[KOFAC 동향리포트] Vol.30-2 새로운 과학적 가치 발견 위한 필수요건
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[주요 동향]
미 국립과학재단(NSF)은 A3D3연구소(Accelerated AI Algorithms for Data-Driven Discovery Institute)에 향후 5년간 보조금 1,500만 달러를 지원할 방침이다. 워싱턴 대학 주도하에 9개 대학이 힘을 합친 A3D3연구소는 대규모 데이터를 실시간으로 분석할 수 있는 AI기반 알고리즘을 개발하고 있다. 그 궁극적 목표는 ‘모든 과학 분야에서 AI를 실시간으로 적용하는데 필수적인 제도적 지식을 구축하는 것’이다.
이는 방대한 데이터를 분석해야 하는 최신 연구에 꼭 필요한 일이다. 예를 들어 다중신호 천문학(Multi-messenger astrophysics)은 중력파 탐지기, 중성미자 탐지기, 망원경 등을 활용해 관측한 자료를 통합하고, 이를 바탕으로 초신성, 항성 충돌, 블랙홀과 같은 우주 현상을 식별 및 연구하는 분야다. A3D3연구원들이 개발 중인 AI알고리즘은, 천문학자들이 우주 현상을 보다 신속하게 식별하고 완전한 정보를 구축하도록 돕는다.
고에너지 입자물리학(high-energy particle physics)은 암흑 물질 입자(candidate dark matter particles)와 같은 새로운 유형의 입자를 발견하는 학문이다. 이를 위해선 고에너지 실험에서 발생하는 초당 4천만 건의 충돌을 분석하는 등 방대한 데이터 처리가 필수적이다.
신경 과학(neuroscience)에서도 AI의 속도와 분석력은 유용하다. 두뇌가 운동기능을 제어하고 감각 정보를 처리하는 복잡한 메커니즘을 파악하기 위해서다. 실시간 뇌 활동을 기반으로 하는 새로운 시험과 치료법이 가능해진다. 이 밖에도 과학 연구를 통해 생성되는 데이터의 양은 급격히 증가하고 있다. 이에 따라 A3D3연구소는 대학원생과 학부생 모두를 포함하는 AI기반 연구 기회를 보다 늘리고자 한다. 이는 관련 인재를 육성하고, 지속가능한 AI기반 연구 환경을 마련하기 위해서다.
[현황 분석]
최근 NSF는 데이터 혁명 연구소(Harnessing Data Revolution Institute) 5곳 신설에 7,500만 달러를 투자하기로 했다. 목표는 데이터 활용, 관리, 분석 기술 및 관련 인프라를 개발해 데이터 과학 혁신을 주도하는 것이다. A3D3연구소 역시 이런 움직임의 일환이다.
데이터 혁명 연구소는 다방면에서 과학연구를 지원한다. 예를 들어, 머신러닝 알고리즘을 생물학에 활용하고, 최신 분석모델을 이용해 극지방 데이터를 분석한다.
[시사점]
최근 전 세계적으로 연구형태가 데이터 중심으로 전환되고 있다. 국내 학계도 서울대, 전남대 등에서 데이터사이언스대학원을 설립하는 등 착실히 대응에 나서고 있다.
A3D3연구소가 특별한 것은 AI를 데이터 사이언스에 적극 활용한다는 점이다. 이를 통한 새로운 과학적 가치발견에 본격적으로 나서고 있다.
*이 글은 한국과학창의재단에서 발행하는 ‘동향리포트’로부터 제공받았습니다.
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분당서울대병원 신경외과 정한길·김택균 교수, 신경과 윤창호 교수 공동 연구팀은 두경부(머리와 목 부분)의 X-선 영상을 이용해 수면무호흡증을 진단하는 인공지능(AI) 모델을 개발했다고 7일 밝혔다. 수면무호흡증은 자는 동안 호흡이 일시적으로 멈추거나 호흡량이 줄어드는 상태를 말한다. 이런 상태가 장기간 지속되면 고혈압, 심근경색, 뇌졸중 등의 심뇌혈관 질환이 발생할 위험이 크게 높아진다.
한국재료연구원은 배터리 핵심 소재 리튬이온으로 차세대 뉴로모픽 반도체 소자를 세계 최초로 구현했다고 8일 밝혔다. 뉴로모픽 반도체 소자는 인간 뇌를 모사해 전력 소모를 줄이면서 고효율로 인공지능을 수행할 수 있는 새로운 반도체 소자다. 재료연구원 나노표면재료연구본부 김용훈·권정대 박사 연구팀이 이 기술을 개발했다.
국내 연구팀이 극저온에서 나타나는 특성인 '스핀 구름'을 응축하면 새로운 양자 물질이 나타나는 현상을 처음 규명했다. 과학기술정보통신부는 임현식 동국대학교 교수 공동연구팀이 극저온 실리콘 금속에서 스핀 구름이 응축하는 현상을 통해 '보스·아인슈타인 응축' 상태를 만드는 것을 발견했다고 7일 밝혔다.
국내 연구진이 고령층은 물론 중장년층에까지 널리 퍼지고 있는 대표적 희소 난치질환인 류머티즘성 관절염과 림프암의 치료 후보물질을 찾아냈다. 한국화학연구원은 조희영·임희종 박사 공동 연구팀이 면역체계 오작동으로 염증이 유발되고 정상조직이 공격당하는 '자가면역 질환'에 대한 치료제 개발 연구를 통해 신약 물질인 'KIC-0101'을 개발했다고 7일 밝혔다.
한국생산기술연구원은 담수화 공정 후 폐기되는 농축수에서 담수와 고순도 리튬을 얻을 수 있는 '순환형 에너지 시스템'을 개발했다고 7일 밝혔다. 연구팀은 전기투석 방식의 담수화 시스템은 높은 전류가 필요하지 않다는 점에 착안해 '증산발전 소자'를 만들었다. 식물이 뿌리에서 흡수한 물이 기공을 통해 수증기가 돼 빠져나가는 '증산작용' 원리에서 착안한 이 소자는 한 번만 물을 주입하면 공기 중 수분을 자동으로 흡수해 자가 발전하게 된다.
인공조명에 따른 빛 공해로 밤하늘이 밝아지면서 인간이 맨눈으로 볼 수 있는 별이 빠르게 줄어들고 있는 것으로 나타났다. 독일 지구과학연구소(GFZ)의 크리스토퍼 키바 박사가 이끄는 연구팀은 세계 각지의 시민 과학자들이 제출한 별 관측 자료를 통해 맨눈으로 볼 수 있는 별이 빠르게 줄고있다는 점을 밝혀낸 연구 결과를 과학 저널 '사이언스'(Science)에 발표했다.
머리카락 굵기의 절반밖에 안 되는 약 2억5천만년 전 꽃가루 화석에서 자외선 차단 역할을 하는 화합물이 확인됐다. 이는 식물이 유해한 자외선(UV-B)으로부터 자신을 보호하기 위해 만들어낸 것으로, 페름기 말 대멸종 때 유해 자외선이 멸종의 주요 원인으로 작용했다는 점을 시사해주는 것으로 제시됐다.