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2017년 6월 22일 목요일

다리 없는 양서류의 조상



(Chinlestegophis jenkinsi was a tiny subterranean carnivore and is an ancient relative of frogs and salamanders. Credit: Jorge Gonzalez)


 사지 동물 가운데는 뱀처럼 다리가 없이 긴 몸통만 진화한 무리들이 있습니다. 언뜻 보기에는 다리가 없으니 비효율적인 구조 같지만, 사실 매우 좁은 틈도 통과할 수 있고 나무를 타거나 장애물을 통과하는 데 매우 효과적인 방식입니다. 더 나아가 사실 속도도 생각보다 느리지 않으며 물뱀처럼 헤엄치는 일도 충분히 가능합니다. 따라서 뱀목 이외에 다른 파충류나 양서류에서도 뱀처럼 다리가 사라진 경우가 있습니다. 


 현생 양서류 가운데 무족영원류(caecilian)가 바로 뱀처럼 다리가 없이 긴 몸통만 가진 무리로 우리 나라에서는 보기 어렵고 보통 사람눈에 띄지 않는 곳에 서식하기 때문에 우리에게는 다소 생소한 생물입니다. 하지만 양서류 진화에서 차지하는 비중은 작지 않습니다. 


 이 무족영원류의 조상은 백악기에 등장한 것으로 생각되었으나 최근 아담 후튼로커(Adam Huttenlocker, an assistant professor in the Department of Integrative Anatomical Sciences at the Keck School of Medicine of USC)를 비롯한 고생물학자들은 본래 예상보다 두 배는 더 오래된 시기인 트라이아스기에 살았던 무족영원류의 근연종을 발견했습니다. 


 킨레스테고피스 젠킨시 Chinlestegophis jenkinsi라고 명명된 이 화석은 아직 팔 다리를 가진 도룡뇽 같은 생물체로 크기는 30-150cm 사이라고 합니다. 이 킨레스테고피스의 화석은 2억년 이상된 것입니다. 더욱 흥미로운 점은 그 구조가 백악기에 멸종된 그룹의 양서류로 생각되던 스테레오스폰딜스(Stereospondyls)와 연관성이 있다는 것입니다. 


 스테로오스폰딜스는 거대한 것은 4-5m까지 자랐던 양서류의 일종으로 후손없이 멸종되었다고 생각되었으나 이번 연구는 현생 양서류 그룹과 연결고리가 있을 가능성을 시사하고 있습니다. 동시에 이번 연구를 통해서 현생 양서류의 공통 조상이 등장한 3억 1,500만년 이후 양서류 진화의 빈자리를 채울 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 


 킨테스테고피스 젠킨시는 위의 복원도처럼 땅에 굴을 파고 지하수가 나오는 장소에서 살았던 것으로 추정됩니다. 이런 환경에서 살았던 무족영원류의 조상은 결국 다리가 퇴화되고 뱀과 비슷한 모양으로 진화했을 것입니다. 현재 남은 무족영원류는 200종 이하로 우리에게 친숙한 그룹은 아니지만, 양서류에서 뱀과 비슷한 형태 변화를 볼 수 있는 독특한 생물체입니다. 


 참고 


  Jason D. Pardo el al., "Stem caecilian from the Triassic of Colorado sheds light on the origins of Lissamphibia," PNAS (2017). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1706752114 




고고도 레이저 탑재 무인기를 계획하는 미국 미사일 방어청



(The MDA's efforts to field a laser-armed HALE UAV may well be focused on the RQ-4 Global Hawk, though the agency is interested in systems that might meet at a future date the specification required. Source: Northrop Grumman)


 미국 미사일 방위청 (MDA, Missile Defense Agency)이 미사일 방어를 위한 고고도 무인 레이저 드론 개발을 검토하고 있습니다. 본래 미국의 미사일 방어 시스템은 발사 전 단계 공격, 발사 초기 단계 요격, 중간 단계 요격, 마지막 종말 단계 요격 등으로 세분화되어 다층 방어 시스템을 구축하는 것이 목표입니다. 이 중에서 우리 나라에서 이슈가된 사드는 마지막 종말 단계 요격을 담당하는 것입니다. 


 레이저 요격 시스템은 잠수함에서 발사되는 SLBM이나 혹은 적국에서 발사되는 ICBM을 초기 단계에 요격하기 위해 개발되었습니다. 취소되긴 했지만, 대형 레이저 요격 항공기인 ABL(Airborne Laser)이 그 대표적인 사례로 50억 달러 가까운 거금이 들었지만, 결국 비용 문제로 인해 2011년 취소되는 운명을 맞이하게 됩니다. 




