는데 활용한다. 또한 X-AI+BI+NI+α와 다음에 소개하는 블록체인 기술과 융합시킬 수 있다.

2-2-2. 블록체인베이스의 Super Real M&S Platform 구축 서비스

▲ 김재성 박사/KISTI, &ldquo;Supercomputing Modeling & Simulation&rdquo;(2017.09.21)을 내용에 맞게 재구성함.

지금은 중소기업 지원의 Super Real DT(Digital Transformation) 플랫폼을 구축했으나(현실세계의 제품형상, 기능, 운전조건/상황 등을 실제와 완전히 동일한 디지털 모델로 구현하고 지능형 통합시뮬레이션을 통해, 제품의 거동, 결함, 수명 등의 복잡한 미래 특성을 정밀하게 예측ㆍ분석하기 위한 차세대 제품제조‧운영 기술), 향후 이를 ‘Super Real M&S Platform’으로 확대 구축하여 산학연정‧온 국민이 모두 참여하여 복잡계 사회문제들을 해결하는데 총력을 기울인다. 

그 다음 여기에 몇 가지의 블록체인 기술을 발굴하여 융합시킬 수 있다. 블록체인은 P2P 비즈니스 모델을 근간으로 하지만 확장성을 고려해 보면, 

(1) 개방형(예: 인터넷, B2C) 퍼블릭 블록체인 기술을 접목할 아이디어를 공모하고 융합시켜, 이 플랫폼에 참여하는 불특정 다수 사람들의 PC를 연결시켜 리얼타임 블록체인을 구축하고, 그 대신 PC 대여에 동의하고 아이디어를 제공하는 사람들을 평가하는 보상 알고리즘을 만들어 차등화 슈퍼코인/토큰/쿠폰/X를 보상으로 주면 된다. 개방형 퍼블릭 블록체인의 핵심은 PC 대여에 동의하고 합의하는(컨센서스) 알고리즘이라 반드시 보상을 주어야 한다. 다시 말해 블록체인과 보상은 분리가 불가능하다. 그 다음 받은 보상을 기존 통화로 교환할 수 있는 시스템이나, 거래하는 거래소를 합법적으로 만들고 이 플랫폼에 통합시킬 수 있다. 

(2) 폐쇄형(예: 인트라넷, B2B) 프라이빗(Private or Enterprise) 블록체인 기술을 물류/제조/에너지/자원/무역 등에 활용할 아이디어를 기업들로부터 공모하여 플랫폼에 융합시킬 수 있다. 폐쇄형 프라이빗 블록체인은 특정 이해관계자들만이 참여함으로 그 차제가 비즈니스이고 수익이므로 별도의 코인/토큰 등의 보상이 필요 없다. 다시 말해 블록체인과 보상은 분리 대응이 가능하다. 

(3) 양쪽의 믹스형태인 하이브리드(예: B2B2C) 블록체인 기술도 아이디어를 공모하고 기존 시스템의 데이터와 블록체인을 통합하는 최적의 비즈니스 모델을 개발하여 보급시킬 수 있다. 이것은 상당한 연구와 M&S가 필요할 것이다. 왜냐하면 10년 전의 인터넷비즈니스 모델에서도 B2B2C를 완벽하게 구축한 기업이 없기 때문이다. 왜냐하면 대부분 미들맨(중개자, middleman)이 끼어들었기 때문이다. 블록체인 기술의 핵심은 미들맨 없는 에지(Edge) to 에지(Edge)의 직거래이다.

2-3. 기대효과 및 성과활용

1) X-ABNI+α와 Super Real M&S Platform의 연계로 시너지 효과를 창출할 수 있다.

2) KISTI를 중심으로 대중소벤처스타트기업의 차세대 제품제조‧운영 기술에 대한 솔루션뿐만 아니라 복잡계 사회문제들을 산학연정‧공공기관‧온 국민이 모두 참여하는 국가적 전략으로 추진한다면 대한민국의 과학기술과 정보통신기술을 한 차원 끌어 올리는 상승효과와, 전 국민의 과학적 마인드 및 시스템 사고로 전환할 수 있다(초중고/대학생들도 활용, 예: 에디슨 사업)

3) 단기: 3년, 중기: 5년, 장기 10년으로 로드맵을 구축하여 추진하되 단기는 2년 차에, 중기는 3년 차에, 장기는 6년 차부터 실증/적용하여 성공하면 전국으로 확대하여 혁신성장을 통한 고용창출을 유도한다.

4) KISTI가 ‘18년 6월에 도입하는 슈퍼컴 5호기의 활용도 증가 및 성능 증가가 기대된다.

5) 퍼블릭/프라이빗/하이브리드 블록체인 기술을 접목할 아이디어를 공모하여 융합시키면 정부/행정, 국방/보안, 금융/보험, 의료, 과학연구, 물류/로봇/드론/자율차, 교육, 환경/에너지/자원, 건설/교통, 농축수산/식품, 체육/관광/문화 등으로 확대하여 아직은 실체가 들어나지 않는 블록체인 기술을 무궁무진한 분야로 확대시킬 수 있는 방법을 찾아 우리나라가 주도할 수 있다.

6) Cloud<->Edge의 쌍방향 AR/VR을 구축할 수 있다.

7) 대한민국의 데이터 주권화를 이룰 수 있다.

※ 참고문헌
[1] 김재성 박사/KISTI, “Supercomputing Modeling & Simulation”, 2017.09.21.
[2] GE – Brilliant Factory
https://www.ge.com/stories/brilliantfactory
[3] GE – Brilliant Manufacturing
https://www.ge.com/digital/brilliant-manufacturing
[4] GE – Digital Twin?
https://www.ge.com/digital/industrial-internet/digital-twin
[5] GE – First Advanced Manufacturing Works(AMW)(22 Apr 2016)
https://www.businesswire.com/news/home/20160422005789/en/GE-Power-Opens-Advanced-Manufacturing-Facility-400
https://www.ge.com/careers/working-at-ge/advanced-manufacturing
[6] IBM – Smarter Planet(2008~)
http://www-03.ibm.com/ibm/history/ibm100/us/en/icons/smarterplanet/
[7] Joseph J. Salvo, Ph.D., GE Global Research, "The Next Industrial Revolution", 2015 Connected World.

 

크기변환_사본-10632695_637493523030856_2757249799481243589_n차원용 소장/교수/MBA/공학박사/미래학자

아스팩미래기술경영연구소(주) 대표, (전)국가과학기술심의회 ICT융합전문위원회 전문위원, 국토교통부 자율주행차 융복합미래포럼 비즈니스분과 위원, 전자정부 민관협력포럼 위원, 국제미래학회 과학기술위원장