텐서플로우 퀀텀의 출시는 구글이 “전통적인 컴퓨팅 아키텍처로는 불가능했을 양자 컴퓨팅의 개가를 이뤘다”면서 양자 패권을 선언한 몇 개월 후에 나온 만큼 깜짝 발표라고 할 수는 없다.
구글은 양자 프로세싱을 혼합할 수 있는 전체 AI/머신러닝 소프트웨어 스택을 제공하는 외에 텐서플로우 퀀텀이 양자 머신러닝을 시뮬레이션할 수 있는 전통적인 칩 아키텍처의 범위도 확장할 방침이다. 구글은 이 툴에서 지원하는 맞춤형 양자 시뮬레이션 하드웨어 플랫폼을 더 확장, 다양한 솔루션 업체의 GPU와 자체 TPU(Tensor Processing Unit) AI 가속 하드웨어 플랫폼까지 포함할 계획을 발표했다.
구글은 양자 컴퓨팅이 아직 전체 범위의 머신러닝 워크로드를 충분한 정확성으로 처리할 만큼 성숙하지는 않았음을 인식하고, 전통적인 컴퓨팅 아키텍처에 한 발을 그대로 둔 채 많은 AI 사용례를 지원하는 새로운 오픈소스 툴을 설계하는 방법을 택했다. 텐서플로우 퀀텀은 개발자가 학습 작업에서 양자 프로세서와 기존 프로세서를 병렬로 혼합 실행하는 머신러닝 모델을 빠르게 프로토타이핑할 수 있게 해준다. 개발자는 이 툴을 사용해서 전통적인 데이터 집합과 양자 데이터 집합을 모두 구축할 수 있다. 여기서 전통적인 데이터는 텐서플로우에 의해 기본적으로 처리되고, 양자 확장은 양자 회로와 양자 연산자로 구성된 양자 데이터를 처리한다.
개발자는 양자 분류, 양자 제어, 양자 근사 최적화와 같은 머신러닝 사용례의 지도 학습에 텐서플로우 퀀텀을 사용할 수 있다. 또한 메타 학습, 해밀턴(Hamiltonian) 학습, 열 상태 샘플링과 같은 고급 양자 학습 작업도 실행할 수 있다.
또한 구글은 상당한 수준의 사실성을 갖춘 동영상, 음성, 이미지를 생성하는 “딥페이크(deepfake)”와 같이 계속 확대되는 AI 사용례를 지원하도록 텐서플로우 퀀텀을 설계했다. 구글 ML 개발자는 텐서플로우 퀀텀을 사용해 양자/기존 모델을 혼합 학습시켜 이러한 응용 분야에 사용되는 생산적 적대 신경망의 중심에서 식별 워크로드와 생성 워크로드를 모두 처리할 수 있다.
전략적으로 볼 때 구글은 향후 텐서플로우 퀀텀과 기존 퀀텀 컴퓨팅 플레이그라운드(Quantum Computing Playground)를 모든 기능을 갖춘 관리형 양자 머신러닝 서비스로 결합할 가능성이 높다. 구글의 주요 퍼블릭 클라우드 경쟁사(마이크로소프트, AWS, IBM) 모두 이미 이러한 서비스를 출시했거나 프리뷰 단계를 진행 중임을 고려하면, 구글이 자체 양자 머신러닝 서비스로 경쟁사들보다 한 걸음 앞서 나가려 할 것이 거의 확실하기 때문이다.
양자 AI/머신러닝 연구자들, 고속 주행 위한 길 닦는 중
“한 번 만들어 모든 곳에서 실행하는” 양자 머신러닝 구축은 텐서플로우 퀀텀에서 한다 해도 한동안은 어려울 것이다. 양자 연구자들이 실용적인 애플리케이션을 만들기 위해 노력하는 동시에 다양한 대안 아키텍처를 실험하고 있기 때문이다.주요 양자 머신러닝 솔루션 업체는 주로 다음과 같은 방법으로 기초적인 양자 연구개발 요건을 지원하고 있다.
