AI 천문학자도 'GPU 경쟁' 가세… NASA 로먼 망원경 9월 발사·UC산타크루즈 모피우스 모델 트랜스포머 전환

NASA가 낸시 그레이스 로먼(Nancy Grace Roman) 우주 망원경을 예정보다 8개월 빠른 2026년 9월 발사한다고 발표했다. 신규 우주 망원경은 운용 기간 동안 약 2만 테라바이트(TB)의 데이터를 천문학자에게 전달할 것으로 예상된다.

2021년부터 가동 중인 제임스 웹 우주 망원경은 매일 57기가바이트(GB)의 영상을 지상에 내려보내고 있고, 칠레 산악 지대의 베라 C. 루빈 천문대(Vera C. Rubin Observatory)도 올해 후반 관측 서베이를 시작하면 매일 밤 20TB의 데이터를 수집할 것으로 보인다. 한때 표준이었던 허블 우주 망원경은 하루 1~2GB 수준의 센서 데이터를 전송하는 데 그쳤다.

이 모든 관측 데이터를 사람이 일일이 검토하는 시대는 지났다. 다른 데이터 산업과 마찬가지로 천문학자도 GPU에 의존하기 시작했다. 캘리포니아대 산타크루즈(UC Santa Cruz)의 천체물리학자 브랜트 로버트슨(Brant Robertson)은 이 변화의 최전선에 있다. 그는 지난 15년간 엔비디아(NVIDIA)와 협력해 GPU를 우주 연구에 적용해왔다고 TechCrunch에 밝혔다.

"몇 개 천체를 들여다보던 단계에서 대규모 데이터셋을 CPU로 분석하는 단계로, 다시 같은 분석을 GPU 가속으로 돌리는 단계로 진화해왔다"고 로버트슨은 말했다. 그는 처음에는 초신성 폭발 이론을 검증하는 고급 시뮬레이션에 GPU를 활용했고, 현재는 신규 관측 시설에서 쏟아지는 데이터를 분석하는 도구를 개발 중이다.

로버트슨은 당시 대학원생이었던 라이언 하우젠(Ryan Hausen)과 함께 '모피우스(Morpheus)'라는 딥러닝 모델을 개발했다. 모피우스는 대형 데이터셋을 훑어 은하를 식별한다. 이들은 모피우스로 웹 망원경 데이터를 초기 분석해 특정 유형의 디스크 은하가 예상보다 훨씬 많다는 사실을 찾아냈고, 우주 진화 이론에 새로운 변수를 추가했다.

현재 로버트슨은 모피우스의 아키텍처를 컨볼루션 신경망(CNN)에서 대형 언어 모델 부상의 핵심인 트랜스포머로 교체하고 있다. 이 전환이 끝나면 모피우스가 분석 가능한 영역이 현재 대비 수 배 늘어나고 처리 속도도 빨라질 전망이다.

그는 지상 망원경 관측 품질을 끌어올리기 위한 생성형 AI 모델 개발도 진행 중이다. 8m 거울을 궤도에 올리는 일은 로켓 기술 발전에도 여전히 어렵기 때문에, 지구 대기에 의해 왜곡된 루빈 천문대의 관측을 소프트웨어로 보완하는 접근이 차선책이라는 것이다.

그러나 로버트슨도 글로벌 GPU 수요 압박을 피하지 못하고 있다. 그는 미 국립과학재단(NSF) 자금으로 UC 산타크루즈에 GPU 클러스터를 구축했지만, 더 많은 연구자가 컴퓨트 집약 기법을 적용하려 하면서 이 클러스터는 빠르게 노후화되고 있다. 게다가 트럼프 행정부는 현행 예산안에서 NSF 예산을 50% 삭감하겠다고 제안했다.

"사람들이 AI·ML 분석을 하고 싶어 하고, GPU가 그 핵심 수단"이라며 "특히 기술의 최전선에서 일하려면 기업가적이어야 한다. 대학은 자원이 제한돼 매우 위험 회피적이기 때문에, 직접 나가서 '이것이 우리 분야의 흐름'이라고 보여줘야 한다"고 로버트슨은 강조했다.