양자 석학 김명식 "양자, 왜 해야 하나?···가능성 무한"

"양자는 가능성이 무한한 분야다. 양자는 빨리 푸는 문제와 빨리 풀지 못하는 문제가 있다. 소프트웨어하는 사람은 이걸 빨리 찾아내야 한다"(김명식 영국 임페이얼 칼리지 런던 교수)

"AI안전 문제는 교육이자 제도 기술적으로 풀어야하는데 사실 가장 큰 위협은 우리나라가 규제가 너무 심해 AI 경쟁력이 없어지는 것입니다."(하정우 네이버클라우드 AI센터장)

"8시간 근무 시간 기준 마이크로소프트(MS) 개발자가 순수하게 코드에 집중하는 시가은 1~2시간에 불과하다. (개발자들이) AI를 멀리하지 않아야 한다."(이건복 한국MS 개발자리드)

과기정통부 산하 소프트웨어(SW) 분야 정책 싱크탱크인 소프트웨어정책연구소(SPRi, 스프리, 소장 김형철)가 개최한 '2024 SPRi 봄 컨퍼런스'가 26일 오후 서울 양재 엘타워 6층에서 열렸다.

이날 행사는 스프리 설립 10주년 기념 영상을 소개한 개회식에 이어 전문가 4명이 주제 발표를 했다. 김명식 영국 임페리얼 칼리지 런던 교수를 필두로 이진형 스탠포드대 교수 겸 엘비스 대표, 이건복 한국마이크로소프트 개발자리드(상무), 하정우 네이버클라우드 AI센터장이 나와 AI와 SW가 펼쳐가는 현재와 미래를 조망했다.

■"양자 특징은 입자성과 파동성...미국과 유럽에 양자 스타트업 240여곳"

첫 발표를 한 김명식 교수는'꿈을 꾸는 양자컴퓨터'를 주제로 양자컴퓨터 정의와 미치는 영향 등을 소개했다. 김 교수는 한국 양자정보·양자컴퓨터 1세대 학자이자 세계 석학이다. 임피리얼 칼리지에서 빛 알갱이와 원자 상호작용으로 박사학위를 받고 1990년 모교인 서강대 물리학과에 교수로 임용됐다 2000년 영국 퀸즈대로 옮겼다. 이후 지도교수이자 전 영국 물리학회장인 피터 나이트 교수가 명예교수로 물러나면서 임피리얼 칼리지에 자리를 잡았다. 양자물리 연구로 영국 왕립학회에서 수여하는 울프슨상과 우리나라 호암상 과학상을 2016년 받았다. 영국 정부의 양자기술 현황 백서 작성에도 참여했다.

김 교수는 "사실 컴퓨터가 별게 아니다. AI도 그렇지만 그냥 스위치다"고 운을 떼며 "여기 계신 한 분 한 분이 일렉트론이라고 하면 컴퓨터와 달리 양자컴퓨터는 한 분 한 분 모두를 존중하는 기술"이라고 소개했다. 양자컴퓨터 정의에 대해서는 "양자 이론을 바탕으로 계산을 하는 컴퓨터"라고 설명했다. 양자컴퓨터 장점은 병렬로 연산이 가능한 점을 꼽았다. 즉, 입력을 0,1,2,3…으로 하면 동시에 함수값 f(0), f(1), f(2)…을 계산하고 이들의 함수 g(f(0), f(1),…)도 계산한다는 것이다. 반면 단점은 계산한 값을 다 출력하지 않는다"면서 "병렬 계산해 답은 하나만 준다"고 말했다.

양자의 주요 특징을 흔히 '얽힘'을 이야기하는데 이 보다는 '파동성'과 '입자성'을 꼽았다. "어떤 시스템이 양자 이론에 따른다면 그 시스템은 파동성과 입자성을 동시에 가진다"면서 "양자 컴퓨터는 파동성으로 계산을 하고, 입자성으로 출력을 한다"고 진단했다. 그에 따르면 파동성은 간섭을 하는 거고, 입자성은 덩어리로 돼 있으며 하나하나씩 셀 수 있다. 양자가 파동성과 입자성을 동시에 갖고 있는 것에 대해 의심하지 않고 받아들이는 일종의 공리(公理)라면서 "양자는 파동성을 가지고 계산을 하고 출력은 입자성으로 한다"고 덧붙였다.