- 구글은 머신러닝 모델 처리를 위한 대안 양자 컴퓨팅 아키텍처 및 알고리즘 부문의 첨단 연구를 지원하도록 텐서플로우 퀀텀을 설계했다. 덕분에 텐서플로우 퀀텀은 머신러닝 워크로드에 최적화된 다양한 양자 및 하이브리드 처리 아키텍처를 실험하는 컴퓨터 과학자들에게 매우 유용한 연구 툴이다. 이를 위해 텐서플로우 퀀텀은 양자 컴퓨팅 프로그래밍을 위한 오픈소스 파이썬 라이브러리인 서크(Cirq)를 수용했다. 서크는 오늘날 양자 시스템이 가진 ‘잡음이 있는 중간 형태 양자(NISQ)’ 회로 특성을 형성하는 양자 게이트를 프로그래밍에 따라 생성, 편집, 호출하도록 지원한다. 또한 시뮬레이션 또는 실제 하드웨어에서 개발자별 양자 계산을 실행할 수 있게 해준다.
- 마이크로소프트 애저 퀀텀에는 대안 양자 회로 처리 시나리오 시뮬레이션과 이러한 환경에서의 프로그램 성능 예측을 위한 라이브러리가 포함된다.
- 아마존 브라켓은 사용자가 양자 컴퓨팅 하드웨어를 탐색, 평가, 실험하고 양자 알고리즘을 설계하고 저수준 양자 회로 또는 완전 관리형 하이브리드 알고리즘에서 프로그램 실행 성능을 시뮬레이션할 수 있게 해준다.
- IBM Q 네트워크는 대안 양자 컴퓨팅 아키텍처의 실시간 시뮬레이션을 지원한다.
2020년대, 양자의 머신러닝 주류 편입
양자 컴퓨팅은 너무 오랫동안 ‘가능성만 있는’ 상태로 유지된 탓에 사람들은 양자 컴퓨팅이 빠른 속도로 실제 사용에 근접하고 있다는 사실을 간과하는 경향이 있다.양자 컴퓨팅 플랫폼 업체들이 새로운 소재와 방법론, 아키텍처로 실험하는 중에도 전세계 곳곳의 연구자들은 머신러닝 모델의 양자 처리가 실제로 현실성이 있음을 입증해왔다. 앞으로 구글을 비롯한 여러 곳의 AI/머신러닝 연구자들은 텐서플로우 퀀텀을 사용해서 전통적인 AI 가속기 하드웨어 플랫폼에서는 절대 불가능했을 놀라운 일을 하게 될 것이다.
최근 업계의 여러 발표를 보면 우리 세대에 상용화된 양자 머신러닝이 나올 것임은 확실하다. 양자 머신러닝은 이미 부상하기 시작했으며 2020년대에 꾸준히 도입될 것이다. editor@itworld.co.kr
함께 보면 좋은 콘텐츠
Sponsored
Surfshark
“유료 VPN, 분명한 가치 있다” VPN 선택 가이드
ⓒ Surfshark VPN(가상 사설 네트워크, Virtual Private Network)은 인터넷 사용자에게 개인 정보 보호와 보안을 제공하는 중요한 도구로 널리 인정받고 있다. VPN은 공공 와이파이 환경에서도 데이터를 안전하게 전송할 수 있고, 개인 정보를 보호하는 데 도움을 준다. VPN 서비스의 수요가 증가하는 것도 같은 이유에서다. 동시에 유료와 무료 중 어떤 VPN을 선택해야 할지 많은 관심을 가지고 살펴보는 사용자가 많다. 가장 먼저 사용자의 관심을 끄는 것은 별도의 예산 부담이 없는 무료 VPN이지만, 그만큼의 한계도 있다. 무료 VPN, 정말 괜찮을까? 무료 VPN 서비스는 편리하고 경제적 부담도 없지만 고려할 점이 아예 없는 것은 아니다. 보안 우려 대부분의 무료 VPN 서비스는 유료 서비스에 비해 보안 수준이 낮을 수 있다. 일부 무료 VPN은 사용자 데이터를 수집해 광고주나 서드파티 업체에 판매하는 경우도 있다. 이러한 상황에서 개인 정보가 유출될 우려가 있다. 속도와 대역폭 제한 무료 VPN 서비스는 종종 속도와 대역폭에 제한을 생긴다. 따라서 사용자는 느린 인터넷 속도를 경험할 수 있으며, 높은 대역폭이 필요한 작업을 수행하는 데 제약을 받을 수 있다. 