신소재 기반 반도체의 부상, 산업용 사물인터넷의 고속 성장, 기계간 대규모 협업, 데이터 보호를 위한 AI 기술.

올해 IT 산업에서도 혁신적인 기술이 빠르게 등장해 일상생활에 큰 영향을 미칠 것으로 전망된다.

알리바바그룹의 글로벌 연구 기관 다모(DAMO) 아카데미에서는 2020 IT 산업에서 주목해야 할 트렌드 10가지를 선정해 7일 발표했다.

다모 아카데미 대표 겸 알리바바 클라우드 인텔리전스 대표 제프 장(Jeff Zhang)은 “우리는 빠르게 변화하는 시대에 살고 있다. 클라우드 컴퓨팅, 인공지능, 블록체인 및 데이터 인텔리전스 등 기술이 디지털 경제 발전을 가속화 할 것”이라며 “다모 아카데미는 기술 연구를 통해 미 지의 영역을 탐험하고, 다양한 곳에 혁신 기술이 적용될 수 있도록 업계와 협력하고 있다”고 말했다.

지각 영역에서 인지영역으로 진화한 인공지능 = 인공지능은 음성의 문자변환, 자연어처리, 동영상 이해 등 지각형지능(Perceptual Intelligence) 영역에서 인간의 수준에 도달하거나 이를 넘어섰다.

그러나 외부지식을 필요로 하는 문제, 논리적 추론 등 인지형지능(Cognitive Intelligence) 영역에서는 아직 초기단계에 머물러 있다. 인지형지능 개발에는 인지심리학, 두뇌과학 및 인간의 사회화 과정에서 얻은 인사이트와 인과적추론, 지속적학습 등 기능이 결합돼 지식을 안정적으로 습득하고 효과적으로 표현하는 역량이 갖춰질 것으로 예측된다. 이는 기계가 지식을 이해하고 활용하게 되는 것을 의미한다.

AI 컴퓨팅의 ‘메모리월(memory wall)’ 문제를 해결하는 인메모리 컴퓨팅 = 최근 몇 년 사이 데이터 중심의 AI 알고리즘이 급속하게 발전하면서 이제는 하드웨어가 첨단 알고리즘의 발전을 저해하는 요인이 됐다.

메모리내에서 간단한 연산을 처리하는 PIM(Processing-in-memory) 아키텍처에서는 폰노이만(Von Neumann) 아키텍처와 달리 메모리와 프로세서가 하나로 융합돼 있다.

데이터가 저장된 곳에서 연산이 수행되는 PIM 아키텍처는 데이터의 이동을 최소화하며 병렬연산 기능과 전력 효율성이 크게 향상시킨다. PIM 아키텍처의 혁신이 차세대 AI로 가는 지름길일 것으로 기대되는 이유다.

디지털변혁의 동력이되는 산업용사물인터넷 = 2020년에는 5G, 사물인터넷 기기의 발전, 클라우드 컴퓨팅 그리고 에지컴퓨팅(Edge Computing)이 정보시스템, 통신시스템 및 산업용 관리시스템의 융합을 가속화시킬 것이다.

첨단 산업용사물인터넷을 통해 제조업체는 기계작동, 공장내 물류 및 생산일정 관리를 자동화하고 C2B 스마트 제조를 실현할 수 있게 된다. 이처럼 상호 연결된 산업용시스템을 통해 업스트림(upstream) 및 다운스트림(downstream) 공급업체들의 생산역량 또한 조율할 수 있으며 이는 제조업체의 생산성 및 수익성을 대폭 증가시킬 것이다.

기계간 대규모 협업 = 전통적인 단일 인텔리전스로는 대규모 인텔리전스 장치의 실시간 지각 및 결정능력을 따라갈 수 없다. 사물인터넷의 협업형 감지기술과 5G 통신기술의 발전은 다양한 개체간 협업을 가능케 한다.

여러 기계간 서로 협업하고 경쟁하며 목표를 완수하는 것이다. 이처럼 다양한 개체의 협업으로 구축되는 집단 지성은 인텔리전트 시스템의 가치를 더욱 높인다. 예를들어 물류창고의 로봇은 협업을 통해 화물 분류작업을 보다 효율적으로 처리할 수 있다. 자율주행차는 도로위 전반적인 교통상황을 인식할 수 있게 되고 무인 항공기간의 협업을 통해 물품배송을 한층 효율화시킨다.

모듈형 디자인 형태의 칩렛(Chiplet) 적층(stacking)으로 더욱 빨라진 속도 = 전통적인 칩 설계 모델은 빠르게 변하는 세분화된 맞춤형 칩 생산수요에 발 빠르게 대응하지 못한다.

