최근 NVIDIA와 BMW의 임원들은 물리적 물체나 시스템, 즉 “디지털 트윈“의 아주 정확한 디지털 표현이 차세대의 산업 가상화와 인공지능(AI)에 힘을 불어넣을 것이라고 말했습니다.
독일 함부르크에서 진행된 ISC 2022에서 Omniverse 및 시뮬레이션 기술 담당 부사장(왼쪽)인 NVIDIA 레브 레바레디안(Rev Lebaredian)은 BMW그룹 제품시스템, 기술기획, 툴샵 담당 수석 부사장 미셸 멜치오레(Michele Melchiorre)와 자리를 함께했습니다.
레바레디안은 “복잡성, 규모, 정확성 면에서 현실 세계와 일치하는 가상 세계를 구축할 수 있다면, 우리가 할 수 있는 게 무궁무진합니다”라고 말했습니다.
레바레디안은 디지털 트윈 시뮬레이션의 진화를 주도하는 광범위한 동향과 기술 발전을 개략적으로 설명했고, 멜치오레는 BMW가 디지털 트윈을 자체 공장에서 사용한 방법에 대해 자세히 살폈습니다.
멜치오레는 디지털 트윈을 더욱 ‘효율적이고 친환경적인 디지털’이 되기 위한 툴로 활용하겠다는 BMW의 계획을 설명하면서, 디지털 트윈과의 실시간 협업과 AI 훈련 기회를 ‘공장 계획의 혁명’이라고 표현했습니다.
실시간 데이터, 시뮬레이션, 머신 러닝을 활용하고 멜치오레가 BMW iFACTORY 이니셔티브라고 부르는 이런 디지털 트윈은 이것이 얼마나 빠르게 아마존 로보틱스(Amazon Robotics), BMW 등과 같은 산업 기업에서 한 역할을 해냈는지 실례를 보여줍니다.
레바레디안의 설명에 따르면, 이런 시스템은 세계에 대한 우리의 표현법을 세계에서 실시간으로 스트리밍되어 유입되는 데이터와 서로 연결시켜줍니다.
레바레디안은 “지금 우리가 도입하려는 것은 물리적 버전의 모든 변화를 감지하고 그 변화를 디지털 세계에 반영하는 기술, 이 두 가지 기술을 서로 연결하는 메커니즘입니다. 만약 우리가 그 연결고리를 확립한다면, 놀라운 초능력을 얻게 될 것입니다”라고 말했습니다.
모든 발견 분야를 혁신하는 슈퍼컴퓨팅
그리고 이런 기술은 슈퍼컴퓨팅 산업의 기술, 특히 시뮬레이션과 데이터센터 규모의 GPU 컴퓨팅에 초점을 맞춘 기술이 더욱 넓은 영역으로 뻗어가고 있다는 걸 확실하게 보여주는 예입니다.
동시에, 융합 기술은 고성능 컴퓨팅을 변화시켰다고 레바레디안은 전했는데요. GPU 가속 시스템은 과학 컴퓨팅은 물론 엣지 컴퓨팅, 데이터센터와 클라우드 시스템의 주축이 됐습니다.
또한 AI 가속 GPU 컴퓨팅은 또한 현대 고성능 컴퓨팅의 초석이 됐습니다. 이는 컴퓨터 그래픽의 원래 목적이었던 시뮬레이션을 실현하기 위해 배치된 슈퍼컴퓨팅이죠.
컴퓨터, 알고리즘, AI는 모두 충분히 성숙하여 산업적 규모로 유용하게 사용될 만큼 복잡한 세계를 시뮬레이션할 수 있습니다. 이런 시뮬레이션을 AI의 훈련장으로도 사용할 수 있습니다.
변곡점의 세계 시뮬레이션
레바레디안은 디지털 트윈을 통해 새로운 종류의 시뮬레이션이 가능하다고 말합니다.
여기에는 여러 오토노머스 시스템을 동시에 시뮬레이션할 수 있는 정밀 타이밍(precision timing)이 필요한데요.
이에는 물리적으로 정확한 시뮬레이션이 있어야 하죠.
그리고 “진짜 트윈”으로부터 정확한 정보 수집과 지속적인 동기화가 필요합니다.
이런 디지털 트윈 시뮬레이션은 우리에게 “초능력”을 선사할 것입니다.
레바레디안이 처음으로 파고든 건 텔레포테이션(teleportation)이었습니다. 그는 “멀티플레이어 비디오 게임에서처럼 지구상의 어디에서나 인간은 가상 세계로 순간 이동할 수 있습니다”라고 말했습니다.
그리고 다음은 시간 여행으로 이어지죠.
레바레디안은 “만약 시간의 흐름에 따라 세계의 상황을 기록할 수 있다면, 우리는 그걸 언제든지 기억할 수 있고, 이로써 시간 여행을 가능하게 합니다”라고 말했습니다.