 하지만 당시 개발된 기술이 그대로 사장되지는 않을 것이고 더 작고 저렴한 형태의 공중 레이저 무기 개발이 계속될 것으로 예상했습니다. MDA가 요구하는 스펙은 최소 140kW급의 출력을 지닌 레이저로 280kW급 출력을 30분간 유지할 수 있는 시스템입니다. 이런 레이저를 만들기는 어렵지 않지만, 문제는 에너지 공급 장치를 포함해서 전체 시스템의 크기와 무게를 줄이는 일입니다. 


 현재 사용할 수 있는 무인기 플랫폼 가운데 가장 목적에 부합하는 것은 페이로드나 장시간 체공능력을 봤을 때 RQ-4 글로벌 호크입니다. 따라서 페이로드 목표는 2,268 kg에서 5,670 kg 정도이며 63,000피트 상공 (약 19.2km)까지 올라갈 수 있어야 합니다. 공중 체공 시간은 36시간으로 글로벌 호크로도 겨우 맞출 수 있을 것 같은 목표입니다. 


 하지만 핵심은 과연 이정도 성능을 지닌 레이저를 얼마나 작고 가볍게 만들 수 있는지 입니다. 만약 목표을 맞추지 못하면 글로벌 호크보다 더 큰 무인기가 필요해질 수 있습니다. 하지만 그래도 과거 ABL처럼 대형 여객기를 개조할 필요까지는 없어 보입니다. 


 미사일 방어청은 2023년까지 ICBM을 요격할 수 있는 무인 공중 레이저 시스템 도입을 희망하지만, 개발이 순조롭게 진행될 수 있을지는 아직 판단하기 어려운 것 같습니다. 


 참고  







태양 에너지를 이용한 효율적인 해수담수화 시스템




(Rice University researchers (from left) Naomi Halas, Qilin Li, Peter Nordlander, Seth Pederson, Alessandro Alabastri and Pratiksha Dongare with a scaled-up test bed of the NEWT Center's direct solar desalination system. Credit: Jeff Fitlow/Rice University)


(This scaled-up test bed of NEWT's direct solar desalination technology uses carbon black nanoparticles that convert as much as 80 percent of sunlight energy into heat. Results from an earlier prototype showed the technology could produce as much as six liters of freshwater per hour per square meter of solar membrane. Credit: Jeff Fitlow/Rice University)


(In conventional membrane distillation (top), hot saltwater is flowed across one side of a porous membrane and cold freshwater is flowed across the other. Water vapor is naturally drawn through the membrane from the hot to the cold side. In NEWT's "nanotechnology-enabled solar membrane distillation," or NESMD (bottom), a porous layer of sunlight-activated carbon black nanoparticles acts as the heating element for the process. Credit: P. Dongare/Rice University)


 지속적인 인구 증가 및 경제 성장으로 인해 물 수요는 꾸준히 증가하고 있지만, 지구상 일부 국가들은 충분한 물 공급이 어려운 상황에 직면하고 있습니다. 여기에는 기후변화라는 다른 중요한 이슈가 있습니다. 지구 기온 상승에 따라 강수량이 증가하는 경우도 있지만, 반대로 강수량이 감소하는 지역도 있기 때문입니다. 특히 후자의 경우 기온 상승에 의해 증발량이 증가하는 문제까지 겹쳐져 더 심각한 가뭄이 오는 데 현재 캘리포니아나 최근 몇 년 간 우리 나라가 여기에 해당되는 것 같습니다.


 이 문제를 극복하기 위해 지하수 개발이나 거대한 저수지 건설 등 다양한 방법이 시도되고 있는데, 해수 담수화 혹은 마실 수 없는 짠 지하수를 담수화 시키는 것도 그 가운데 하나입니다. 바닷가에 가까이 있는 경우 바닷물은 무제한으로 공급받을 수 있고 해수 담수화 기술 역시 발전해서 단가가 많이 저렴해졌기 때문입니다. 이미 중동의 사막 국가는 말할 것도 없고 호주, 미국 등 선진국에서도 해수 담수화 플랜트가 활발하게 도입 중에 있습니다. 


 하지만 대부분의 해수 담수화 설비는 고가의 대형 플랜트 시설로 기본적인 식수 부족에 시달리는 가난한 국가의 국민들에게는 그림의 떡이나 다를 바 없습니다. 이런 문제를 해결하기 위해서 저렴한 소규모 태양에너지 담수화 장치가 개발 중에 있습니다. 앞서도 몇 차례 소개한 바 있죠. 




