미국 인공지능과 양자 정보 과학
분야 연구소 설립
*이 글은 KISA REPORT 9월 호에 실린 글입니다.
미국 트럼프 정부는 미래 기술에 대해서 꾸준히 새로운 정책과 지원을 발표하고 있다. 지난 8월 26일 미국 백악관, 국립 과학재단 (NSF), 에너지부(DOE)는 인공지능과 양자 정보 과학(AIS) 연구를 위해 12개의 신규 연구소를 설립하기 위해 10억 달러 이상을 투입한다고 발표했다.[1]
앞서서 트럼프 행정부는 지난 2월에 2022년까지 비 국방 분야에서 인공지능과 양자 컴퓨팅 연구에 22억 달러를 투입해 지금까지 예산을 두 배로 만들겠다고 밝힌 바가 있다. [2]
의회에 제출한 2021년 예산 계획에 따르면, 인공지능 분야는 2020년 11억 2천만 달러에 15억 달러로 양자 정보 과학 분야는 5억 7,900만 달러에서 6억 9,900만 달러로 증액할 예정이다
NSF의 AI 연구소와 DOE의 QIS 연구 센터는 이런 미래 핵심 산업을 위한 국가 R&D 허브의 역할을 할 것이며, 이를 통해 혁신에 박차를 가하고, 지역 경제 성장을 지원하며, 차세대 인력을 육성할 것이라고 말했다.
NSF가 주도하는 인공지능 연구소
NSF와 다른 연방 파트너들은 NSF가 리드하는 7개의 인공지능 연구소를 위해 향후 5년간 1억4천만 달러를 지원하며, 이 협력 프로그램에서 머신 러닝, 합성 제조, 정밀 농업, 예측 등 광범위한 인공지능 연구개발에 집중할 것이라고 얘기한다.
연구는 노만(Norman)에 있는 오클라호마 대학, 오스틴의 텍사스 대학, 볼더의 콜로라도 대학, 어바나 샴페인의 일리노이 대학, 데이비스의 캘리포니아 주립대학, MIT와 같은 전국의 대학에서 진행될 예정이다.일단 1억 달러는 향후 5년 동안 투입할 것이며 5개의 NSF 인공지능 연구소에 매년 2천만 달러씩 지원할 예정이다. 연방 농업부의 식품과 농업 국립연구소(NIFA), 국토안보부의 과학 기술 부문, 교통부의 연방 고속도로 운영국 등이 NSF와 협력할 것이며, 농업부(USDA)는 두 개의 조인트 연구소를 지원할 것인데 이에는 각각 향후 5년 동안 4천만 달러가 투입될 예정이다.[3]
그림 1 비 국방 분야 AI에 대한 예산 [출처: NITRD]앞으로 추가 인공지능 연구소도 설립할 것인데, 여기에는 3억 달러 이상의 예산이 투입되며, 다른 파트너 기관의 참여가 내년 여름까지 이루어질 것이다. 전체적으로 매년 5억 달러 이상이 인공지능 관련 활동에 투입될 것이며 이는 국방이 아닌 분야의 인공지능 연구 개발로는 연방 정부가 이끌어 가는 가장 큰 지원 프로그램이 될 것이다.
그림 2 NSF가 지원하는 인공지능 연구소 [출처: NSF]이번에 선정된 7개의 연구소와 이들의 연구 영역은 다음과 같다.
머신 러닝 기반 연구소 – 텍사스 대학
학생-인공지능 협동 연구소 – 콜로라도 대학
분자 발견, 합성 전략, 제조 연구소 – 일리노이 대학
인공지능과 기초 상호 작용 연구소 – MIT
차세대 식품 시스템 (USDA-NIFA) 연구소 – 데이비스
미래 농업 탄력성, 관리, 지속 가능성 (USDA-NIFA) = 일리노이 대학
NSF는 2021년 여름에 2차 선정을 할 계획인데 이번에는 USDA INIFA와 같은 연방 기구 파트너 외에도 액센츄어, 아마존, 구글, 인텔과 같은 민간 영역과도 파트너링을 할 예정이다. 내년에 선정할 8개 영역은 다음과 같다.[4]
인간-인공지능 상호 작용과 협력
첨단 최적화 연구
인공지능과 첨단 사이버인프라스트럭처
다이나믹 시스템
인공지능과 증강 학습
인공지능을 첨단 생물학에 적용
농업과 식품 시스템에 인공지능 주도 혁신
NSF가 주도하는 인공지능 연구소를 통해 기초 연구, 교육과 인력 개발, 인공지능 기초 연구를 협력적으로 향상시킬 수 있는 첨단의 확장 가능한 컴퓨팅 자원 등을 지원할 예정이다. 또한 컴퓨터와 정보과학, 엔지니어링과 인지 과학과 심리학, 경제학과 게임 이론, 공학과 제어 이론, 윤리학, 언어학, 수학과 철학 등을 연계해 인공지능의 지평을 넓힐 것이라고 얘기한다.