RISC-V 기반의 오픈소스 SoC 칩설계, 고수준의 하드웨어 기술언어, IP 기반의 모듈형 칩 설계를 기반으로 애자일(agile) 설계방식이 개발되고 오픈소스 칩 생태계가 조성되고 있다. 칩렛 기반의 모듈형 설계방식은 첨단 패키징 기술을 이용해 칩렛을 다양한 기능과 하나로 묶어 맞춤형 칩의 생산을 돕는다.

대규모 블록체인 애플리케이션의 대대적인 보급 = BaaS(Blockchain-as-a-Service)가 기업내 블록체인 기술 도입의 장벽을 더욱 낮춰줄 것이다. 에지와 클라우드에서 사용되는 핵심 알고리즘이 내장됐으며 블록체인용으로 특수 설계된 다양한 하드웨어 칩이 등장해 물질적 자산을 블록체인상의 자산과 매핑시킨다.

이를 통해 진정한 인터넷(Internet of Value) 세상을 열고 ‘멀티 체인 인터커넥션(multi-chain interconnection)’을구현한다. 향후에는 다양한 산업 생태계에 걸쳐 고차원적인 협업을 돕는 혁신적 블록체인 활용 방안이 다수 등장해 하루 1000만 이상건을 처리하는 블록체인 애플리케이션이 널리 보급될 것이다.

대규모 양자컴퓨팅 도입 전 중대한 시기 = 2019년에는 ‘양자우위(Quantum Supremacy)’에 먼저 도달하려는 경쟁으로 인해 양자컴퓨팅이 다시금 주목 받았다. 초전도체회로를 이용한 시연 덕분에 대규모 양자컴퓨팅 실현 방법으로서 초전도체 양자컴퓨팅에 대한 기대가 높아졌다.

올해는 양자컴퓨팅 분야에 대한 투자가 증가해 경쟁이 한층 심화될 전망이다. 또 이 분야는 산업화되고 하나의 생태계로서 성장하는 속도가 급격히 빠를 것으로 예상된다. 다음 단계는 결함허용(fault-tolerant) 양자컴퓨팅의 실현과 실세계의 문제에서 양자우위를 증명하는 것이 될 것이다.

신소재가 가져올 반도체 기기의 혁명 = 무어의법칙과 연산능력 및 저장공간에 대한 폭발적인 수요의 압박을 받고 있는 지금, 전통적인 실리콘 기반의 트랜지스터로 반도체 산업에서 지속가능한 발전을 유지하기란 어려운 일이다.

현재까지 주요 반도체 생산업체들은 3나노미터 이후의 칩에 대한 대안을 제시하지 못했다. 신소재가 새로운 메커니즘을 통해 새로운 로직, 스토리지 및 인터커넥션 장치를 가능하게 반도체 산업의 지속적인 혁신을 촉진할 것이다.

예를 들면 전자와 스핀의 손실없는 이동을 달성할 수 있는 2차원적인 초전도체 소재, 위상 절연체(topological insulator) 등이 새로운 고성능 로직의 기반이 돼 여러 장치를 연결할 수 있으며 새로운 자성체 및 저항변화 소재가 궤도 토크 기반의 메모리(SOT-MRAM) 및 저항성 메모리 등 고성능 자성 메모리를 실현할 수 있다.

데이터 보호 AI 기술 보급 확대 = 데이터 전송 및 보호관련 법령이행에 사용되는 비용이 갈수록 증가하고 있다. 이에 데이터 프라이버시를 보호하기 위해 AI 기술을 활용하는 것에 대한 관심 또한 증가했는데 이 기술의 핵심은 데이터 사용자가 여러 데이터 공급처로부터 전달받은 데이터를 활용해 작업하면서 데이터는 비공개로 유지될 수 있게 하는 것이다.

이러한 AI 기술은 데이터사일로(silo) 현상과 오늘날 데이터 공유 관행에 대한 신뢰의 부재를 해결할 수 있으며 가까운 미래에 데이터의 가능성을 더욱 넓힐 것이다.

IT 기술혁신의 중심이되는 클라우드 = 클라우드는 발전을 거듭하면서 IT 인프라의 범주에서 벗어나 IT 기술혁신의 중심으로 진화하고 있다.

새로운 칩과 데이터베이스, 자율운영 적응형 네트워크, 빅데이터, 인공지능, 사물인터넷, 블록체인, 양자컴퓨팅 등 거의 모든 IT 기술과 밀접하게 연결돼 있다. 서버리스 컴퓨팅(serverless computing), 클라우드 네이티브(cloud-native) 소프트웨 어아키텍처, 소프트웨어-하드웨어 통합 설계는 물론 지능형 자동 운영 등 클라우드는 다양한 새로운 기술을 탄생시키고 있다.

클라우드 컴퓨팅은 IT의 모든 측면을 새롭게 정의하고 새로운 IT 기술의 접근성을 높이고 있다고 볼 수 있다. 클라우드가 디지털 경제의 전체 근간으로 자리잡아 가고 있는 것이다.[파이낸셜신문=조경화 기자 ]