 라이스 대학의 연구팀은 막 증발을 이용한 새로운 태양에너지 담수화 시스템을 개발했습니다. NESMD(nanophotonics-enabled solar membrane distillation)이 그것으로 물을 증발시키는 얇은 다공성막과 태양에너지에 의해 활성화되는 나노 입자를 이용한 카본 블랙 소재막이 결합된 구조입니다. 얇은 막으로 물을 조금씩 증발시킨 후 다시 막 뒤에서 응결시켜 순수한 물을 얻는 방식인데, 펌프 이외에는 전기가 필요없는 방식이기도 합니다. 


 이 나노입자는 크고 비싼 태양열 집열 장치의 도움 없이도 전체 태양에너지의 80%를 증기를 만드는 데 사용할 수 있게 도와줍니다. 모식도를 보면 상당히 두꺼울 듯 하지만, 실제로는 전체 두께가 수 mm에 불과하며 바닷물의 두께 역시 0.5mm에 불과합니다. 따라서 이 장치는 매우 얇게 만들 수 있습니다. 


 다만 비용을 절감하기 위해서는 렌즈를 이용한 집광 방식을 채택하는 것이 효율적입니다. 이 경우 1x1m 정도 면적으로 시간당 6리터의 물을 정수할 수 있다고 합니다. 정수 용량은 많지 않지만 기본적인 식수 부족에 시달리는 지구상 여러 지역에서는 상당히 유용하게 사용할 수 있는 수준입니다. 다만 얼마나 비용효과적인지는 더 검증이 필요합니다. 


 연구팀은 좀 더 비용효과적이고 전기를 사용하지 않고도 바닷물을 담수화 시킬 수 있는 방법을 계속 연구하고 있습니다. 깨끗한 식수를 구하기 힘든 가난한 나라의 사람들을 위한 연구인데, 좋은 결실을 맺기를 기대해 봅니다. 


 참고 



2017년 6월 21일 수요일

엔비디아 테슬라 V100 공개 (PCIe)






(출처: 엔비디아)



 엔비디아가 볼타 아키텍처 기반의 테슬라 V100 제품군을 공개했습니다. 사실 이전에 공개한 내용의 연장 선상으로 새로운 내용은 없지만, V100 테슬라 카드의 모습 및 일부 벤치 결과가 공개되었다는 차이가 있습니다. 출시는 올해 하반기로 예정하고 있습니다. 




 리테일 기반의 V100카드는 이전에 공개한 것보다 약간 낮은 스펙인 14TFLOPS의 FP32 연산능력과 28TFLOPS의 FP16 연산 능력, 그리고 DLOPS(Deep Learning Teraflops) 연산 능력을 지녔는데, 이는 클럭이 1370MHz로 낮아졌기 때문입니다. (V100의 기본 클럭은 1370MHz, 부스트 클럭은 1455MHz)


 대신 PCIe 슬롯에 끼울 수 있으므로 기존의 컴퓨터에 연결해서 사용할 수 있는 장점이 있습니다. 쿨링은 패시브 쿨링 방식을 택하고 있으므로 일반 PC보다는 워크스테이션이나 서버에 적합합니다. 가격은 공개되지 않았지만, 보통 이런 제품이 그렇듯이 수천달러 이상의 고가 제품이 될 것으로 보입니다. 


 흥미로운 질문은 과연 리테일 버전의 V100 일반 사용자용 카드도 나올 것인가 하는 질문입니다. 올해 하반기에는 AMD도 베가를 등판시킬 것이므로 엔비디아가 어떻게든 대응을 할 것이란 추측은 가능합니다. 그렇다면 올해 안에 할 수 있는 가장 손쉬운 방법은 완전체 V100을 제조하고 남는 불량칩을 스펙을 좀 낮춘 형태로 출시하는 방법이겠죠. 


 이렇게 큰 GPU는 수율이 낮을 것이고 남는 칩을 어떻게든 재활용하는 것이 이익이라는 추정은 충분히 가능합니다. 다만  815㎟라는 거대한 다이 사이즈를 감안하면 제조 단가 자체가 비싸 나오더라도 매우 고가형 모델로 등장하지 않을까 생각합니다.


 과연 올해 하반기에 어떻게 될 지 궁금합니다. 


 참고 


기침 속 박테리아는 생각보다 오래 지속되고 멀리 간다?



(Credit: Queensland University of Technology)


 감기나 독감 같은 공기 전파 질환은 기침과 재채기를 통해서 주변 환경과 숙주로 전파됩니다. 그 전파 범위는 질환에 따라 다르지만 적어도 수 m 이상 가능할 수 있습니다. 호주 퀀즐랜드 대학의 리디아 모라우스카 교수 (Professor Lidia Morawska, Director of the International Laboratory for Air Quality and Health and Professor Scott Bell from QIMR Berghofer Medical Research Institute and The Prince Charles Hospital)가 이끈는 연구팀은 녹농균 (pseudomonas aeruginosa)이 공기 중으로 얼마나 멀리 그리고 오래 전파될 수 있는지를 연구했습니다. 