양자 정보 과학 연구 센터
QIS 연구 센터를 설립하기 위해서는 DOE가 향후 5년 간 6억 2,500만 달러를 투입할 것이며 이는 5개의 센터가 될 것인데, 아르곤, 브루크헤이븐, 페르미, 오크 릿지, 로렌스 버클리 국립 연구소와 같은 DOE의 국립 연구소가 이끌 예정이다. 각 QIS 센터는 다수의 연구기관을 포함한 연구 팀과 협력하며, 과학과 엔지니어링 원리에 대한 연구가 이루어질 것이다. 민간과 학계는 센터에 추가로 3억 달러를 제공할 예정이다.
이런 움직임의 배경은 2018년에 공화당과 민주당 양당의 지지로 통과한 국가 양자 이니셔티브 법이며 이 법에 따라 전국적으로 연구 센터를 설립해 기초적인 QIS 연구 개발을 가속화하고자 한다. QIS의 핵심 연구 토픽은 양자 네트워킹, 센싱, 컴퓨팅, 그리고 물질 제조를 포함하며, 이런 기초적인 R&D를 통해 QIS에 의해 뒷받침되는 상업 기술 미래를 위한 강력한 기반을 갖추고자 한다.
이번에 지원을 결정한 연구소는 다음과 같다.
Q-NEXT – 차세대 양자 과학과 엔지니어링 (아르곤 랩): 국가적 기반을 설립하고 양자 상호 접속을 제공하기 위한 집중적이고 연결된 생태계 구축
C2QA – 양자 우위를 위한 공동 디자인 센터 (브루크헤이븐): 현재 NISQ 컴퓨터 시스템의 한계를 극복하고 고 에너지, 핵 물리학, 화학과 응축 물질을 이용해 과학 계산의 양자 우위를 얻고자 하는 연구
SQMS – 초전도 양자 물질과 시스템 센터 (페리미 가속랩): 초전도 2차원, 3차원 기기에서 결 어긋남 메커니즘을 이해하고 제거하기 위한 도전에서 변혁적 진보를 성취하고자 하는 연구
QSA – 양자 시스템 가속기 (로렌스 버클리 국립 연구소): 과학적 응용에서 인증된 양자 우위를 얻기 위해 필요한 알고리듬, 양자 기기, 엔지니어링 솔루션을 공동 디자인
QSC – 양자 과학 센터 (오크 릿지 국립 연구소): 양자 상태 탄력성, 제어가능성, 그리고 궁극적으로 양자 기술의 확장 가능성을 위한 주요 장애물을 극복하기 위한 연구
이런 AI와 QIS 연구소 설립은 새로운 발견과 혁신을 가속하는 것뿐만 아니라, 일자리 창출과 인력 양성도 크게 증진할 것으로 기대한다. 왜냐하면 두 분야 모두 훈련과 교육을 강조하며, 배경이나 나이, 스킬 수준과 상관없이 모든 미국인에게 참여를 제공해 21세기 경제 경쟁력을 갖추고자 하기 때문이다.
또한 2021년 예산에 2,500만 달러를 투입해 양자 인터넷의 초기 버전을 구축하겠다는 것 역시 에너지 부에서 추진할 계획이며, 이는 보다 안전한 데이터 전송을 위한 양자역학 원리를 활용하겠다는 의지이다. 여기에 필요한 예산은 이미 발표한 국가 양자 이니셔티브에서 얘기한 12억 7,500만 달러 예산에서 지원할 예정이다. 양자 인터넷에는50여개의 기관에서 참여할 것이며, DOE와 시카고 대학이 이끌어갈 예정이다. [5]
참고 문헌
[1] US Office of Science and Technology Policy, “The Trump Administration Is Investing $1 Billion in Research Institutes to Advance Industries of the Future,” Aug 26, 2020
[2] WSJ, “White House Plans to Boost AI, Quantum Funding by 30%,” Aug 14, 2020
[3] NSF, “NSF advances artificial intelligence research with new nationwide institutes,” Aug 26, 2020
[4] https://www.nsf.gov/cise/ai.jsp 참고
[5] WSJ, “In Push for Better Cybersecurity, U.S. Energy Department Outlines a National Quantum Internet,” Jul 23, 2020
