MS 과학용 AI플랫폼 출격…“분자 탐구부터 합성까지 며칠이면 끝”

전 세계 과학자들에게 AI 도구 제공
과학 맞춤형 클라우드 플랫폼 공개
생성 화학과 가속 DFT 기능 발표
유니레버와 협력해 디지털 혁신

유니레버는 마이크로소프트와 협력해 제품 혁신을 위한 새로운 디지털 역량을 강화해왔으며, 마이크로소프트 애저(Microsoft Azure) 기술을 통해 디지털 연구소인 데이터랩(DataLab)에서 디지털 비전을 실현하고 있다.

마이크로소프트가 생성형 AI와 하이브리드 양자 컴퓨팅 능력을 과학 맞춤형 클라우드 플랫폼에 담아 제공한다고 21일 발표했다. 첨단 AI를 통해 과학자들이 최대한 창의력을 발휘하고, 당면한 난제를 해결할 수 있도록 돕겠다는 취지다.

마이크로소프트는 화학·재료 과학 연구를 위한 애저 퀀텀 엘리먼트(Azure Quantum Elements)를 개발했다. 특히 생성 화학(Generative Chemistry)과 가속 밀도범함수 이론(Accelerated Density Functional Theory, DFT)을 발표했다. 과학자들이 이 플랫폼을 최대한 활용할 수 있도록 하기 위해서다. 마이크로소프트는 “이 기능들은 향후 화학 발전에 소요될 것으로 추정되는 250년의 시간을 25년으로 대폭 단축할 수 있을 것”이라고 말했다.

연구자들은 수억 개의 화합물을 학습한 최신 AI 모델을 사용해 특정 산업에 적합한 새로운 분자를 탐구할 수 있다. 또 가장 유망한 후보들을 실험실에서 더 효율적으로 합성하는 방법을 평가할 수 있다. 이를 통해 전체 과정을 수 년이 아닌 며칠 만에 해결 할 수 있다.

또 가속 밀도범함수 이론을 통해 연구자들은 분자의 양자역학적 특성을 전례 없는 속도로 시뮬레이션해 화학적 발견 과정을 빠르고 효율적으로 확장할 수 있다. 해당 기술은 다른 DFT 코드와 비교했을 때 한 차원 더 빠른 속도를 자랑한다는 것이 회사측 설명이다.

마이크로소프트는 과학자와 개발자에게 애저 퀀텀 엘리먼트의 비공개 프리뷰의 일환으로 가속 DFT를 경험할 수 있는 기회를 제공하기로 했다. 몇 주 후에는 생성 화학에도 접근할 수 있게 될 것이라고 밝혔다. 마이크로소프트는 이미 글로벌 소비재 선도 기업인 유니레버(Unilever)와 협력해 비전을 실현하고 있다. 유니레버는 매일 34억 명 이상의 사람들에게 서비스를 제공하며, 자사 디지털 연구 및 제품 개발을 지원하기 위해 마이크로소프트의 슈퍼컴퓨팅과 AI 서비스를 활용하고 있다.

마이크로소프트는 “최신 디지털 도구를 제공해 전 세계 연구자들의 독창성을 활용해 최고의 연구 성과를 낼 수 있도록 지원하고 있다”며 “앞서 코파일럿(Copilot)과 같은 생성형 AI 협업 도구는 새로운 창의성의 물결을 일으키며 생산성을 크게 향상시켰다”고 말했다. 이제 마이크로소프트는 과학 분야에 AI와 자연어 처리 기능을 도입하고 있는 것이다.

마이크로소프트의 목표는 AI 추론을 과학 연구의 모든 과정에 적용하는 것이다. 이를 위해서 가설에서 결과까지 과학적 프로세스를 가속화할 수 있는 차세대 AI 모델 기술이 필요하다. 지식 탐구와 가설 수립에서 시작해 수백만 개의 분자 후보를 생성하고, 디지털 실험으로 후보를 좁힌 뒤 결과를 분석하는 모든 과정을 며칠 내로 완료하는 것을 목표로 한다. 마이크로소프트는 퍼시픽 노스웨스트 국립연구소(Pacific Northwest National Laboratory, PNNL)와 협업을 통해 3200만 개 이상의 후보를 검토해 더 나은 배터리를 위한 새로운 물질을 발견하고 합성하는 방법을 시연했다.

학자들은 원하는 분자의 특성을 지정해 AI 추론과 고성능 컴퓨팅 시뮬레이션(High Performance Computing, HPC)을 통해 수천 개의 분자 후보를 추천받을 수 있다.

자연어 도구를 활용하면, 이 새로운 패러다임은 모든 연구 단계에서 AI가 과학적 보조자 역할을 하며 자율적으로 추론할 수 있게 한다. 이를 통해 혁신에 대한 접근 방식을 새롭게 정의하고, 더 많은 사람들이 획기적인 발견을 할 수 있도록 지원할 것이다.

생성 화학은 새로운 분자를 발견하고 설계하는 과학자에게 창의성의 새로운 지평을 열어줄 것이다. 이를 통해 석유 및 가스 회사가 엔진 수명을 연장할 수 있는 더 강력한 연료 첨가제를 만들거나, 접착 회사가 불필요한 잔여물 없이 접착력을 강화하는 새로운 화학 물질을 개발하는 등 여러 산업 분야에서 획기적인 발견을 가능하게 할 것이다. 연구자들은 원하는 특성을 가진 분자를 생성 화학에 요청할 수 있으며, 목표 응용 분야에 대한 정보를 시스템에 입력해 적합한 분자 특성을 결정할 수 있다.

가속 DFT는 이미 아스펜 테크놀로지(AspenTech), 덴마크 공과대학(DTU Energy University) 및 유니레버와 같은 많은 조직에서 사용되고 있다. 이는 화학 및 재료 과학 워크플로우에 원활하게 통합되며, 치료제와 환경 지속 가능성 등의 혁신을 가속화하는 데 기여하고 있다.

유니레버는 도브(Dove), 트레제메(TRESemmé), 오모(Omo), 디그리(Degree), 헬만(Hellmann’s), 밴엔제리스(Ben & Jerry’s)를 포함해 전 세계 34억 명이 사용하는 다양한 가정용 브랜드를 보유한 선도적인 소비재 기업이다. 지난 2년 반 동안 유니레버는 마이크로소프트와 협력해 제품 혁신을 위한 새로운 디지털 역량을 강화해왔으며, 마이크로소프트 애저(Microsoft Azure) 기술을 통해 디지털 연구소인 데이터랩(DataLab)에서 디지털 비전을 실현하고 있다. 유니레버는 코파일럿과 애저 퀀텀 엘리먼트의 고급 시뮬레이션 기능을 활용해 자연어로 과학 정보를 검색할 수 있다. 이 기술을 통해 실험실에서 수십 차례의 실험을 할 시간을 절약하고, 대신 수천 개의 계산 시뮬레이션을 빠르게 수행할 수 있다. 유니레버 과학자들은 이러한 시뮬레이션에서 얻은 데이터를 사용해 수만 개의 재료를 신속하게 선별하거나 복잡한 화학 반응을 탐구하는 모델을 정밀하게 조정할 수 있다.

예를 들어, 연구개발 팀은 다양한 모발 유형에 맞춰 모발을 더 건강하게 만드는 새로운 분자를 찾는 검색 범위를 넓힐 수 있으며, 이는 도브와 트레제메 같은 브랜드의 맞춤형 헤어 케어 기준을 새롭게 설정할 것이다. 또한, 대규모 시뮬레이션을 통해 유니레버는 주요 지속 가능성 목표를 더 빨리 달성할 수 있게 된다.