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SAS®와 그리드 컴퓨팅 기술에 힘입어 연구 활동에 박차를 가하는 텍사스 공과대학

그리드 파워

대부분의 학문·연구 분야(물리학, 유전학, 의학 등)에 있어서, 과학적 조사를 수행하기 위해서는 엄청난 양의 데이터와 정보에 대한 세심한 관찰력이 요구되기 마련입니다. 실제로, 확률 모형(probability modeling)과 데이터 분석 기법은 현대 과학 이론의 한 축을 담당하게 되었으며, 심지어 단순한 하나의 가설 조차도 시뮬레이션과 증명(결과에 대한 통계적 의미를 판가름하는 주요 과정)에 의해서만 겨우 해결이 가능한 고도의 통계적 문제로 돌변하는 상황들이 심심치 않게 발생하고 있습니다.

"각기 다른 유전자 은행의 유전자를 분석하는 게놈학(genomics) 전공자나 전 종류의 분자 데이터베이스를 조사하는 화학자, 또는 테라바이트 규모의 현미경 데이터를 조사하는 천체 물리학자 등 자신의 연구에 대규모 데이터베이스와 복잡한 알고리즘을 사용하는 연구자들이 갈수록 늘어나고 있다"고 통계학 박사이자 텍사스 공과대학(Lubbock 소재)의 고급 분석 및 비즈니스 인텔리전스 센터의 소장인 Peter Westfall은 설명합니다.

텍사스 공대에서는 Westfall을 비롯하여 수많은 그의 동료들이 SAS와 그리드 컴퓨팅을 이용, 보다 빠른 처리 능력을 지닌 컴퓨터 집약형(computer-intensive)의 연구 기법을 개발하기 위해 힘쓰고 있습니다. 여기서 그리드 컴퓨팅 기술은 네트워크 상에 존재하는 수많은 컴퓨터의 능력을 한데 결집하는 수단으로서, 무수한 프로세싱 사이클과 방대한 양의 데이터가 요구되는 문제들을 해결하는 데 크게 기여하고 있습니다.

그리드 컴퓨팅은 컴퓨터에서 사용되지 않는 수백 또는 심지어 수천 개의 프로세서 용량을 활용해(텍사스 공대가 이용하는 SAS/CONNECT 그리드에는 200개의 컴퓨터가 연결되어 있으며, 모두 SAS를 사용) 프로세싱 시간을 단축시킴으로써 까다로운 컴퓨터 집약적(computer-intensive) 문제들을 해결합니다. 이로써 사용자는 복잡한 대규모 프로젝트에서 신속한 결과를 도출함은 물론, 관련 비용의 지출까지 최소화할 수 있습니다.

비즈니스 환경의 경우와 마찬가지로, 대학에서도 시간 절약이란 곧 높은 투자 수익률을 의미합니다. Westfall은 다음과 같이 설명합니다. "현재 연구를 계속 진행 중에 있는데, 신속한 처리 능력과 변화에 대한 빠른 적응력이 대학 사회에서도 그 진가를 발휘하고 있는 셈입니다."

 

지속적인 이익을 창출하는 그리드 컴퓨팅

Westfall은 텍사스 공대 연구팀과 SAS의 그리드 컴퓨팅을 조율하는 역할을 맡고 있습니다. 한편, 이들은 금융 기업들이 멀티 포트폴리오 관리를 위한 새로운 방법을 찾아내는 데 도움을 주고자 프로젝트를 진행하고 있었고, 이를 통해서 주식 포트폴리오가 대규모 금융 데이터베이스의 반복적인 투자 샘플링 데이터를 토대로 만들어졌다는 사실을 밝혀냈습니다. 놀라운 것은 기간인데, 분석을 통해 이를 발견하는 데 불과 14일이 소요되었다고 합니다. 여기에 대해 Westfall은 "그리드가 없었다면 전용 장비를 이용하더라도 연산에만 500시간 이상 걸렸을 것"이라고 밝히고 있습니다.

심지어 Westfall은 예외사항(허리케인, 테러 위협)이 주가에 어떠한 영향을 미칠 수 있는지를 조사하는 데에도 그리드 컴퓨팅을 활용했다고 설명합니다. 또한 본 프로젝트에서는 부트스트랩(bootstrap, 주식 시장의 데이터를 수천 회에 걸쳐 근본적으로 뒤섞는 방법) 통계 기법이 개발되어 금융계가 예측의 정확도를 개선하고 특정 상황에 대처하는 데 도움이 될 만한 방법론을 고안하는 데 이용되었습니다.

"부트스트랩 기법을 이용하는데 추가적인 시뮬레이션 레이어가 필요했던 만큼, 요구 시간을 효과적으로 맞춘다는 것 자체가 이미 컴퓨터 집약적 테크닉이라고 부를 수 있을 정도였다"고 Westfall은 설명합니다. 하지만 통상 일주일 이상 걸리던 전체 연산 소요 시간은 SAS 그리드를 이용함으로써 단 몇 시간으로 크게 단축되었으며, 결과적으로 Westfall은 프로젝트 결과 발표 예정일에 맞추어 연구를 완료할 수 있었습니다. Westfall은 다음과 같이 회상합니다. "그리드 컴퓨팅이 없었더라면 데드라인에 맞추는 것조차 불가능했을 만큼 일정이 빠듯한 상황이었습니다."

