“GPU로 AI 연산… 엔비디아에 작은 힌트 됐을 것”

22년 전 ‘GPU로 신경망 학습’ 논문
오경수·정기철 숭실대 교수

2004년 세계 최초로 그래픽 처리 장치(GPU)를 인공지능(AI) 연산에 활용하는 아이디어를 낸 정기철(왼쪽), 오경수 숭실대 교수. /숭실대

인공지능(AI) 시대에 접어들면서 가장 주목받은 것이 바로 그래픽 처리 장치(GPU)다. 수많은 픽셀(화소)을 한꺼번에 계산해 PC 모니터에 게임 그래픽을 그리는 역할을 하는 GPU는 단순한 문제를 대량으로 빠르게 처리한다는 장점을 가졌다. 이런 특유의 병렬(동시 다발적) 계산이 AI 연산 속도를 비약적으로 높인다는 점이 주목받으며, AI 시대의 핵심 두뇌로 자리 잡았다. GPU를 만드는 엔비디아는 전 세계에서 가장 비싼 기업이 됐다.

그런데 이렇게 AI 연산에 GPU가 적합하다는 아이디어를 가장 먼저 낸 게 한국 과학자라는 사실이 알려지며 최근 화제가 되고 있다. 2004년 ‘GPU를 이용한 신경망 구현’ 논문을 국제 학술지(패턴 인식)에 발표한 오경수·정기철 숭실대 디지털미디어학과 교수가 주인공이다. 이들은 엔비디아가 GPU로 데이터 학습과 대규모 계산을 할 수 있도록 2007년 내놓은 플랫폼 ‘쿠다(CUDA)’보다 3년 먼저, GPU가 AI 연산에 적합할 수 있다는 아이디어를 내놨다. 최근 소셜미디어(SNS)에서는 “AI 연산 종주국이 한국이었느냐”는 반응도 나온다. 두 교수는 15일 본지 인터뷰에서 “20년도 더 된 논문이 재조명되니 얼떨떨하다”며 “당시 최초라는 인식은 있었지만, 많이 홍보되지는 않았는데, 이번에 제대로 알려진 것 같아 다행”이라고 했다.

두 교수가 국제학술지에 게재한 ‘GPU를 이용한 신경망 구현’ 논문 온라인 캡처.

오 교수와 정 교수는 2003년 숭실대에 함께 임용된 뒤 한 학기 동안 같은 연구실을 사용했다. 게임과 그래픽을 전공한 오 교수와 AI의 토대인 인공신경망(사람 뇌를 모방해 데이터를 학습하고 판단하는 모델)을 전공한 정 교수는 매일같이 만나다 “GPU를 신경망 학습에 쓰면 어떨까”라는 생각을 해냈다고 한다.

두 교수는 당시 가장 성능이 좋았던 ATI(현재는 AMD에 인수)의 라데온 GPU를 활용해 신경망을 구축했다. 모든 계산을 한 줄씩 차례대로 처리하는 중앙처리장치(CPU)는 똑똑하지만 느린 게 단점이고, 특히 신경망처럼 숫자가 어마어마하게 많아지면 데이터 처리 시간이 오래 걸린다. 이와 달리 GPU는 게임 화면처럼 픽셀을 한 번에 아주 많이 그리는 데 특화된 칩이다. 두 교수는 이런 GPU 특성을 활용했더니 CPU로 만든 기존 신경망보다 연산 속도가 20배 빨라진 사실을 발견했다. 오경수 교수는 “실제 구현하기 전까지는 이렇게까지 속도 차이가 많이 날지 몰랐다”며 “이후 국문 논문을 낼 때 GPU를 더 최신 모델로 바꿨더니, 속도 차이가 30배까지 벌어졌다”고 했다.

하지만 선구적이었던 연구는 후속 AI 개발 흐름으로 이어지지는 못했다. 정 교수는 “데이터도 부족했고 GPU 성능과 메모리 환경도 부족했다”며 “너무 앞서간 연구여서 실용화에는 이바지하지 못한 것”이라고 했다.

결국 엔비디아가 내놓은 쿠다로 많은 사람이 GPU를 이용해 범용 연산을 쉽게 할 수 있게 됐고, 이후 딥러닝과 AI의 주도권도 미국으로 넘어갔다. 그럼에도 이들의 연구는 AI 개발의 씨앗을 뿌렸다는 평가다. 정기철 교수는 “논문을 내고 나서 2005년쯤 엔비디아 국내 행사에 강사로 초빙됐다”며 “엔비디아가 GPU를 범용 연산에 활용하는 데 작은 힌트라도 됐을 것이라고 생각한다”고 했다.

오경수 교수는 “컴퓨팅 파워와 데이터가 AI의 핵심이 되면서 대기업 중심으로 경쟁 구도가 재편됐다”며 “한국도 AI 3위권으로 보고 있지만, 인재들이 더 많이 이공계로 와서 더욱 경쟁력을 키워나갔으면 좋겠다”고 했다.