 녹농균은 그람 음성 호기성 간균으로 보통 창상 감염균으로 잘 알려지긴 했지만, 호흡기와 비뇨기를 비롯해서 다양한 부위에 감염을 일으킬 수 있습니다. 연구팀은 새로운 기술을 사용해서 기침과 재채기시 나오는 작은 공기비말 (airborne droplets) 속의 녹농균을 조사했습니다. 


 이에 따르면 눈에 보이지 않을 정도로 작은 비말 속의 녹농균은 4m까지 전파될 수 있다고 합니다. 생각보다 먼 거리를 이동할 수 있는 셈입니다. 다만 외부의 건조한 환경에서 생존 시간은 대부분 짧아서 비말 속의 활성 박테리아는 보통 10초 이내의 반감기를 지니고 있다고 합니다. 그러나 이번 연구에서는 활성 반감기가 10분에 달하는 균주가 발견되어 일부 균주가 장거리 전파가 가능한 능력이 있음을 보여줬습니다. 


 사실 기침할 때 나오는 비밀은 위의 사진처럼 눈으로 보이는 것보다 훨씬 광범위하고 강하게 주변으로 전파됩니다. 하지만 너무 걱정하지 않아도 되는 것은 우리 몸이 면역력을 가지고 있어 대부분은 감염되지 않거나 감염되더라도 무증상 혹은 감기 정도로 끝난다는 것입니다. 특히 녹농균은 호흡기로 전파 능력이 뛰어난 균이 아니기 때문에 정상인에서는 크게 걱정할 이유는 없습니다. 


 하지만 문제가 되는 것은 이미 호흡기에 질환이 있어서 호흡기 면역력이 약한 만성 폐질환 환자가 면역력이 크게 떨어진 환자 (예를 들어 암환자나 골수 이식 환자)의 경우 심각한 문제가 될 수 있습니다. 이 경우 전파시키는 본인은 문제 안되도 전파된 환자에서는 큰 문제가 될 수 있습니다. 따라서 기침을 심하게 할 때는 가능한 환자 면회를 하지 않도록 하고 본인이 진료받으러 갈 때는 마스크를 쓰는 에티켓이 필요할 것입니다. 


 참고 


Graham R. Johnson et al. A Novel Method and Its Application to Measuring Pathogen Decay in Bioaerosols from Patients with Respiratory Disease, PLOS ONE (2016). DOI: 10.1371/journal.pone.0158763 

우주 이야기 670 - 새로운 외계 행성 카탈로그를 발표한 케플러



(NASA’s Kepler space telescope team has identified 219 new planet candidates, 10 of which are near-Earth size and in the habitable zone of their star.
Credits: NASA/JPL-Caltech)

(NASA's Kepler space telescope was the first agency mission capable of detecting Earth-size planets using the transit method, a photometric technique that measures the minuscule dimming of starlight as a planet passes in front of its host star. For the first four years of its primary mission, the space telescope observed a set starfield located in the constellation Cygnus (left). New results released from Kepler data June 19, 2017, have implications for understanding the frequency of different types of planets in our galaxy and the way planets are formed. Since 2014, Kepler has been collecting data on its second mission, observing fields on the plane of the ecliptic of our galaxy (right).
Credits: NASA/Wendy Stenzel)


 나사 케플러 우주 망원경의 새로운 데이터가 공개되었습니다. 이 데이터는 백조자리 방향으로 관측했던 초기 4년간의 관측 데이터 가운데 마지막 데이터로 총 219개의 새로운 외계 행성 후보를 포함하고 있습니다. 그리고 이 가운데 10개는 지구 정도 크기로 추정됩니다. 


 여기서 잠시 케플러 우주 망원경에 대해서 설명하면 본래 백조자리 방향에 있는 15만개의 별이 밝기 변화를 관측해서 작은 외계행성을 찾는 것이 목적인 우주 망원경입니다. 케플러 우주 망원경은 2009년에 발사되어 3.5년간의 임무 목표를 달성했으나 망원경이 멀쩡해서 3.5년간의 연장 임무가 승인되었습니다. 하지만 2013년 자세를 잡는 부품인 리액션 휠 고장으로 임무 중단되었다가 2014년부터 다시 K2 임무가 승인되어 발사 8년째인 지금도 활약하고 있습니다. 


