종잡을 수 없는 폭염, 양자 알고리즘이 예측한다 [김윤수의 퀀텀점프]

폭염 관련 이미지. 연합뉴스

[서울경제]

우리나라 폭염처럼 평년 수준을 크게 벗어나는 극한 기후가 전 세계적 문제로 떠올랐죠. 최근 양자 알고리즘 기술을 활용해 이 같은 극한 기후에 대비하려는 시도가 있습니다. 방대한 변수를 계산해야 하는 인공지능(AI) 기상 예측에 양자 원리를 도입해 기존 며칠에 불과한 예측 기간을 최장 1년까지 늘리겠다는 거죠.

미국 AI 기상 예측 솔루션 기업 플래닛(Planette)AI는 최근 미 항공우주국(NASA) 지원 프로그램에 선정돼 새로운 기상 예측 시스템 ‘큐비트캐스트(Qubit)’를 개발한다고 발표했습니다. 플래닛AI는 “큐비트캐스트는 여러 확률을 동시에 탐색하는 기능을 포함한 양자물리학 기반 알고리즘을 활용할 예정”이라며 “양자 기반 접근방식을 통해 기상 패턴을 더 정확하게 파악할 수 있다”고 설명했습니다.

큐비트캐스트는 이름과 달리 큐비트, 즉 양자컴퓨터 하드웨어를 사용하는 시스템은 아닙니다. 대신 업체 측 설명처럼 양자역학 원리를 응용해 AI 예측 알고리즘을 업그레이드하겠다는 것이죠. 입자는 동시에 여러 곳에 존재할 수 있고 양자역학은 각각의 위치에 존재할 확률들을 계산한다고 했죠. 기상 예측 역시 지구의 수많은 변수들에 따라 가능한 여러 경우의 수들을 확률적으로 계산해야 하고 이는 양자역학 계산법으로 한층 효율화할 수 있다는 취지로 보입니다.

대기부터 해양, 태양 활동까지 지구 날씨를 결정하는 변수는 셀 수 없이 많습니다. 기상 예측에 AI 모델이 활용되고 있지만 장기 예측을 정확하게 해내기가 여전히 쉽지 않은 이유죠. 비교적 정확하게 할 수 있는 예측 기간은 10일 정도라고 하죠. 반면 양자 알고리즘을 도입한 큐비트캐스트는 이 기간을 최장 1년까지 늘릴 수 있을 것이라는 게 플래닛AI의 포부입니다. 연산이 간결해지면 최근 AI 업계의 골치거리인 전력 부담 문제도 개선할 수 있겠죠.

한편 큐비트캐스트는 AI와 양자 간 시너지를 보여주는 또다른 사례로도 볼 수 있습니다. 슈퍼컴퓨터 기반 AI는 속도가 중요한 연산에, 양자컴퓨터는 수많은 경우의 수를 동시에 훑어 최적의 선택지를 찾아내는 길찾기류 연산에 강하다고 알려져있어 둘을 결합해 시너지를 내려는 시도가 늘고 있습니다. 엔비디아는 올 3월 양자컴퓨터들과 손잡고 자사 GPU 기반 슈퍼컴퓨터와 양자컴퓨터를 합친 연산 인프라 ‘가속 양자연구센터(NVAQC)’를 만들겠다고 발표했는데요. 이어 이번주에는 경쟁 반도체 기업 AMD가 양자컴퓨터 선두주자 IBM과 손잡고 ‘양자 중심 슈퍼컴퓨팅’ 시스템을 개발하겠다고 맞불을 놨습니다.

김윤수 기자 sookim@sedaily.com