00:00인공지능 연산을 더 빠르게 수행할 수 있는 하나의 척도가 될 수학을 잘해야 되는 건가요? 아닙니다
00:09[음악] 네
00:16여러분 안녕하세요
00:16첨당 기술에 대한 모든 것을 낱낱이 파헤쳐보는 테크토크
00:20오늘은 반도체에 관한 이야기를 나눠보고자 합니다
00:22어, 요즘 뉴스에서 반도체 얘기가 안 나오는 날이 없는 거 같습니다
00:28그중에서도 AI 반도체 당연히 들어보셨을 겁니다
00:30어, AI에 활용되는 반도체인지, AI가 만든 반도체인지, AI와 같은 지능을 가진 반도체인지 헷갈리시는 분들도 있을 것 같은데요
00:40그래서 오늘 전문가 세 분을 모시고 이야기를 나눠 보겠습니다
00:44네, 안녕하세요
00:44저는 장성준 센터장이라고 합니다
00:47예, 저는 주로 AI 반도체 아키텍처 연구를 진행하고 있습니다
00:52안녕하세요
00:52저는 인공지능 반도체 하드웨어 설계 분야를 주로 연구하고 있는 어, 김병수 센터장입니다
00:59반갑습니다
00:59네, 안녕하세요
00:59저는 인공지능 반도체를 잘 활용하기 위한 소프트웨어 기술을 연구하고 있는 최규원 책임입니다
01:05세 분 다 유튜브 출연님 처음이시죠? 없죠
01:10사실 저도 처음이라 굉장히 긴장이 많이 되는데 조금 진행을 하다 보면 익숙해지지 않을까 싶습니다
01:17뭐 다들 뭐 조금 긴장하신 거 같은데 좀 부드럽게 이야기를 나눠 보도록 저도 최선을 다해 보겠습니다
01:24앞서 말씀드린 것처럼 오늘 다뤄볼 주제가 반도체 중에서도 요즘 가장 뜨거운 이슈인 이제 인공지능 반도체에 대한 내용입니다
01:32요새 인공지능 반도체 발열 이슈를 굉장히 이야기를 많이 하는데이 뜨거운 이슈라서 그런지 잘 모르겠습니다
01:40예
01:40분위기가 안 좋은 것 같습니다
01:42예
01:42예
01:42본격적인 내용으로 들어가 보겠습니다
01:45어, 제가 이번 영상을 위한이 시나리오를 준비하면서이 채지T의 도움을 좀 많이 받았는데이 한번 써 보니까 왜 인공지능이 이렇게 화두가 되는지를 어, 조금은 이해할 수 있겠습니다
02:00어 그런데 이제 인공지능을 구현하기 위해서는이를 뒷받침할 반도체가 당연히 필요할 것 같은데 우리가 반도체라고 하면 뭐 다들 뭐 컴퓨터에 들어가는 CPU나 뭐 메모리 같은 칩들을 떠올리잖아요
02:14그런데 인공지능 반도체는 도대체 뭐가 다른가요? 네
02:19뭐 CPU 같은 경우는 일반적으로 이제 범용 프로세서인데요
02:21인공지능 반도체화 같은 경우에는 대규모의 병렬 연산을 좀 필요로 합니다
02:26네
02:26그 병렬 연산에는 사실 CPU가 적합하지 않기 때문에 일반적으로 좀 쉽게 말해서는 어 인공지능 반도체는 어 인공지능 연산을 가장 효율적으로 다룰 수 있는 반도체라고 생각해 주시면 좋을 것 같습니다
02:40음
02:40인공지능이 만든 반도체는 아닌 거죠
02:42그 조금 한 번 더 설명드리면 그 인공지능 반도체의 성능을 얘기할 때 보통 테라플롭스, 페타플롭스 이런 얘기를 하거든요
02:52그 테라는게 1초에 1쪽의 연산을 수행하는 겁니다
02:56패턴의 1경계 연산을 수행하는 거고요
03:001조개를 한 1초에 처리하기 때문에 얼마나 빠른지 아시겠죠? 그 병렬 연산이라는게 사실 떠오르지는 않는데 이게 뭐 CPU하고 딱 비교해 보면 직관적으로 어떻게 차이를 얘기할 수 있을까요? CPU는 영령어 하나에 연산을 한 번 수행하는데 GPU나 MPO 같이 인공지능 반도체는 명령어가 하나 있으면은 만 개 수천 개의 그 연산기가 동시에 그 명령어를 받아서 이제 수천 개 수만 개의 연산을 동시에 수행하는 방식이라고 생각하시면 될 거 같아요