 케플러 우주 망원경은 이제까지 4,034개의 행성 후보를 찾아냈고 이 후보들은 다시 지상과 우주의 망원경으로 확인 과정을 거쳐 총 2,335개의 외계 행성을 찾아냈습니다. 지구와 비슷한 크기의 생명체 존재 가능성 있는 후보도 50개 가운데 30개 정도가 확인되었습니다. 초기 4년간의 데이터는 이제서야 다 공개되었는데, 앞으로 확인 과정을 거쳐 최종적으로 행성이 진짜 존재하는지 여부가 확인될 것입니다. 


 케플러 데이터를 분석한 과학자들은 행성들이 몇 개의 그룹으로 분류될 수 있다는 사실을 알아냈습니다. 예를 들어 지구와 비슷한 크기의 암석 행성과 해왕성보다 약간 작은 가스 행성입니다. 둘 사이에 존재하는 행성은 드물고 이렇게 둘로 나눠진다는 점은 행성의 형성이 무작위적으로 일어나는 사건이 아니라 어떤 동일 조건하에서 일어남을 시사합니다. 


 다만 케플러가 찾아낸 행성은 실제 존재하는 행성 가운데 지구에서 관측할 때 식현상을 일으키는 극히 일부 행성에 불과합니다. 아마도 이들은 관측 범위에 있는 별 주변 행성의 몇 %에 지나지 않을 것입니다. 케플러의 업적은 대단하지만, 외계 행성 연구는 이제 시작인 이유가 여기 있습니다. 어쩌면 우리가 알지 못하는 더 다양한 분류와 독특한 행성이 존재할 가능성이 있습니다. 


 앞으로 발사될 차세대 우주 망원경과 케플러의 후계자인 TESS, 그리고 E-ELT를 비롯한 지상의 거대 망원경이 완성되면 외계 행성에 대한 우리의 지식은 더 확장될 것으로 생각됩니다. 


 참고 


2017년 6월 20일 화요일

우주 이야기 669 - 슈퍼지구에도 생물체가 살 수 있을까?



(Earth is surrounded by a giant magnetic bubble called the magnetosphere, which is part of a dynamic, interconnected system that responds to solar, planetary and interstellar conditions. Credit: NASA)


 과학자들은 우주에 지구보다 몇 배나 더 크지만 암석 행성인 슈퍼 지구가 흔하다는 사실을 발견했습니다. 여기서 흥미로운 질문은 슈퍼지구에 생명체가 살 수 있느냐는 것입니다. 이 질문에 대한 답은 표면 온도와 대기의 존재만으로 얻을 수 없습니다. 대기와 바다를 유지할 수 있게 도와주는 강력한 자기장의 존재가 필요하기 때문입니다. 


 다만 멀리 떨어진 지구에서 슈퍼 지구의 자기장을 측정하기는 곤란합니다. 대신 과학자들은 이론적인 연구와 실험을 통해서 슈퍼 지구의 자기장의 형성을 연구하고 있습니다. 로렌스 리버모어 국립 연구소 (Lawrence Livermore National Laboratory)의 과학자들은 지구상에서 가장 강력한 레이저 실험 장비인 미 국립 점화시설 (National Ignition Facility (NIF))을 이용해서 이 질문에 대한 답을 구할 수 있는 연구를 계획하고 있습니다. 


 NIF는 핵융합 연구 및 고에너지 물리학 연구를 위한 실험 장비로 여러개의 강력한 레이저 빔을 한 장소에 집중시켜 초고온 초고압 상태를 만드는 장치입니다. 500조와트의 강력한 레이저 출력이 가능합니다. 




 슈퍼 지구의 중심부는 3500만 기압에 초고압 초고온 상태일 것으로 추정됩니다. 그 압력과 온도는 당연히 지구 중심부보다 높습니다. 이와 같은 극단적 환경에서 철과 같은 금속 물질로 된 행성의 핵이 어떻게 작동할지 이해해야 슈퍼지구의 자기장을 이론적으로 재구성할 수 있습니다. 


 로렌스 리버모어 국립 연구소의 과학자들은 TARDIS (target diffraction in situ)라는 플랫폼을 이용해서 초고온 초고압 상태의 철을 연구할 것입니다. 그 압력은 5-20 magabar (100만 bar)에 달하는 데 초고온 상태에서 팽창하는 물질이 강력한 압력을 받는 것입니다. 이 과정을 연구하면 지구 중심부는 물론 슈퍼 지구 중심부의 상태에 대해서도 추정이 가능할 것입니다. 


 어떤 결과가 나올지는 아직 장담하기 어렵지만, NIF의 초강력 레이저가 슈퍼 지구와 다른 지구형 외계 행성이 생명체가 살기 좋은 조건인지 아닌지에 대한 단서를 제공할 수 있을 것입니다. 좋은 성과가 있기를 기대해 봅니다. 