이어 Westfall은 "연구 사이클을 단축할 수 있다는 것은 엄청난 투자 수익률을 올릴 수 있다는 것을 의미한다"고 덧붙입니다. "만약 누군가가 프로세싱 시간을 30분의 1로 단축할 수 있다고 한다면(우리의 경우는 훨씬 더 빠른 작업이 가능했습니다만), 그 정도 만으로도 연구 진행이 엄청난 탄력을 받을 수 있습니다."

 

유전학 연구를 통해 입증된 놀라운 성과

텍사스 공대는 금융 분야의 연구에 이어 그리드 활용이 가능한 여러 유전학 관련 애플리케이션에 SAS를 접목했는데, 그 중 한 예로 수백만 개에 달하는 단일 유전자에서 연속적으로 나타나는 4가지 기본 염기(A, C, G, T로 대표되는)를 조합하기 위한 "와일드 카드 검색"의 구현에 그리드 컴퓨팅을 이용한 것을 들 수 있습니다. 아울러, 생물학자들은 본 결과를 토대로 DNA에서 특정 질병에 대한 억제력(또는 취약점)을 지닌 부분을 찾아내기 위한 연구도 수행할 수 있습니다.

'와일드카드를 이용한 검색'은 연구원들이 단순한 조합(예: A, T, T, C, A)은 물론이고 한층 복잡한 글자의 조합(예: A, [C 또는 T], [임의의 글자], G, C, A)까지 검색할 수 있도록 해주었고, 검색 결과의 정확도를 측정하기 위해 애플리케이션이 전체 DNA 배열을 무작위로 재배치한 다음 검색을 반복하는 작업까지도 가능해졌습니다.

이 외에도, 애플리케이션에 SAS 그리드 기술을 접목함으로써 잠재적 DNA 조절 인자를 파악하는 작업에 걸리는 시간이 단독 데스크톱 애플리케이션을 이용하던 때보다 훨씬 단축되었습니다. 그리고 결국 이러한 조기의 성과는 SAS의 그리드 기술이 과학자들로 하여금 수십여 가지에 이르는 유전 질환의 치료법 발견에 한 걸음 더 접근할 수 있도록 하는 데 일조하고 있다는 것을 의미하는 것입니다.

 

그리드 컴퓨팅을 위한 최상의 선택, SAS

Westfall은 텍사스 공대 고성능 컴퓨팅 센터의 소장인 Phil Smith와 함께 SAS 그리드 기술을 학내에 도입했습니다. Smith는 다음과 같이 밝히고 있습니다. "SAS는 그리드 기술을 활용할 수 있는 간결한 프로그래밍 인터페이스를 제공함으로써 학내의 그리드 기술에 더욱 힘을 실어 주고 있습니다. 실제로, 그간 많은 연구원들이 학내에서 그리드 망을 활용하는 데 필요한 C나 FORTRAN 코드의 개발에 신경을 쓸 여유가 없었는데, SAS가 SAS/CONNECT를 통해 그리드 컴퓨팅 환경을 완벽하게 구축해 줌으로써 사용자의 역량이 한층 강화될 수 있었습니다."

현재, Westfall은 자신의 데스크톱을 이용해 그리드의 엄청난 프로세싱 파워와 함께 SAS의 강력한 분석 능력의 이점을 한껏 누리고 있습니다. 더 놀라운 것은 SAS가 단일 패키지를 통해 그가 필요로 하는 모든 것을 제공해 주었다는 사실입니다. "데이터베이스 관리, 통계 분석, 최적화 및 계량경제모형(econometrics)이 모두 포함된 완벽한 단일 패키지를 제공하는 기업은 오직 SAS밖에 없다고 해도 과언이 아닙니다. 그리고 필요한 모든 툴을 동일 패키지로 제공하는 이런 능력은 SAS가 그리드 컴퓨팅을 위한 최고의 선택이었음을 입증해 줍니다."

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텍사스 공과대학

비즈니스 이슈:
극도로 복잡한 통계 작업 그리고 엄청난 양의 데이터와 관련해, 학계와 기업 환경에서 발생하는 문제들을 해결해야 합니다
Solution:
대규모 그리드 컴퓨팅 시스템에 속한 200대의 컴퓨터에서 SAS Analytics를 가동하여 연산 집약형 프로젝트를 빠른 시일 내에 완료할 수 있었습니다

만약 누군가가 프로세싱 시간을 30분의 1초로 단축할 수 있다고 한다면, 그 정도 만으로도 연구 진행이 엄청난 탄력을 받을 수 있습니다

Peter Westfall

텍사스 공과대학 고급 분석 및 비즈니스 인텔리전스 센터 소장

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