03:31비율를 하자
03:31그러면 CPU는 뭐 한 명이 이제 책을 읽는다
03:37그러면 이제 GPU 같은 경우는 수천 명이 동시에 책을 읽는다
03:41이제 이렇게 보면 되는 건가요? 비슷할 것 같습니다
03:43예
03:45이 인공지능 반도체가 최근에 굉장히 이슈가 되고 있는데 도대체 그 연구는 언제부터 시작이 됐습니까? 1980년도에 이제 인공지능에 대한 연구들이 좀 활발하게 이루어졌었는데 사실 힌튼 교수 팀에서 상당히 많은 연구들이 좀 이루어졌습니다
04:02이제 2000년대 들어서 GPU에 대한 연산 성능이 높아지고 그러한 백프로파게이션 그리고 다양한 인공지능에 대한 연구가 좀 활성화되면서 기술이 좀 급격적으로 발전을 했었고요
04:14좀 두 가지 사건이 저는 좀 중요하다고 생각을 하는데 하나는 이제 2012년 이미지넷 챌린지에서 알렉스넷이라고 하는 어 딥러닝을 기반으로 한 모델로 어 어떻게 보면 영상에 대한인지를 좀 잘할 수 있는 대회가 있는데 그 대회에서 기존 모델보다 딥러닝 모델을 사용한 것들이 월등한 성능을 낸게 하나 있을 것 같고요
04:36두 번째는 저도 그 당시 이제 연구원에 있었었는데 2016년 뭐 구글 딥마인드에 알파고와 이제 이세골 9단의 바둑 매치를 통해서 조금 더 산업적으로 활성화가 된 거라고 좀 생각을 하고 있습니다
04:50알파고도 혁신적이었지만 결국 그것을 운영하는 AI 반도체 TPU라는 걸 만들면서 상당히 주목을 받기 시작했거든요
04:58그 당시 이제 뭐 대학이나 연구서에서 이제 원천 연구 수준으로 AI 반대도 개발되고 있었는데 상용 수준으로 나온 건 거의 TPU가 처음이라고 보시면 될 것 같습니다
05:08지금 뭐 말씀을 나누다 보니까 CPU, TPU 막 이런 것들이 이제 언급이 되는데 뭔가 좀 다른게 있으니까 이제 이렇게 분류를 하는 거겠죠
05:19인공지능 반도체의 종류에 대해서 좀 설명을 해 주실 수 있을까요? 인공지능 반도체는 크게 보면 두 가지 정도로 나눌 수 있을 것 같습니다
05:29GPU는 기존의 그래픽 처리하고 똑같이 하나의 동작을 화면에 여러 점에 뿌리기 위해서 비슷한 종작을 병렬적으로 많이 반복했던 GPU의 특성을 이용해서 이걸 이제 AI 연산에 활용을 하겠다라고 한게 이제 GPU를 이용한 방식이고요
05:42AI 반도체는 그것보다 더 나아가서 아예 AI 연산에 완전히 최적화된 행렬 연산을 정말 잘할 수 있는 반도체를 만들어서 그것만을 위한 동작을 지원하는 것이 MPO라고 이해하시면 될 거 같습니다
05:54병열 연산이나 뭐 행열 연산 얘기를 하셨고 그게 이제 인공지능 반도체에서 굉장히 중요하다라는 의미로 들리는데요
06:03어떻게 이렇게 한꺼번에 많은 연산을 할 수 있는지 기존에 CPU 가지고는 그게 힘든 건가요? 네
06:13일반적으로 이제 CPU 내에는 한 수개에서 수십개의 이제 코어가 이제 할당되어 있는데요
06:19일반적인 CPU 연산 자체가 어 시컨셜 프로세싱이라서 직렬 연산 방식으로 동작을 하게 됩니다
06:25즉 하나의 연산을 수행하고 나서 그 연산을 모두 마무리한 후 다음 연산을 수행하게 되는데요
06:31이제 인공지능 연산 같은 경우에는 이것들이 병렬 연산으로 대다수가 좀 수행되기 때문에 기존에 이제 CPU를 활용했을 때는 좀 적합하지 않다고 좀 생각을 하고 있습니다