또한 “이제 우리는 그 세계로 순간 이동할 수 있는 건 물론, 시간대를 정해 어떤 시점으로도 거꾸로 갈 수 있고, 어떤 시점이건 그 공간을 탐험할 수 있습니다”라고 덧붙였습니다.
마지막으로, 이런 시뮬레이션은 충분히 정확하다면, 우리가 다음에 생길 일을 예측하게 도와줄 것입니다.
레바레디안은 “우리가 물리 법칙을 충분히 잘 이해하고, 실제로 미래의 일을 예측하는 아주 정확한 시뮬레이터를 가지고 있다면, 우리는 본질적으로 미래로의 시간 여행을 할 수 있습니다”라고 말했습니다.
레바레디안은 “가능성 있는 단 한 개의 미래를 계산하는 것은 물론, 가능성 있는 수많은 미래를 계산할 수 있습니다”라고 덧붙이며, 도시 계획자들이 “최고로 멋진 가능한 미래”를 찾기 위해 도시를 수정하고, 도로를 계획하며, 교통 체계를 바꾸는 경우 일어날 가능성이 있는 상황을 볼 수 있는 방법을 설명했습니다.
현대의 슈퍼컴퓨팅은 이런 디지털 트윈의 가능성을 열어가고 있는데요. 디지털 트윈은 고도로 계산 집약적이고 매우 짧은 지연시간으로 정확한 타이밍 네트워킹을 필요로 합니다.
레바레디안은 “우리에게는 인공지능(AI)을 정말 가속화하고 이런 대규모 시뮬레이션을 실시간으로 실행할 수 있는 새로운 종류의 슈퍼컴퓨터가 필요합니다”라고 말했습니다.
그러기 위해서는 시스템의 모든 레이어(layer)에서 최적화된 GPU 가속 시스템이 있어야 정확한 타이밍이 가능하죠.
이런 시스템은 데이터센터는 물론 네트워크 엣지에 도달해 데이터를 정확한 타이밍으로 가상 시뮬레이션으로 가져와야 합니다.
이런 시스템은 약물 발견과 같은 소규모 분야부터 기후 시뮬레이션과 같은 대규모 분야에 이르는 전 분야에서 발전을 이루는 구심 역할을 하게 될 것입니다.
레바레디안은 “우리는 정말로 멀리 내다볼 필요가 있는 기후를 시뮬레이션해야 하고, 전례 없던 정밀도로 시뮬레이션해야 합니다. 그리고 시뮬레이션이 실제로 예측 가능하고 정확하다는 걸 믿을 수 있어야 하죠. 그렇게 된다면 우리는 이 기후 변화 상황에 대처할 수 있다는 희망이 생길 것입니다”라고 말했습니다.
BMW의 iFACTORY “효율적이고 친환경적인 디지털”
BMW의 멜치오레는 BMW가 “효율적이고 친환경적인 디지털”이 되기 위해 노력하는 현재, 이 광대한 비전이 BMW에서 작동되고 있는 상황을 실례로 보여주었습니다.
BMW는 유난히 복잡한 디지털 트윈을 만들어, 인간과 로봇이 같은 공간에서 동시에 상호작용하는 공장을 시뮬레이션했습니다.
이런 디지털 트윈은 공장 현장에서부터 기업의 데이터센터, 전체 공급망에 이르는 것인데요. 이에는 거대한 공급망에 연결된 수백만 개의 움직이는 부분과 부품이 있습니다.
멜치오레는 산업 기계, 로봇, 그리고 사람들이 함께 움직이는 양태를 시뮬레이션하면서 디지털 트윈이 공장의 다양한 부품들을 시뮬레이션하는 방법에 대한 여러 예를 청중들에게 공개했습니다.
그리고 멜치오레는 BMW가 NVIDIA 기술을 활용해 공장을 세우기 전에 공장 전체를 시뮬레이션하는 방법도 설명했습니다.
BMW가 헝가리에 새 공장을 짓고 있는 현장의 항공 이미지를 공개했는데요. 실제 공장은 여전히 지어지지 않아 대부분 노지로 남아있지만, 디지털 공장은 이미 80%가 완성됐습니다.
멜치오레는 “이 공장은 생산을 시작하기 훨씬 전에 우리가 완전한 디지털 트윈을 갖게 되는 최초의 공장이 될 것입니다”라고 말했습니다. 또한 “앞으로 iFACTORY는 뮌헨에 있는 BMW의 100년된 가정용 공장부터 헝가리 데브레첸에 새로 세워질 공장에 이르기까지 BMW의 모든 공장에서 활용될 것”이라고 설명했습니다.
멜치오레는 “이것은 단 하나의 공장이 아니라 우리의 생산 네트워크입니다. 각각의 모든 공장이 이런 방향으로 가고, 모든 공장이 BMW iFACTORY으로 바뀔 것입니다. 이것이 우리의 미래를 위한 마스터 플랜입니다”라고 소감을 전했습니다.