 참고 


스카이레이크 X 리뷰 결과 발표





(출처: 인텔) 


 인텔이 스카이레이크 X 프로세서를 정식으로 출시하고 리뷰에 대한 엠바고를 풀었습니다. 올라온 벤치마크는 예상에서 크게 벗어나지는 않지만, 역시 클럭을 올린 탓인지 전력 소모와 발열이 크게 올라갔습니다. 스카이레이크 X 프로세서는 사실상 오버클럭 되어 있는 리테일 제품이나 다를 바 없어서 이를 구매하려는 소비자는 반드시 쿨링과 전력 부분을 신경써야 할 것 같습니다. 


 리뷰 결과 






 이전 브로드웰 E에 비해서 베이스 클럭은 물론 터보 클럭까지 올라간 덕분으로 스카이레이크 X는 싱글, 멀티 쓰레드 모두 강력한 모습을 보여주고 있습니다. 하지만 새롭게 도입한 메쉬 아키텍처를 비롯해서 아키텍처상 변화로 인해 아직 바이오스가 안정화되지 않은 부분이 있으며 이로 인해서인지 일부 벤치 값이 예상보다 낮게 나오는 현상도 발생하고 있습니다. 라이젠에서 그랬듯이 이 부분은 바이오스 안정화와 소프트웨어 업데이트로 해결될 수 있을 것으로 기대합니다. 




 한 가지 흥미로운 점은 메쉬 아키텍처에 대한 좀 더 구체적인 내용이 나왔다는 것입니다. 아난드텍에 의하면 인텔의 메쉬 아키텍처는 세 가지 구성을 가지고 있다고 합니다. 3x4, 4x5, 5x6 의 세 가지 구성입니다. 각각 12, 20, 30개의 코어가 있을 수 있는데, 20코어는 18코어까지 제품군을 이루고 30코어는 28개의 제품군을 이루는 식입니다. (2개는 죽은 코어) 메쉬 아키텍처의 장점은 에러가 난 코어가 있어도 작동에는 문제가 없다는 점도 있을 것입니다. 


 위에 보이는 다이샷에는 4x5의 코어 구성이 보이는데, 22.0 x 21.5mm의 크기 다이로 473㎟ 의 큰 면적을 가지고 있다고 합니다. 대략적인 트랜지스터 숫자는 언급되지 않았지만, 다이와 코어 숫자를 고려하면 엄청난 수의 트랜지스터가 집적된 것으로 볼 수 있습니다. 지금 나온 스카이레이크 X 프로세서는 3X4 코어 구성으로 22.0 x 14.0mm 크기 다이에 308㎟ 면적을 지니고 있습니다. 제온 전용인 5x6 다이는 21.5 x 31.5mm 크기에 677㎟ 면적을 지니고 있습니다. 


 다만 이렇게 큰 프로세서를 높은 클럭으로 작동시키는 이상 14nm 공정을 사용해도 전력 소모 증가는 피할 수 없습니다. 풀로드를 기준으로 10코어 제품은 진짜 4코어 카비레이크 대비 2.5배 코어가 늘어난만큼 전력 소모 역시 그 정도 증가한 수준입니다. 이 경우 아마도 최소 2열 라디를 지닌 수냉 쿨러가 아니면 감당하기 어렵지 않나 생각됩니다. 물론 증가한 전력 소모를 감당하기 위해서는 고가 전원부를 지닌 고가 메인보드와 파워서플라이도 같이 필요합니다. 


 솔직히 말하면 구매를 고려하는 유저라면 이 부분을 잘 생각해서 득실을 따져야할 것 같습니다. 게임이 목적이라면 구매를 피하는 쪽이 이득일수도 있습니다. 그 돈 아껴서 다른데 쓰는 게 좋습니다. 무엇보다 전력 소모와 발열량이 큰 컴퓨터는 전기료는 물론 여름철에는 답이 없습니다. 겨울철에도 생각보다 따뜻하지도 않고 말이죠. 




 이번 스카이레이크 X는 성능 면에서는 괜찮지만, 전력 소모라는 관점에서는 불도저나 프레스캇의 추억을 떠올리게 만드는 제품인 것 같습니다. 

마림바를 연주하는 인공 지능 로봇



(In development for 7 years, Shimon can now compose and play its own music(Credit: Georgia Institute of Technology))


 인공지능 관련 기술이 발전하면서 과거에는 생각하기 어려웠던 분야에 도전하는 경우가 늘어나고 있습니다. 예를 들어 그림을 그리거나 바둑을 두거나 음악을 작곡하는 것 등이 그렇습니다. 바둑의 경우 이제는 사람이 인공 지능을 이기기 힘든 수준에 도달했습니다. 하지만 경우의 수가 훨씬 많은 음악이나 그림의 경우 아직 인간을 따라가기 힘든 것도 사실입니다. 


