[이슈] 인공지능, ‘무어의 법칙’ 5~100 배 속도로 성장

    인공지능(AI)은 무어의 법칙(Moore's Law)보다 수십 배 빠른 속도로 성장하고 있다. 무어의 법칙은 마이크로칩 밀도가 2년마다 2배로 늘어난다는 법칙이다. 

    인공지능이 인터넷 경제 3원칙 중 하나인 무어의 법칙의 5배에서 100배 속도로 진보하고 있다고 전 엔비디아(NVIDIA) 엔지니어 제임스 왕(James Wang)이 기술 연구 투자회사 아크 인베스트(ARK Invest)에 보고서를 게시했다. 

    ▲세로축 연산처리 능력이고, Petaflop/Days는 1일당 1초에 4조 번 연산을 실시하는 것을 의미한다. 가로축은 연도. [출처 : ARK Investment Management LLC]

    2010~2020년에 걸쳐 AI 트레이닝 모델에 소요되는 컴퓨터 연산처리 능력은 급격히 증가하고 있다. 

    1958년 인공 뉴런과 신경망 일종인 퍼셉트론(Perceptron)이 등장한 이래, 2010년경까지 연산 처리 능력은 2년마다 2배로 증가했다.

    그러나 2010년부터 2020년 처리능력은 그래프에 나타나듯이 매년 약 10배씩 무어법칙 5배 이상 속도로 성장하고 있다.

    구글 알파고 제로(Alpha Go Zero)와 테슬라 오토파일럿(Autopilot) 등 대기업들은 장기적인 투자수익률을 기대하며 AI 개발에 막대한 예산을 투입하고 있다. 또한 자체적인 딥러닝을 통해 대학과 공동연구 개발을 진행하고 있다.

    ▲가로축이 비용, 세로축이 연도이고 각 점은 이전 세대 NVIDIA GPU를 가리키는 Legacy GPU(검정), NVIDIA Volta GPU(파랑), 구글 클라우드 TPU(빨간색)다. [출처 : ARK Investment Management LLC]

    게다가 AI 딥러닝 훈련비용이 매년 10분의 1로 감소하고 있는 것도 중요한 사항이다. 예를 들어, 2017년경에는 ResNet-50과 같은 이미지인식 네트워크를 공용 클라우드에서 훈련하려면 약 1,000달러(한화 약 120만원)가 들었지만, 2019년에는 약 10달러(한화 약 1만2천원)까지 떨어졌다. 또한 약 10억 장의 이미지를 분류하는 데 드는 비용은 2017년 약 1만 달러(약 1,200만원)였는데, 2020년에는 불과 0.03달러(약 35원) 정도까지 급격히 떨어졌다.

    ▲출처 : ARK Investment Management LLC

    딥러닝에 대한 비용 변화율을 무어법칙과 비교하면 무어법칙의 10~100배로 변화하고 있다. 이처럼 급격한 비용 감소를 가능케 한 것은 2017 ~ 2020년 사이 하드웨어와 소프트웨어 모두 획기적인 IC 칩 및 시스템 설계 기술이 크게 발전하고 딥러닝 전용 하드웨어도 등장하고 있다.

    아래 그림을 보면 스탠퍼드대학 벤치마크로 산출된 엔비디아 테슬라(NVIDIA Tesla) 하드웨어 및 소프트웨어의 성능 평가를 보면 TeslaK80과 비교해 TeslaV100의 성능이 약 16배나 향상된 것을 알 수 있다. 또, TeslaV100에서 딥러닝 프레임 워크인 텐서플로우(TensorFlow)와 파이토치(PyTorch)를 새로운 트레이닝 방법을 결합해 소프트웨어 성능이 약 8배나 향상됐다.

    ▲출처 : ARK Investment Management LLC

    한편, 하드웨어 비용은 몇 년 동안 감소하지 않고 비싼 상태 그대로다. 예를 들어, 엔비디아 데이터센터용 GPU 가격은 과거 3세대와 비교해 3배로 급등했다. 반면 AWS(Amazon Web Services)는 2017년 엔비디아 TeslaV100을 도입했지만 서비스 가격은 지금도 같은 비용을 유지하고 있다.

    ▲정보기술(검정), 인터넷(파랑), 인공지능 및 딥러닝(녹색) 관련 기업 시가총액을 나타낸 그래프다. 세로축은 세계 주식시장에서 차지하는 비중, 가로축은 연도. [출처 : ARK Investment Management LLC]

    특히 AI 기술이 이대로 향상되면 세계 주식시장에서 AI 관련 기업 시가총액도 대폭 향상될 것이다. 

    2019년 현재 AI는 전 세계 주식시장에서 시가총액이 약 1조 달러 수준이지만 2037년까지는 30조 달러로 규모를 확대해 인터넷 업체보다 높은 시가총액이 될 것이다. 또한 AI 연산처리 능력 향상과 딥러닝 비용 절감 속도와 주식시장 시가총액을 토대로 볼 때 AI는 아직 발전 중이고 수십 년간은 지속적으로 성장할 것이다.

    번역·정리 김들풀 기자 itnews@