1801년 토머스 영이 광자의 이중슬릿 실험을 통해 간섭현상을 증명해냈는데 이를 소개하며 "이거 하나만 알면 양자를 할 수 있다"면서 양자 이중 슬릿 간섭을 가리켜 "지난 수십년간 가장 아름다운 수식"이라고 소개했다. 양자 이중 슬릿 간섭은 한개 입자가 두개 슬릿을 동시에 지나 간섭을 일으키는 것으로 한개의 비트가 0과 1을 동시에 가지고 있게 된다.

양자컴퓨터의 해외 투자 현황도 설명했다. 미국, 중국, 유럽 정부가 각 연간 10억 달러 투자를 하고 있다면서 "1960년대 미국이 소련과 우주 경쟁을 할때 우주 프로그램에 연방 예산의 4%를 썼다"면서 "하지만 현재 양자 예산은 미국 연방 예산의 0.01% 수준"이라며 크지 않다고 짚었다.

이들 국가들 외에 IBM, 구글, 마이크로소프트, 인텔, 엔비디아 등 대기업들도 양자 투자에 적극적이다. 또 벤처기업은 광자(Photons) 분야에서 피에스아이퀀텀(PsiQuantum)이 6억 달러를, 자나두(Xanadu)가 2억 달러를, 퀀델라(Quandela)가 7100만 달러를 각각 투자유치 받았고, 원자(Atoms) 분야에서는 퀀트라(QuantEra)가 2000만달러를, PasQal이 1억5000만 달러를 투자 유치 받았고, 이온(Ions) 분야에서는 아이온큐(IonQ), 유니버셜 퀀텀(Universal Quantum),옥스포드 아이오니큐(Oxford IoniQ) 등이 활동하고 있다.

김 교수는 맥킨지 자료를 인용해 "2022년 현재 북미와 유럽에 240여곳의 양자컴퓨터 스타트업이 있는데 애플리케이션 소프트웨어 기업이 제일 많다"고 들려줬다. 양자컴퓨터를 왜 해야 하는 질문에는 영국 정부가 작성한 자료(폴리시 페이퍼)를 보여주며 "성장 가능성이 클 뿐 아니라 다방면에 영향을 끼친다"면서 "양자는 가능성이 무한한 분야다, 인류 문명이 존재하려면 현재 리소스(자원)를 아주 잘 써야하는데 그럴러면 벡터 하나 하나의 아주 미세한 걸 컨트롤해야 하는데 그게 양자"라고 설명했다.

■ 이진형 교수 겸 대표 "뇌의 GPS 개발...10억명 세계 뇌 질환 치료 도움"

김 교수에 이어 한인 여성 최초 스탠퍼드대 종신교수이자 벤처기업 대표인 이진형 교수가 발표했다. 이 교수는 뇌질환이 매우 빨리 증가하는 질환이라면서 "세계에 환자가 10억명에 달한다. 선진국이 투자를 많이 했지만 아직 답을 못찾았다"고 짚었다.

뇌 질환 치료의 기본적인 목표는 뇌 기능 정상화라면서 체중 관리를 위해 체중을 재듯이, 이를 위해서는 뇌 기능을 측정할 수 있어야 한다고 덧붙였다. 현재 기술은 아직 이 수준에 다다르지 못했고, 망망대해를 항해하는 것 같다고 지적했다. 이런 문제를 해결하기 위해 이 교수는 직접 2013년 스타트업 엘비스(LVIS)를 창업했다. LVIS는 '뇌 속 회로를 생생히 시각화한다(Live Visualization of Brain Circuits)'는 뜻이 담긴 이름이다. 미국 실리콘밸리에 본사가 있고 한국에도 서울과 대구에 사무실이 있다. 오는 2026년 나스닥 상장을 목표로 하고 있다.

한인 여성 최초 스탠퍼드대 종신교수이자 벤처기업 엘비스 대표인 이진형 교수가 강연을 하고 있다.

엘비스의 주력 상품은 두뇌 회로 분석 플랫폼 '뉴로매치'로 디지털 트윈 기술을 활용한다. 디지털 트윈은 실 세계 사물을 가상 환경에서 정교하게 재현한 기술이다. 이를 통해 뇌가 어떻게 동작하는 지 파악하고, 병이 있으면 진단과 함께 치료제 효과도 예측할 수 있다는 게 이 교수 설명이다.

이 교수는 현재 진료 환경에 대해 "의사 한 사람이 리어카를 끌고 가는 격"이라며 뉴로매치를 사용하면 "아주 좋은 차를 가지는 격"이라고 소개했다. 이어 "서울과 대구 인근의 열악한 병원에 서비스를 제공하기 위해 진행중"이라고 덧붙였다.