06:42이걸 좀 쉽게 설명해 보면 그 1차선도로에 차량이 만대가 쭈르르서 가지고 가는 거랑 만약에 차선이 만 개가 있어 가지고 만대차가 동시에 가는 그 속도의 차이를 생각해 보시면 될 것 같습니다
06:56그러면이 반도체 내부에서 어떤 구조도 좀 차이가 당연히 나겠죠
07:01그죠? 어, 어떤 설계 구조를 가지고 있는지도 좀 말씀을 CPU 같은 경우에는 복잡한 연산을 이게 범명적으로 수행을 해야 되기 때문에 명령어 하나가 이제 굉장히 많은 거를 표현을 해야 되고 그다음에 명령어 하나가 동작 하나로 보통 체원이 됩니다
07:19그래서 그런 복잡한 연산을 수행하기 위해서 제어하는 회로가 굉장히 크고 실제 연산이 이루어지는 연산기 제수는 말씀하신 대로 이제 투개, 수십개이 정도로 굉장히 적은데 반면에 이제 GPU나 MPU 같은 경우에는 그러한 제어 부분의 회로를 크게 줄이고 연상기를 수천 개 수만 개를 배치를 해서 병렬 연산을 굉장히 유리한 구조로 설계되어 있습니다.이 한 번에 많은 연산을 동시에 수행을 한다라고 하셨잖아요
07:46그리고 이제 인공지능에서는 그게 굉장히 중요하다 이제 이런 말씀을 하셨고 근데 이제 저희 같이 잘 모르는 사람들이 보기에는 그게 왜 중요한지를 잘 모르겠어요
07:58그래서 조금만 더 구체적으로 말씀을 되게 좋은 질문을 해 주셨는데요
08:02우리가 보통 요새 뭐 LM 그 뭐 라지 모델 인공지능 모델 자체가 정말 크거든요
08:07이번에 CES에서 발표한 그 월드 파운데이션 모델 같은 경우에 2천만 시간의 어떤 이미지나 비디오를 학습을 하는데 그게 CPU에서 학습을 하면 얼마나 걸릴 것 같습니까? 보통 3년 걸린다고 합니다
08:22근데 그걸 GPU 블랙웰에서 돌리면 2주 만에 끝난다고 합니다
08:28병렬 처리를 상당히 효율적으로 한다 그러면 어 그게 정말 인공지능이 효율적으로 들어갈 수 있기 때문에 인공지능 구현할 때 병렬 처리하고 때려야 뗄 수가 없을 것 같습니다
08:38조금 전에 이제 TPU란 말을 쓰셨어요
08:40그죠? 제가 좀 다른데 찾아보니까 이제이 티가 텐서라는 거를 의미한다고 들었는데 사실 제가 행렬까지는 들어봤는데 텐서는 사실 딥마인드 얘기가 나올 때 처음 들어 본 거 같아요
08:57한번 좀 설명을 부탁드리겠습니다
08:59네
08:59뭐 텐서라고 하는 이렇게 용어가 좀 저희한테 익숙하지 않으니까 상당히 복잡해 보이는데요
09:04사실이 텐서는 우리가 알고 있는 이제 수학 개념에서 좀 확장된 개념입니다
09:08일반적으로 뭐 숫자 하나하나를 뭐 스칼라라는 개념으로 좀 표현할 수 있는데요.이 숫자들이 모이게 되면 하나의 벡터로 좀 표현이 되게 됩니다.이 벡터들이 결국 행과 열로 모이게 되면 하나의 매트릭스 행렬이 되게 되는데요
09:21그럼 결국 이게 숫자가 결국 2차원으로 좀 배열이 되어 있는 상황입니다.이 이 2차원 배열에서 한 단계 차원이 하나 더 해서 3차원으로 뭔가 저희의 데이터들을 표현하는게 하나의 텐서라고 보시면 될 거 같습니다
09:33그러면 뭐 텐서에 예를 들면은 종이를 쌓아둔게 텐서다.이 종이는 행렬이라고 하면 뭐 어떻게 보면 이제 종이 하나가 하나의 매트릭스라고 생각을 한다면 그게 이제 두껍게 쌓여 있으면 뭐 텐서라고 봐도 무방할 것 같습니다
09:50이제 뭐 3차원만 텐서라고 하는 건 아니죠
09:55텐서가 또 모여도 또 텐서가 되
09:57네, 맞습니다
09:573차원을 뭐 4차원, 5차원, 6차원으로 계속 확장할 수 있고요
