컴퓨터를 사용하면서 한번쯤은 들어봤을 듯한 단어가 “슈퍼컴퓨터”이다. 우리가 가끔 혹은 흔히 사용하는 단어이지만, 실제로 슈퍼 컴퓨터가 어떤 것인지에 대해서 자세히 아는 경우는 적다. 슈퍼 컴퓨터는 단순히 빠른 컴퓨터를 말하는 것인가? 정답은 일반 컴퓨터의 한계를 뛰어넘는 “매우 뛰어난”컴퓨터 이다. 좀더 쉽게 설명하자면, 우리와 같은 평범한 사람과 슈퍼맨 정도의 차이라고 생각하면 될 것이다.

그럼 어느 점에서 일반 컴퓨터와 차이가 나는 것일까?

이 점에 대답하기 이전에 처음으로 돌아가서 컴퓨터가 무엇을 하는 기계인지부터 알아야겠다. 우리는 컴퓨터를 이용해서 문서를 작성하고, 영상을 보며 게임 등을 즐기지만, 컴퓨터 내부자체에서는 0과 1로 이루어진 연산결과가 교통하면서 결과물을 만들어 내는 것이다. 슈퍼 컴퓨터의 성능은 이러한 연산결과를 얼마나 빨리 산출해 낼 수 있는지에 따라서 정해진다. 즉 얼마나 빨리 계산이 가능한가 이다. 그러니, 만약 현재 우리가 보편적으로 사용하고 있는 컴퓨터의 성능이 발전하게 될 경우, 현재의 슈퍼 컴퓨터도 미래에는 보편적인 기기가 된다. 현재의 컴퓨터의 발전 속도는 약 18개월 마다 2배 정도씩 빨라지니, 향후 대략 10년 후에는 슈퍼 컴퓨터가 아닌 것이 된다.

위에서 전산계산속도가 빠른 컴퓨터라고 하였는데, 일반 컴퓨터에 비해서 얼마나 빨라야 하는가?

이것을 설명하기 위해선 일단 계산 속도를 나타내는 단어를 먼저 알아야 한다. 계산 속도를 나타내는 단위로는 보통 FLOPS(플롭스, floating point operation per second, 초당계산회수)를 사용하는데 이는 1초에 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈 등의 계산을 총 몇 번 할 수 있는지를 나타내는 값이다. 만약 1초에 곱셈을 2번씩 할 수 있다면 그 때의 계산 속도는 2FLOPS가 되는 것인데, 일반적으로 컴퓨터가 1초에 처리 할 수 있는 계산 회수는 보통 백만 번을 훨씬 넘어가며 이 때문에 FLOPS보다 GIGAFLOPS(기가 플롭스)나 TERAFLOPS (테라 플롭스) 혹은 PETAFLOPS (페타 플롭스)단위를 많이 사용한다.

2008년도에 발표된 세계에서 제일 빠른 컴퓨터는 로드런너 (Roadrunner)로써 1.105 페타플롭스를 계산해 낼 수 있다. 이는 초당 약 1000조에 해당하는 양의 전산능력을 가지고 있다는 것과 같다.

이는 오늘날 전 세계 60억 인구가 모두 전자계산기를 하나씩 들고 1초에 하나씩 연산을 수행하여 동시에 같은 문제를 푼다고 가정 하였을 때, 전 세계 60억 인구가 협력하여 전자계산기로 456년 이상 걸려서 풀 수 있는 문제를 로드런너는 단 하루 만에 계산해 낼 수 있다. 페타플롭스는 FLOPS에 대하여 10의 15승에 해당하는 성능이다.

마지막으로 왜 이렇게 빠른 슈퍼컴퓨터가 필요한 것인가?

이러한 슈퍼컴퓨터는 단순히 우리가 일상적으로 하는 문서 작업 등을 위해서 만들어진 것이 아닌, 우주와 기상 등을 계산하기 위해서 필요하다.

일단 기상 같은 경우, 슈퍼컴퓨터는 0.001초 단위로 구름의 움직임, 바람의 방향과 속도 풍속 등을 입력되는 정보를 이용하여서 몇 분/시간/일 후의 상황의 예측하거나 혹은 시뮬레이션을 할 수 있어야 한다. 이를 위해서는 엄청난 수학적 계산이 따라야 하는데 보통 일반컴퓨터로는 최 고급 사양으로도 순식간에 계산하는 것은 불가능한 일이다.

그리고 우주에는 우주왕복선의 경우를 생각해 보자. 달과 지구가 있으며, 달은 지구를 돌며 지구는 자전한다. 만약 달에서 우주왕복선이 지구로 돌아온다고 가정 했을 때, 우주왕복선이 지구의 도착지까지 일직선으로 와도 지구의 자전에 의해서 도착지가 달라지고 이는 대형 사고로 이어진다. 그래서 슈퍼컴퓨터는 지구의 자전 속도와 그리고 우주왕복선의 속도 및 우주왕복선의 이동경로와 그 외 여러 가지 경우를 조합해서 수학적으로 계산 및 시뮬레이션 한 다음에 가장 이상적인 방법을 알려 주어야 한다.

이외에도 미국의 핵무기 보안 및 안정성 관리 등 국가 보안 관련 업무, 인간 유전 과학 등에 적용 가능하며 그 외, 효율적 신약 개발, 병리학적 정보 수집에 도움을 줄 수 있는 불가사의한 신체 단백질 접힘에 대한 시뮬레이션, 우주 진화의 이해 등 그 외 과학 및 공학 분야에서의 전혀 새로운 수준의 연구가 가능하게 될 뿐만 아니라, 자동차, 비행기 등의 가상 프로토타입, 주가 변동이 미치는 파급 효과 예상, 석유/천연 가스 발굴을 위한 지하 지형 정보 분석 등의 상용 목적과 같은 곳에도 다양하게 적용이 가능하다.

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