 조지아 공대의 메이슨 브레탄(Mason Bretan)는 지난 7년간 마림바를 작곡하고 연주할 수 있는 로봇인 시몬(Shimon)을 연구해왔습니다. 200만개가 넘는 음악을 잘게 분해한 후 이를 이용해서 심층 신경망 네트워크 (Deep Neural Network)를 통해서 음악을 작곡하는 방식입니다. 


 오랜 과정 끝에 시몬은 스스로의 음악을 작곡할 수 있었으며 그 방향은 연구자들이 미리 예측하기 어려운 것도 있었다고 합니다. 그런데 다른 이야기지만, 은근히 연주하는 모습이 게임 포탈에 나오는 글라도스를 생각나게 만드네요. 



(동영상 1) 



(동영상 2) 


 현재까지 작곡 실력이나 연주 실력을 보면 아직은 로봇이 인간 음악가를 대신할 것으로 생각하기는 어렵지만, 앞으로 기술의 발전에 따라서 상당히 근접한 능력을 지닐지도 모릅니다. 하지만 개인적으로는 인간 같은 감정이나 창의성이 없는 인공 지능이 예술에서 인간을 완전히 대체하기는 어렵지 않을까 생각합니다. 


 참고 




2017년 6월 19일 월요일

배터리 교체가 가능한 전기 레이싱 카




(Plans call for the GT-EV to have a range of 90 to 110 miles (145 to 177 km) per battery pack and a top speed of 175 to 180 mph (282 to 290 km/h)(Credit: Panoz))


 교체가 가능한 독특한 배터리를 지닌 전기 레이싱카가 공개되었습니다. 이 레이싱카는 르망 시리즈의 창업자인 파노즈(Panoz) 소유의 그린포유 (Green4U)에서 개발한 것으로 측면에 대형 배터리 팩을 장착하고 그 옆에 운전석을 배치하는 독특한 구성입니다. 


 배터리팩으로 갈 수 있는 주행 거리는 생각보다 짧아서 145-175km이지만 최고 속도는 매우 빨라서 282-290km/h에 달합니다. 에너지 효율성보다는 속도에 중점을 둔 디자인으로 보입니다. 동력은 400-450kW 모터를 사용하며 무게는 998-1247kg 인데 배터리 팩에 따라 무게가 달라지는 것으로 보입니다. 


 이 자동차는 24시간 르망 레이스를 목표로 개발되고 있는데, 전기 자동차의 특징상 아무리 빨리 충전해도 잠시 정비하는 시간 동안 충전은 어렵기 때문에 아예 배터리 팩 방식을 채택한 것으로 보입니다. 동시에 너무 많은 배터리를 장착하면 무게가 늘어나는 점도 감안했을 것입니다. 


 리튬 이온 배터리의 문제점은 큰 충격을 받는 경우 화재의 위험성이 있다는 점입니다. 자세한 스펙은 모르지만, 아마도 이 문제를 극복하기 위해서 매우 견고한 배터리 팩을 만들면서 상대적으로 무게가 증가한 것이 아닌지 하는 생각이 듭니다. 


 물론 휘발유를 사용해도 충돌 사고시 위험한 건 마찬가지긴 하지만, 배터리의 경우 피할 틈 없이 빠르게 연소되거나 폭발할 수 있어 더 위험할 수 있습니다. 배터리 팩 레이싱카야 이론적으로 문제될 것이 없는 만큼 안전 문제를 해결하는 것이 중요하지 않을까 생각합니다.  


 전기 자동차는 상대적으로 빠른 가속도와 높은 에너지 효율을 지녀 배터리 문제만 해결되면 레이싱 목적으로도 가능성이 있다고 생각합니다. 과연 그린포유의 전기 레이싱카가 실제로 경주에 참가할 수 있을지 궁금합니다. 


 참고 


에일리언 처럼 입이 두 개인 생물이 있다?



(Zina Deretsky, National Science Foundation (after Rita Mehta, UC Davis); Ryan Wilson (pbroks13) - Pharyngeal jaws of moray eels.jpg, )



 1979년에 개봉한 영화 에일리언에는 입속에 다시 이빨을 가진 입이 하나 더 있는 에일리언이 등장합니다. 당시에는 특별히 어떤 생물체를 모방한 것이 아니라 공포감을 주기 위한 것이었지만, 놀랍게도 자연계에 실제로 입이 두 개인 생물체가 존재합니다. 그것도 우리에게 낯설지 않은 곰치 (moray eel)에 두 번째 입이 숨어있습니다. 


