22ZS1300, Research on High Performance Computing Technology to overcome limitations of AI processing,
Kim Kang Ho
Abstract
□ 과제수행 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ㅇ 인공지능 서비스와 데이터 처리의 물리적 성능 제약을 없애는 메모리 중심 컴퓨팅 기술 및 저지연·실시간 인프라 구현을 위한 지능형 EdgeCPS 플랫폼 기술 개발
◼ 1단계 ❏ 목표 ㅇ 인공지능 서비스와 데이터 처리를 가속하는 메모리 중심 컴퓨팅 기술 개발 및 저지연·실시간 인프라 구현을 위한 지능형 EdgeCPS 플랫폼 구조 설계 ❏ 내용 ㅇ 고성능·고효율 메모리 중심 컴퓨팅 핵심 기술 연구 ㅇ 메모리 중심 컴퓨팅 기반 초고속 데이터 분석 기술 연구 ㅇ 저자원 디바이스간 연산능력 차이를 극복하는 디바이스리스 컴퓨팅 구조 설계 ㅇ 엣지 사이버물리시스템을 위한 대규모 디바이스 가상화 기술 설계
◼ 2단계 ❏ 목표 ㅇ 대규모 인공지능 서비스와 데이터 처리를 가속하는 메모리 중심 컴퓨팅 기술 개발 및 저지연·실시간 인프라 구현을 위한 지능형 EdgeCPS 플랫폼 알고리즘 연구 ❏ 내용 ㅇ Peta-Scale 메모리 중심 컴퓨팅 핵심 기술 연구 ㅇ 메모리 중심 컴퓨팅 기반 스케일러블 인메모리 저장소 연구 ㅇ 저자원 디바이스간 연산능력 차이를 극복하는 디바이스리스 컴퓨팅 핵심 알고리즘 개발 ㅇ 엣지 사이버물리시스템을 위한 대규모 디바이스 가상화 플랫폼 핵심 알고리즘 개발
◼ 3단계 ❏ 목표 ㅇ 저지연·실시간 인프라 구현을 위한 지능형 EdgeCPS 플랫폼 개발 ❏ 내용 ㅇ 저자원 디바이스간 연산능력 차이를 극복하는 디바이스리스 컴퓨팅 플랫폼 개발 ㅇ 엣지 사이버물리시스템을 위한 대규모 디바이스 가상화 플랫폼 개발
◼ 당해 연도 ❏ 목표 ㅇ 거대 데이터 기반 인공지능 · 양자 컴퓨팅 인프라를 위한 대용량 메모리 기반 고성능 컴퓨팅 인프라 구축 기술과 저자원 디바이스간 연산능력 차이를 극복하는 대규모 디바이스 가상화기반 디바이스리스 컴퓨팅 핵심 알고리즘 개발 ❏ 내용 ㅇ 패브릭 메모리 컴퓨팅 핵심 기술 연구 - 대규모 메모리 중심 컴퓨팅 핵심 기술 연구 • 페타바이트급 주소 공간 관리 기술 연구 • 혼성·다계층 메모리 중심 컴퓨팅 시스템 데이터 배치 기술 연구 - 메모리 중심 컴퓨팅 기반 소프트웨어 통합 설계 기술 연구 • 대규모 메모리 기반 데이터 분석 가속 알고리즘 개발 • 고속 데이터 접근을 위한 소프트웨어 통합 설계 기술 연구 • 비휘발성 메모리 기반 인메모리 저장소 연구 • 공유 메모리 기반 분산 인공지능 플랫폼 연구 ㅇ Massive Things의 초근접 서비스를 위한 지능형 EdgeCPS 플랫폼 개발 - 저자원 디바이스간 연산능력 차이를 극복하는 디바이스리스 컴퓨팅 핵심 알고리즘 개발 • 실 디바이스의 자원 증강을 지원하는 응용 실행환경 가상화 기술 연구 • 다중 노드 기반의 CPU/GPU 자원 공유 기술 연구 • 지식그래프를 활용한 개별 노드 명세 및 최적 AI 모델 추천 기술 - 엣지사이버물리 시스템을 위한 대규모 디바이스 가상화 플랫폼 핵심 알고리즘 개발 • 디바이스트윈 기반의 단일 CPS 운용 명세 및 가시화 프레임워크 기술 • 이종가상화 자원 실시간 상황인지 기술 • 비정형 멀티모달 데이터 가상화 기술
□ 과제 수행과정 및 내용 ㅇ 핵심 요소 기술의 개념 - 메모리 중심 컴퓨팅 구조 : 대용량·공유 메모리 풀을 통해 다수의 연산장치들이 연결된 새로운 컴퓨팅 구조 - 메모리 중심 컴퓨팅 기반 초고속 데이터 분석: 메모리 중심 컴퓨팅을 기반으로 응용을 재설계하여 성능 혁신 - 디바이스리스 컴퓨팅 구조: 디바이스의 운영·관리·추가 등이 개발자·운영자로부터 완전히 숨겨져 있는 플랫폼 - 디바이스 가상화 기술: 엣지·클라우드에 산재한 이종 가속기를 가상화하여 저성능 디바이스에 서비스 형태로 제공 ㅇ 과제 수행과정 - ETRI에서 데이터 중심 및 EdgeCPS를 위한 새로운 컴퓨팅 구조 와 시스템SW 원천기술 연구 - 대학은 메모리 중심 컴퓨팅 기반 초고속 데이터 분석 기술과 EdgeCPS 실행엔진 및 알고리즘 연구 - 기업은 메모리 중심 컴퓨팅 시스템SW 사업화 관련 기술과 EdgeCPS 실행엔진의 시각화 기술 연구 ㅇ 과제 수행내용 - [패브릭 메모리] 대규모 메모리 중심 컴퓨팅 핵심 기술 연구 • (ETRI) 페타바이트급 주소 공간 관리 기술 개발: 192TB의 패브릭 메모리 시스템 구축 • (ETRI) 혼성·다계층 메모리 중심 컴퓨팅 시스템 메모리 공유 기술 연구: 가상머신 이주 중 중지 시간 108ms - [패브릭 메모리] 메모리 중심 컴퓨팅 기반 소프트웨어 통합 설계 기술 연구 • (ETRI) 대규모 메모리 기반 데이터 분석 가속 기술 개발: 1 Trillion Edge 그래프 처리 1356초 수행 • (아주대) 성능 확장성을 위한 소프트웨어 통합 설계 기술 연구: CoW (Copy-on-Write) 성능 최대 10% 향상 • (성균관대) 비휘발성 메모리 기반 스케일러블 인메모리 저장소 연구: PostgreSQL 성능 최대 80% 향상 • (UNIST) 다계층 메모리 기반 분산 인공지능 플랫폼 연구: GPU대비 ResNet-18 학습 처리량 최대 172.5% 향상 - [EdgeCPS] 저자원 디바이스간 연산능력 차이를 극복하는 디바이스리스 컴퓨팅 구조 설계 • (ETRI) 성능 프로파일링을 통한 계층적 디바이스 관리 모델 설계 • (ETRI) 인공지능 연산 가속 지원 HW 자원 가상화 기술 정의 및 가상화 자원 공유 모델 설계 • (ETRI) 집단 지성 구축을 위한 지식 공유 미들웨어 설계 및 프로토타입 • (대구대) 저자원 디바이스 자원증강 가상화 인프라 구조 연구 • (경북대) 실디바이스-가상화 플랫폼 연동 데이터 관리 모델 연구 • (인하대) EdgeCPS 기반의 인공지능 서비스를 위한 지식 공유 모델 연구 - [EdgeCPS] 엣지 사이버물리시스템을 위한 대규모 디바이스 가상화 기술 설계 • (ETRI) 디바이스트윈 기반의 시스템 운용 모델 분석 및 실자원 명세 기술 • (ETRI) 디바이스트윈과 서비스 간의 인터페이스 기술 • (ETRI) 비정형 멀티모달 데이터 정의 및 수집 인터페이스 기술 • (경상대) EdgeCPS 기반의 무인 이동체 운용 기술 연구 • (경희대) EdgeCPS 기반의 비정형 멀티모달 데이터 처리 기술 연구
□ 과제 수행결과 및 목표달성도 ㅇ 과제 수행결과 ㅇ 과제 수행 목표달성도 가. 과제 수행 목표달성도 (기술개발 성과지표) 나. 공통지표 (괄호 안은 목표치)
□ 관련 분야에 대한 기여 ㅇ 관련 분야 과학적·기술적·경제적·사회적 기여 [패브릭 메모리] [EdgeCPS] ㅇ 후속 과제에 도움을 줄 수 있는 연구 결과
□ 성과관리 및 활용계획 ㅇ 성과관리 현황 (연구 데이터 관리 계획) - (데이터 생산 및 관리) 다계층 메모리 관리 기술 관련 성능 분석, EdgeCPS를 위한 AI 전용 지식 공유 - (연구데이터 저장 및 보존) 자체 관리 서버 연 2회 저장, 과제 종료 후 저장, 버전 제어 관리 시스템 활용 등 ㅇ 메모리 중심 컴퓨팅 연구 성과 활용 계획 ㅇ EdgeCPS 연구 성과 활용 계획
□ 향후 과제 수행계획 ㅇ 다음 연도 연구개발계획 1) 연구개발 목표 및 내용 2) 국내외 분야 환경변화 (해당시 작성) 3) 연구개발 추진전략 4) 연구개발 일정 및 기대 성과 5) 다음 연차 연구개발비 사용계획 6) 사업화 추진 계획
(출처 : 요약문 3p)
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J. Kim et. al, "Trends in Lightweight Kernel for Many core Based High-Performance Computing", Electronics and Telecommunications Trends. Vol. 32, No. 4, 2017, KOGL Type 4: Source Indication + Commercial Use Prohibition + Change Prohibition
J. Sim et.al, “the Fourth Industrial Revolution and ICT – IDX Strategy for leading the Fourth Industrial Revolution”, ETRI Insight, 2017, KOGL Type 4: Source Indication + Commercial Use Prohibition + Change Prohibition
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