'뇌의 GPS' 제품을 보유한 엘비스는 뇌전증 진단 솔루션을 시작으로 알츠하이머성 치매와 수면, 파킨슨병과 자폐 진단 솔루션을 오는 2027년까지 순차적으로 선보일 예정이다. 이 교수는 뇌 질환을 치료하지만 부산물로 AI에 많은 인사이트를 얻었다면서 "AGI(범용에 사용하는 고성능 AI)가 가능하려면 뇌 알고리즘을 알아야 한다. 뇌 알고리즘 을 바탕으로 새로운 AI 연구도 하고 있다"고 덧붙였다.

■ "MS 코어 개발자 코딩 시간 하루 1~2시간...AI 적극 활용해야"

이 교수에 이어 발표를 한 이건복 한국MS 개발자리드는 AI시대를 맞아 SW개발자 업무 환경이 변하고 있다면서 "이는 시스템 복잡화에 따른 필수"라고 짚었다. 개발자가 하루에 얼마나 코드를 짜는지 아냐?고 물은 그는 "MS 코어 개발자가 코드를 짜는데 보내는 시간은 1시간에서 2시간 남짓"이라고 소개했다. 8시간 근무 기준 MS 개발자가 순수하게 코드를 집중하는 시가은 2시간 남짓이라는 거다.

이 리드는 AI로 개발자를 지원하는 일이 중요해지고 있다면서 "하지만 (AI로) 절대 개발자를 줄일수 없다. 대체하는게 아니라 조력자"라고 강조했다. 미국 마이크로소프트가 내놓은 '코파일럿'을 사용해 개발자의 생산성이 증가한 자료도 소개했다. 87%가 반복적인 작업에 대한 정신적 노력이 감소했고, 74%는 좋아하는 작업에 더 집중했다고 답했다는 것이다.

훈련 데이터 등 AI 한계를 지적한 그는 LLM(거대언어AI)을 사용하는 최적의 방법으로

시맨틱 커널(SK)을 소개했다. 이는 LLM을 네이티브 코드로 오케스트레이션 할 수 있는 경량 오픈소스 SDK다. 지원언어는 C샵 등이다. 커널은 이 모든 것의 중심인데 시맨틱 커널은 플러그인, 플래너, 페르소나 등 세가지로 구성됐다.

개발자들에게 "AI를 멀리하지 마라"고 조언한 그는 "AI에이전트와 같이 일하는 방법을 익히고 중요한 코드에 더 집중하는 등 AI시대를 맞아 새로운 개발자의 삶이 어떤 것인지 보여달라"며 강연을 마쳤다.

■ "AI는 규모가 만든 혁신...맛있는 요리에 해당하는 각 도메인 역할 중요"

마지막 강연자로 나선 하정우 네이버클라우드 AI센터장은 "AI가 사실상 모든 산업과 모든 사회의 기반 기술화된 것 같다"고 강조했다. AI안전에 대해서는 "할루시네이션(환각)이나 편향 정보 등의 기술 문제는 연구로 풀어나갈 수 있다"면서 "문제는 나쁜 사람들이 나쁘게 쓸 수 있어 이를 규제해야하는데, 이런 것들은 교육이나 제도로 풀어야 한다"고 제안했다. 이어 "사실 가장 큰 위헙은 우리나라가 AI 경쟁력이 없어지는 것"이라면서 "규제가 너무 심해, 못 만들게 해서, 못 쓰게 해서, 이렇게 되는 게 가장 큰 위협"이라고 진단했다. 이어 "특정 기술이 세상을 바꾸고, 그래서 국가경쟁력으로 이어지는 건 기술을 확보하는 데서 끝나는 게 아니고 그 기술이 모든 산업과 사회에 확산돼 밸류를 만들 때"라면서 "이게 안 되고 있다는 뜻이다. 정부도 기업도 학교도 심지어 시민단체들도 고민해야 하는 포인트"라고 지적했다.

오픈AI가 내놓은 GPT 1, 2, 3에 대해서는 "아키텍트 변화보다 스케일업(확대)"이라면서 "규모가 굉장히 커진게 핵심이다. 규모가 만든 혁신"이라고 해석했다. 또 수학 문제를 못 풀던 거대AI가 한 문장(Let's think step by step)을 입력했을 뿐인데 못 풀던 수학문제를 풀었다며 프롬프트(AI에 입력문을 넣는 것) 중요성도 언급했다.