뇌질환은 유전자 단위에서부터 두뇌회로 전반에 걸쳐 일어나는 복잡한 현상이다. 때문에 뇌에서 일어나는 일의 모든 단계가 어떻게 연관관계가 있으며 질환 발생시 어떻게 교란되는지에 대한 전체적인 시각으로 볼 수 있는 능력을 갖추어야 한다.

스위스 로잔 연방 공과대학교 (EPFL)은 뇌의 재구성 및 디지털 모델 시뮬레이팅 방법의 선구자로 현재 블루 브레인 프로젝트를 진행하고 있다. 블루 브레인은 오픈 액세스 데이터, 모델 및 오픈 소스 툴을 시스템적으로 공개해 유럽연합 집행위원회의 휴먼 브레인 프로젝트(HBP)와 같은 커뮤니티가 두뇌를 다양한 조직 수준에서 이해할 수 있도록 돕는다.

‘블루 브레인 프로젝트’의 포유류 두뇌 모델링 및 시뮬레이션을 위해 차세대 수퍼컴퓨터 구축 파트너로 HPE가 선정됐다.

HPE가 참여하는 수퍼컴퓨터 구축 사업에 활용되는 ‘블루 브레인 5’는 두뇌 연구를 위해 신경과학 시뮬레이션에 매진할 예정이며 특히 시뮬레이션 기반 조사, 분석 및 시각화에 집중할 것이다.

‘블루 브레인 5’는 HPE SGI 8600 시스템을 기반으로 만든 고급 수퍼컴퓨터다. 블루 브레인 프로젝트가 2020년까지 쥐 두뇌의 모든 부분, 특히 시상과 신피질 부분을 모델화하려는 과학적 로드맵을 달성할 수 있도록 맞춤형 및 확장형 컴퓨팅 성능을 제공한다.

HPE는 블루 브레인 프로젝트의 재구성 및 시뮬레이션 워크플로우에서 다양한 컴퓨팅 집약적인 과제를 특별히 지원하기 위해 ‘블루 브레인 5’를 설계했다. HPE SGI 8600 시스템 아키텍처는 시각화 혹은 딥러닝과 같은 과제를 위해 특별히 설계된 다양한 서브 시스템을 관리하는 동시에 단일 시스템으로 구동한다. ‘블루 브레인 5’는 메모리 대역폭, 네트워크 대역폭, 처리 능력, 그래픽 처리 및 입출력 등에 따라 구체적인 강점을 제공하는 서로 다른 워크로드 프로파일에 최적화된 4개의 구성 요소를 통합한다.

HPE SGI 8600 수퍼컴퓨터는 1.06 페타플롭 성능의 372 컴퓨트 노드로 구성돼 있다. 이 시스템은 2만 3천개의 노트북 메모리에 해당하는 94 테라바이트 메모리를 갖추고 있으며 인텔 제온 골드 6140, 인텔 제온 Phi 7230, 엔비디아 텔사 V100 GPU로 구성됐다. 단일 및 이중 레일 Mellanox InfiniBand 고성능 네트워크, 80 GB/s Infinite Memory Engine(IME) 플래쉬 기반 버스트 버퍼와 연결되어 총 대역폭 50GB/s 이상을 제공하는 DDN(Data Direct Networks)의 고성능 스토리지 4페타바이트를 보유하고 있다.

블루 브레인은 스위스 루가노에 위치한 스위스 국립 수퍼컴퓨터 센터(CSCS)에 설치되어 있다. 관리하기 쉬운 아키텍처에 수천 개에 달하는 노드 확장성을 갖추고 있으며, 데이터 센터에 열기를 배출하지 않는 에너지 효율적인 수냉 솔루션이다.

안토니오 네리(Antonio Neri) HPE 최고경영자는 “HPE의 미션은 표적 치료 시행 및 생명을 구하는 헬스케어 산업을 위한 기술 강화를 포함해 우리 삶의 질을 향상시키는 기술을 창조하는 것”이라며, “블루 브레인 프로젝트와의 협업을 통해, HPE는 고급 슈퍼컴퓨팅과 맞춤형 애플리케이션으로 신경 과학 커뮤니티와 사회 전반에 혁신적인 혜택을 줄 수 있는 새로운 연구에 힘을 실어주고 있다”고 밝혔다.

블루 브레인 프로젝트 공동 이사 펠릭스 쉬어만(Felix Schürmann)은 “블루 브레인 프로젝트의 과학적 미션은 슈퍼컴퓨팅 능력에 크게 의존하고 있다”며, “오늘날 블루 브레인에서 개별적인 신경세포를 모델링하려면 2만여개의 서로 다른 방정식을, 뇌 전체를 모델링할 경우 1천억 가지의 방정식을 동시에 풀어내야 하는데 HPE는 슈퍼컴퓨팅 측면에서 이러한 도전적 기술 환경을 헤쳐나갈 수 있도록 돕는다”고 말했다.

이향선기자 hslee@nextdaily.co.kr