2023년 CRA 산하 전문학회 회원인 SIAM(Society for Industrial and Applied Mathematics)은 계산과학의 미래 과제에 대한 전략적 비전을 수립하기 위해 태스크포스를 구성했습니다. 이번 달 초 태스크포스는 다음과 같은 제목의 보고서를 발표했습니다. 계산과학의 미래. CCC는 우리의 비전 활동과 보고서를 통해 많은 주제가 확인된 이 보고서의 중요성과 적시성을 강조하게 되어 기쁘게 생각합니다.
보고서에 인용된 바와 같이, 미국은 첨단 컴퓨팅 및 컴퓨터 과학 분야에서 의심의 여지가 없는 선두주자였습니다. 태스크포스는 최근 몇 년간 전략적 경쟁자들이 리더십에 도전을 해왔다고 밝혔습니다. 계산 과학의 미래 보고서는 지속적인 미국 리더십을 보장하기 위해 중요한 과제를 극복하는 방법을 다루기 위해 작성되었습니다.
이 보고서는 학제 간 협력의 중요성이 커지고 있음을 강조합니다. 전산 과학의 획기적인 발전은 혁신을 촉진하고 발전을 주도하는 다양한 분야의 전문가 간의 협력에서 발생하는 경우가 많습니다.
차세대 컴퓨터 과학자를 양성하는 것도 컴퓨팅 분야의 지속적인 발전을 위해 필수적입니다. 미래 세대가 새로운 과제를 해결하는 데 필요한 기술을 갖추도록 강력한 교육 프로그램과 인력 개발 계획이 있어야 합니다.
다른 항목은 전산 연구의 윤리적 의미를 강조하고 기술 발전이 사회 전체에 이익이 되도록 보장하기 위한 책임 있는 관행, 투명성 및 책임을 옹호합니다.
혁신과 발견, 사회적 영향, 글로벌 과제
이 보고서의 여러 영역은 세 가지 점을 강조합니다.
혁신과 발견: 학제간 협업을 촉진하고 새로운 기술을 수용함으로써 컴퓨터 과학자들은 지식의 새로운 지평을 열고 다양한 영역에서 혁신을 주도할 수 있습니다.
사회적 영향: 계산 과학이 계속해서 발전함에 따라 사회에 미치는 영향도 더욱 커질 것입니다. 기술 발전이 책임감 있고 공평하게 이루어지도록 하려면 윤리적 고려 사항이 우선시되어야 합니다.
글로벌 과제: 기후 변화부터 의료, 사이버 보안 등에 이르기까지 전산 과학은 글로벌 과제를 해결하는 데 중요한 역할을 합니다. 연구자들은 컴퓨팅 도구와 기술을 활용하여 인류 전체에 영향을 미치는 복잡한 문제에 대한 솔루션을 개발할 수 있습니다.
보고서의 주요 결과는 다음과 같습니다.
- 컴퓨터 연구원과 자금 지원 기관은 보다 포괄적인 컴퓨터 과학 프로그램을 구축하는 데 중점을 두어야 합니다. 이는 컴퓨팅 방법을 사용하여 과학적 연구와 문제 해결을 지원하기 위해 자금, 인력 및 인프라를 할당하는 것을 의미합니다. 한 프로그램에는 오크리지 국립연구소(Oak Ridge National Laboratory)에 위치한 에너지부(DOE)의 엑사스케일 컴퓨팅 프로젝트가 포함되어 있습니다. 이 프로젝트는 광범위한 워크로드를 지원하기 위해 초당 최소 1exaFLOPS 부동 소수점 계산이 가능한 슈퍼컴퓨팅 수준인 엑사스케일을 위해 과학자와 컴퓨팅 시설을 준비하는 것을 목표로 합니다. ECP 기술과 미래의 하드웨어를 완전히 활용하려면 프로그램이 응용 수학과 컴퓨터 과학 모두에서 발전해야 합니다. 여기에는 고성능 컴퓨팅 환경에 최적화된 알고리즘, 수치 방법 및 소프트웨어 도구 개발이 포함될 수 있습니다.
- 엑사스케일 컴퓨팅 프로그램은 현재의 발전을 활용하는 것 외에도 고성능 컴퓨팅의 미래 개발을 예측하고 준비해야 합니다. 여기에는 향후 하드웨어 개선을 활용하기 위한 연구 개발에 대한 투자가 포함됩니다. 성공을 위해서는 협업이 필수적이라고 강조됩니다. 이 프로그램은 응용 수학자, 컴퓨터 과학자, 응용 과학자 간의 파트너십을 육성해야 합니다. 이러한 다학제적 접근 방식을 통해 컴퓨팅 솔루션이 다양한 영역에 걸쳐 중요한 국가 과제를 해결하도록 효과적으로 맞춤화될 수 있습니다.