10:00아까 종이 뭉치 얘기를 해 주셨는데 그 종이 뭉치를 쌓아서 하나의 뭉치를 만들고 그걸 파일로 한다면 그 파일을 여러 개 두는 건 일단 4차원 행렬이 될 수 있겠고 그 4차원 행렬이 4차원 텐서라고 부르는 그런 개념입니다
10:13그니까 뭐 예를 들면이 흑이 비지는 영상 내에서 포지션만 XY 이렇게 해서 2D인데 컬러 같은 경우에는 이제 컬러 정보가 들어가야 되니까 3 채널입니다
10:23결국 그렇게 되면 3차원 텐서로 표현이 되는 거고 비디오까지 가면 이제 시간축이 들어오기 때문에 4차원 텐서까지 근데 이제 텐서라는 있던 자료 구조가 이런 것들 표현하기에 상당히 효율적으로 되어 있습니다
10:38그니까 복잡한 데이터를 표현하는 방식 중에 하나다
10:42이렇게 생각을 해도 뭐 크게 문제는 없겠네요
10:45네
10:45그러면 이제이 인공지능에서 펜서가 왜 중요한가요? 그러면 딥러닉 AI를 돌릴 때 결국 네트워크를 깊게 쌓게 되는데요
10:56그러다 보니까 이제 저희가 딥뉴얼 네트워크라고 표현을 하게 되는데 결국이 레이어를 겹칠 때마다 필수적으로 수행해야 되는 연산이 아 매트릭스 멀티플리케이션 연산을 수영해야 되고 그거 자체가 결국 어떻게 보면 저희가 텐서 연산이라고 좀 불릴 수 있는 거기 때문에 이거를 어떻게 조금 더 효율적으로 좀 더 빨리 처리하느냐에 따라서 인공지능 연산을 더 빠르게 수행할 수 있는 하나의 속도가 될 수 있어요
11:18수학을 잘해야 되는 건가요? 그러면 여러분들처럼 아닙니다
11:25이게 다 요새 너무 세상이 좋아져서 뭐 파이토치나 텐서 플러우 이런 데서 라이브러리를 다 제공해 줍니다
11:31그 그 라이브러리 불러서 그냥 쓰면 어 돼서 많은 분들이 뭐 쉽게 사용하고 있습니다
11:36AI를 GPU가 원래 그래픽 처리를 원활하게 하기 위해서 사용되는 칩이라고 하셨잖아요
11:42근데 이제 GPU가 텐서 연산에 이제 강한 이유가 있으니까 많이 쓸 거 같은데 어 왜 많이 쓰 있는 건가요? GPU 말씀대로 사실 GPU는 원래 그래픽 연산을 위해서 좀 개발된 칩인데요
11:56그래픽 연산에서도 아까 텐서라는 개념을 통해서도 얘기를 했지만 픽셀 자체가 어떻게 보면 3차원의 데이터라고 볼 수 있고요
12:03각 픽셀을 어떻게 좀 동시에 빠르게 처리할 수 있는 구조를 연구해서 나온 칩이 사실 GPU기 때문에이 GPU의 특성이 지금 인공지능에서 원하는 연산의 특성과 잘 맞아 떨어지기 때문에 사실 인공지능 가속기로서도 GPU가 잘 활용이 되고 있는 상황입니다
12:21예전에 이제 그래픽을 처리하기 뭐 이제 RTX 같은 이제 게임 같은 어떤 엔진을 처리하데 이제 특화가 돼 있었지만 그 안에 이제 범용 엔진을 넣으면서 뭐 과학 연산이라든지 AI 연산이라든지 이런 것들을 처리할 수 있는 전용 코들을 탑재를했습니다
12:36그게 이제 뭐 쿠다 코아라든지 텐서 코아 이런 것들이 이제 GPU 안에 들어가면서 결국 그것들이 텐서 처리에 특화돼서 처리를 하는 것입니다
12:44이왕 얘기가 나왔으니까 MPU에 대해서도 좀 자세히 설명해 주실 수 있을까요? 네
12:51MPU 같은 경우에는 아까 말씀드린 구글 TPU 같은 경우도 이제 MPU의 대표적인 종류라고 할 수가 있는데 행렬 연산이 결국 AI 연산 대부분의 비중을 차지합니다.데 이러한 행렬 연산을 GPU에서도 효율적으로 수행할 수 있지만 사실 GPU는 원래 목적 자체가 그래픽 처리랑 이제 이런 검용 컴퓨팅을 기준으로 만들어졌기 때문에 렬 연산에 쓰기에는 뭔가 좀 고급화된 코어라고 할까요? 이제 AI 반도체 그 MPU 같은 경우에는 순수하게 행렬 연산을 빠르게 할 수 있는 구조로만 코어를 설계해서 전력 소모를 최적화를 하고 이제 연속도를 크게 늘린 그런 반도체라고 보시면 될 거 같습니다