서비스 제한 무료 VPN 서비스는 종종 서버 위치가 적거나 특정 서비스 또는 웹사이트에 액세스하지 못하는 경우가 생긴다. 또한 사용자 수가 늘어나 서버 부하가 증가하면 서비스의 안정성이 저하될 수 있다. 광고 및 추적 위험 일부 무료 VPN은 광고를 삽입하거나 사용자의 온라인 활동을 추적하여 광고주에게 판매할 수 있다. 이 경우 사용자가 광고를 보아야 하거나 개인 정보를 노출해야 할 수도 있다. 제한된 기능 무료 VPN은 유료 버전에 비해 기능이 제한될 수 있다. 예를 들어, 특정 프로토콜이나 고급 보안 기능을 지원하지 않는 경우가 그렇다. 유료 VPN의 필요성 최근 유행하는 로맨스 스캠은 인터넷 사기의 일종으로, 온라인 데이트나 소셜 미디어를 통해 가짜 프로필을 만들어 상대를 속이는 행위다. 이러한 상황에서 VPN은 사용자가 안전한 연결을 유지하고 사기 행위를 방지하는 데 도움이 된다. VPN을 통해 사용자는 상대방의 신원을 확인하고 의심스러운 활동을 감지할 수 있다. 서프샤크 VPN은 구독 요금제 가입 후 7일간의 무료 체험을 제공하고 있다. ⓒ Surfshark 그 외에도 유료 VPN만의 강점을 적극 이용해야 하는 이유는 다음 3가지로 요약할 수 있다. 보안 강화 해외 여행객이 증가함에 따라 공공 와이파이를 사용하는 경우가 늘어나고 있다. 그러나 공공 와이파이는 보안이 취약해 개인 정보를 노출할 위험이 있다. 따라서 VPN을 사용하여 데이터를 암호화하고 개인 정보를 보호하는 것이 중요하다. 서프샤크 VPN은 사용자의 개인 정보를 안전하게 유지하고 해킹을 방지하는 데 유용하다. 개인정보 보호 인터넷 사용자의 검색 기록과 콘텐츠 소비 패턴은 플랫폼에 의해 추적될 수 있다. VPN을 사용하면 사용자의 IP 주소와 로그를 숨길 수 있으며, 개인 정보를 보호할 수 있다. 또한 VPN은 사용자의 위치를 숨기고 인터넷 활동을 익명으로 유지하는 데 도움이 된다. 지역 제한 해제 해외 여행 중에도 한국에서 송금이 필요한 경우가 생길 수 있다. 그러나 IP가 해외 주소이므로 은행 앱에 접근하는 것이 제한될 수 있다. VPN을 사용하면 지역 제한을 해제해 해외에서도 한국 인터넷 서비스를 이용할 수 있다. 따라서 해외에서도 안전하고 편리하게 인터넷을 이용할 수 있다. 빠르고 안전한 유료 VPN, 서프샤크 VPN ⓒ Surfshark 뛰어난 보안 서프샤크 VPN은 강력한 암호화 기술을 사용하여 사용자의 인터넷 연결을 안전하게 보호한다. 이는 사용자의 개인 정보와 데이터를 보호하고 외부 공격으로부터 사용자를 보호하는 데 도움이 된다. 다양한 서버 위치 서프샤크 VPN은 전 세계 곳곳에 여러 서버가 위치하고 있어, 사용자가 지역 제한된 콘텐츠에 액세스할 수 있다. 해외에서도 로컬 콘텐츠에 손쉽게 접근할 수 있음은 물론이다. 속도와 대역폭 서프샤크 VPN은 빠른 속도와 무제한 대역폭을 제공하여 사용자가 원활한 인터넷 경험을 누릴 수 있도록 지원한다. 온라인 게임, 스트리밍, 다운로드 등 대역폭이 필요한 활동에 이상적이다. 다양한 플랫폼 지원 서프샤크 VPN은 다양한 플랫폼 및 디바이스에서 사용할 수 있다. 윈도우, 맥OS, iOS, 안드로이드 등 다양한 운영체제 및 디바이스에서 호환되어 사용자가 어디서나 안전한 인터넷을 즐길 수 있다. 디바이스 무제한 연결 서프샤크 VPN은 무제한 연결을 제공하여 사용자가 필요할 때 언제든지 디바이스의 갯수에 상관없이 VPN을 사용할 수 있다.