- 국가에서는 고성능 컴퓨팅 기술의 지속적인 발전을 보장하기 위해 포괄적인 투자가 필요합니다. 엑사스케일 컴퓨팅을 달성하는 것뿐만 아니라 고급 컴퓨팅 과학 분야에서 국가의 지속적이고 변화하는 요구 사항을 충족하기 위해 이러한 기능의 개발을 더욱 확대하는 것도 중요합니다.
- 뉴로모픽 및 양자 컴퓨팅과 같은 대체 컴퓨팅 기술에 투자하는 것은 기존 컴퓨터 아키텍처가 할 수 없는 미래의 중요한 과제를 해결하는 데 필수적입니다. 뉴로모픽 컴퓨팅은 인간 두뇌의 구조와 기능에서 영감을 받았습니다. 특히 패턴 인식, 학습 및 적응과 관련된 작업에서 정보를 보다 효율적이고 유연하게 처리할 수 있도록 뇌의 신경 네트워크를 모방하는 컴퓨터 시스템을 개발하는 것을 목표로 합니다. 양자 컴퓨팅은 양자 역학의 원리를 활용하여 계산을 수행합니다. 양자 컴퓨터는 특히 암호화, 최적화 및 시뮬레이션과 같은 영역에서 기존 컴퓨터보다 기하급수적으로 빠르게 특정 유형의 문제를 해결할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
- 기술이 발전함에 따라 과학 장비와 시설은 점점 더 크고 복잡한 데이터 세트를 생성하고 있습니다. 계속해서 발전하려면 과학자들은 이러한 방대한 양의 데이터에 액세스해야 합니다. 그러나 그렇게 하려면 이러한 데이터 스트림을 효과적으로 수집, 관리, 분석 및 해석하기 위한 인프라, 리소스 및 기술에 대한 상당한 투자가 필요합니다.
- 인공 지능과 기계 학습은 과학 연구 프로세스를 혁신할 수 있는 상당한 잠재력을 가지고 있습니다. 이러한 기술은 데이터 분석, 패턴 인식, 가설 생성 등 연구의 다양한 측면을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 이러한 기회를 완전히 실현하려면 수학과 컴퓨팅에 대한 상당한 투자가 필요합니다.
최근 CCC 이니셔티브와의 교차점
이 보고서는 풀스택 태스크포스(Full Stack Task Force)와 같이 CCC가 관심을 갖고 있거나 작업하고 있는 일부 주제를 강화합니다. 이 태스크 포스는 컴퓨터 시스템에 들어가는 모든 것과 이러한 기술이 사용자 및 개발자와 어떻게 상호 작용하는지에 중점을 둡니다. 엑사스케일 컴퓨팅, 양자 및 뉴로모픽 컴퓨팅에 관한 대화는 그룹의 많은 토론 중 하나입니다. 실제로 풀 스택 태스크 포스 회원 중 한 명인 일리노이 대학 어바나-샴페인 캠퍼스의 Bill Gropp은 CCC 위원회에서 활동하고 있으며 엑사스케일 컴퓨팅 분야의 전문가로서 이 기술을 연구하고 있습니다.
CDARTS(Community Driven Approaches to Research in Technology & Society) 워크숍과 같은 이벤트는 이 보고서와 비슷한 목표를 공유하여 컴퓨팅 분야의 연구원과 AI 시스템의 영향에 영향을 받는 커뮤니티를 하나로 모으는 것입니다. CDARTS 워크숍에서는 컴퓨팅 연구가 협업을 위한 요구 사항과 모범 사례를 어떻게 지원할 수 있는지를 다루었습니다.
CCC는 또한 컴퓨팅 연구를 위한 학제간 모범 사례 확립에 관한 6개 원탁 시리즈를 막 마쳤습니다. 이는 학제 간 협력의 긴급한 필요성에 대한 보고서의 수많은 언급과 관련이 있습니다. CCC는 앞으로 몇 달 안에 이 주제에 관해 CRA와 공동 보고서를 발표할 예정입니다.
CRA와 SIAM은 다양한 방식으로 연결되어 있습니다. 로렌스 리버모어 국립 연구소(Lawrence Livermore National Laboratory)의 SIAM 태스크포스 의장 Bruce Hendrickson은 선출 된 CRA 이사회에. 유타 대학교 컴퓨팅 학교의 학장인 Mary Hall은 태스크 포스와 CRA 이사회, CRA 집행 위원회에서도 활동하고 있습니다. SIAM 태스크포스 보고서 전문 읽기 여기에서 지금 확인해 보세요..
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