13:28조금만 더이 이야기를 해 보면 MPU라는 얘기를 하셨는데 사실 어떤 용어의 약어인지도 잘 모르겠거든요
13:37그래서 보고를 조금 감안하셔서 좀 설명을 해 주셨습니다
13:40MPU라고 하는 건 뉴럴 프로세싱 유닛이라고 딥 뉴럴 네트워을 특화돼서 처리해 주는 이제 유닛을 얘기합니다
13:49쉽게 말해서 이제 저희가 아까 GPT도 말씀 주셨는데 그 GPT의 T가 이제 트랜스포머인데 그 트랜스포머라는 AI 모델도 이제 특화돼서 저절력으로 고속으로 돌려 줄 수 있는 그 처리하는 반도체입니다
14:03그 어떤 인공지능 뭐 신경망 뭐 이런 연산을 잘할 수 있게 그 구조를 잘 따라해서 효과적으로 어쨌든 연산을 할 수 있다
14:12이제 이렇게 만들어진 칩이 이제 MPU라고 보면 되는 건가요? 네
14:17거기에다가 조금 한 가지 더 설명을 드리면 저희가 이제 AI를 흔히 얘기하면 그 임포런스라고 하는 추론 그다음에 이제 학습이라고 하는 트레이닝이 두 단계가 있습니다
14:27보통 GPU가 강력한게 트레이닝 그 역전파라고 하는 이제 백프로파게이션을 해 주는 것이거든요
14:33그 연산 자체는 학습할 때만 필요한데 보통 이제 서비스 시점에서는 추원만 필요하기 때문에 거의 MPU에 지금 대부분들이 그 출연용 반도체를 만들고 있습니다
14:45TPU가 조금 다른 건 TPU는 학습도 되는 MPU라고 생각하시면 될 것 같습니다
14:50음
14:50사실 최근에 뭐 핸드폰 같은 경우를 보더라도 인공지능 반도체를 탑재해서 굉장히 뭐 좋은 기능들을 스스로 수행한다 이런 얘기가 나오는데 그런 건 다 MPU 얘긴가요? 그러면 네
15:03뭐 데이터 센터와 같이 좀 대규모 연산을 필요로 하는데는 여전히 사실 TPU라든지 어 GPU와 같은 이제 학습이 가능한 그리고 이제 컴퓨팅 리소스가 많은 AI 반도체를 좀 필요로 하는데요
15:16사실 이제 엣지라고 저희가 보통 많이 부르게 되는 이제 개인 기기 뭐 휴대폰이라든지 자동차 뭐 IoT 가전 뭐 이런 환경에서는 사실 추론만 할 수 있는 MPU가 조금 더 효율적이죠
15:27학습은 그렇게 중요하지 않다
15:29이런 건가요? 학습이 사실 중요하지 않은 건 아니고요
15:31뭔가 서비스 측면에서 봤을 때는 학습은 한번 이루어지고 나서 이제 그 파라미터들이 사실 MP단으로 내려져서 그 이후에는 이제 출론 연산만 하기 때문에 학습이 중요하다 안 중요하다라기보다는 엣지단에서 주로 이제 출론 연산을 위주로 서비스들이 진행되기 때문에 MPU가 좀 더 효율적이라고 생각을 하고 있습니다
15:53어 지금까지 인공지능 반도체가 무엇인지에 대해서 궁금증을 풀어보는 시간을 가져봤습니다
15:57아, 인공지능 반도체가 뭐고 그다음에 왜 중요한가라는 질문에는 어느 정도 좀 자신감 있게 답변을 할 수 있을 것 같습니다
16:06시청자분들께서도 이해하시는데 조금이라도 도움이 되었으면 하는 바람이고요
16:10다음 시간에는 오늘 얘기 나눴던 내용들을 바탕으로 좀 더 구체적인 내용을 나눠보는 시간을 갖도록 하겠습니다
16:19패널 여러분들 수고하셨습니다
16:21감사합니다
16:21감사합니다
16:26[음악]