 이는 인두턱(Pharyngeal jaws)이라고 불리는 두 번째입으로 진짜 턱과 비슷하게 아가미 궁(gill arches) 의 변형으로 진화된 것입니다. 그런데 이런 두 번째 입이 있으면 뭐가 좋을까요? 그것은 도망치기 위해 발버둥치는 먹이를 잡을 때 유용하다는 것입니다. 아래 영상에서 확인할 수 있습니다. 




(동영상) 


 흥미롭게도 이와 같은 인두턱을 지닌 물고기는 종종 볼 수 있다고 합니다. 곰치의 특별한 점은 근육이 붙어 있어 글자 그대로 입이 튀어나온다는 점입니다. 에일리언에서 나오는 두 개의 입처럼 밖으로까지 튀어나오지는 않지만, 훨씬 더 유용한 자연의 발명품입니다. 


 곰치의 이동식 인두턱이 보고된 것은 2007년으로 비교적 최근입니다. 이렇게 자연에는 아직 우리가 모르는 수많은 비밀 무기들이 숨겨져 있습니다. 


 참고 


1.  Mehta, Rita S.; Wainwright, Peter C. (2007-09-06). "Raptorial jaws in the throat help moray eels swallow large prey". Nature. 449 (7158): 79–82. PMID 17805293. doi:10.1038/nature06062. Retrieved 2007-09-06.




2017년 6월 18일 일요일

링 버스 구조 대신 메쉬 방식을 도입한 스카이레이크 X 프로세서





(출처: Intel)


 인텔의 스카이레이크 X 프로세서에 대한 상세한 정보가 공개되었습니다. 스카이레이크/카비레이크에 사용된 아키텍처는 큰 변화가 없지만, 앞서 소개드린 것처럼 코어가 더 직접적으로 사용할 수 있는 MLC(mid level cache)를 1MB로 증가시켜 성능 향상을 꾀하는 한편 과거 제온에 사용된 링버스 구조를 메쉬 구조로 변경해서 더 많은 코어를 집적해도 성능이 하락하지 않도록 했다는 점이 큰 차이점입니다. 




 CPU가 멀티코어화 되면서 메모리와 캐쉬를 공유할 뿐 아니라 CPU간에도 정보를 주고받아야 할 필요가 생깁니다. 2개나 4개 정도일때는 문제되지 않는 부분도 코어가 여러 개가 되면 문제가 될 수 있기 때문에 여기에 대한 대응책이 필요합니다. 링 버스 구조는 각각의 코어와 캐쉬, 메모리가 링으로 연결된 방식으로 8코어 제온 시기에 등장했으며 인텔은 이 링 버스를 이용해서 24개의 코어를 지닌 제온 프로세서도 만들 수 있었습니다. (위에서 세 번째 구조도) 


 하지만 이 방식 역시 코어가 증가할수록 구조가 복잡해지고 지연 시간이 발생하는 문제가 생깁니다. 이를 극복하기 위해 링을 여러 개 도입할 수 있지만, 이 경우 링 간 서로 연결을 해줘야 하기 때문에 또 문제가 생길 수 있있습니다. 


 인텔이 제시한 해법은 마치 바둑판처럼 가로 세로 데이터 통로를 만들고 그 위에 코어와 캐쉬를 놓는 방식입니다. (위에서 두 번째 그림) 이렇게 해도 물론 병목 현상은 발생할 수 있지만, 구조상 다수의 더 다수의 코어가 들어가도 서로 쉽게 연결될 수 있습니다. 이 메쉬 형식의 아키텍처는 어딘지 낯설지 않은 구조입니다. 왜냐하면 이미 제온 파이에서 선보인 적이 있기 때문이죠. 






 제온 파이 프로세서는 두 개의 코어가 하나로 묶어서 메쉬 구조로 결합되어 있습니다. 36개의 타일이 72개의 CPU를 포함하며 각각의 CPU는 네 개의 쓰레드를 만들 수 있는 구조입니다. 이를 통해 50개 이상의 코어와 200개 이상의 쓰레드를 연결하는 것이죠. 2015년 IDF에서 공개한 이 메쉬 구조는 코어 숫자가 늘어나는 점을 고려할 때 피할 수 없는 구조라고 할 수 있을 것입니다. 그리고 점차 코어 숫자가 증가함에 따라 이제 제온 프로세서와 다수의 코어를 집적한 스카이레이크 X 프로세서에도 적용이 되는 것이죠. 


 현재 AMD는 좀 다른 방법으로 접근하고 있지만, 미래 다중 코어 CPU의 구조는 결국 비슷한 방식으로 수렴하지 않을까 생각해 봅니다. 


 참고