해킹 불가능한 인터넷부터 노화방지약품까지
MIT에서 2020년을 빛낼 10대 기술을 발표했다. 해킹이 불가능한 인터넷, 개인맞춤 의료, 디지털 머니, 노화 방지 의약품, 새로운 분자를 찾아내는 인공지능 등 그동안 인류가 꿈꿔왔던 기술 등이다. ‘MIT 테크놀로지 리뷰’는 이 기술들이 인류의 삶을 크게 바꾸어놓을 중요한 기술들로 그동안 꾸준한 연구가 이루어져 왔으며 올해 들어 마침내 그 모습을 드러내고 있다며, 10대 기술에 포함시킨 이유를 설명했다.
1.해킹이 불가능한 인터넷 (Unhackable internet)
인터넷은 해킹에 점점 더 취약하다. 양자는 해킹 할 수 없다. 양자 인터넷을 위한 네트워크가 지금 네덜란드에서 구축되고 있다. 양자 물리학에 기반한 인터넷은 곧 본질적으로 안전한 통신을 가능하게 할 것이다. 이 네트워크상에서는 해킹이 불가능하다. 양자물리학을 기반으로 하는 인터넷이 곧 선보일 예정이다.
네덜란드 델프트공대 스테파니 베너(Stephanie Wehner) 교수 연구팀은 양자 기술로 네덜란드 내 4개 도시를 연결하는 네트워크를 구축하는 중이다. 이 네트워크가 완성되면 세계 최초로 해킹이 불가능한 인터넷(unhackable internet)이 가능해진다. 양자의 특성인 작은 파동에 정보를 입력해 인터넷이 작동하도록 하는 차세대 인터넷으로 특히 보안 기능이 완벽해 세계적 관심을 불러일으키고 있다. 이 네트워크는 양자 기술을 사용하여 도시간에 정보를 처음부터 끝까지 전송하는 최초의 네트워크가 될 것이다.
과학자들은 지난 수년간 완벽한 수준의 보안이 가능한 케이블을 통해 광자(photons)를 전송하는데 성공한 바 있다. 그러나 상용화를 위해 실질적인 프로젝트가 진행하는 것은 델프트공대가 처음이다. 4개 도시를 연결하는 이번 프로젝트가 성공을 거둘 경우 세계적으로 파급효과가 매우 클 것으로 예상되고 있다.
2.초개인화 된 의약품(Hyper-personalized medicine)
초고속 ‘개인맞춤형 의료시대’가 열린다. 유전자를 대상으로 한 새로운 차원의 맞춤형 의약품이 등장했다. 어떤 불치병이 특정한 DNA 때문이라면 유전자 교정을 통해 질병을 치료할 수 있는 길이 열리고 있다. 개인맞춤형 의료(personalized medicine)를 말한다.
미 식품의약국(FDA)이 특정한 한 사람만을 위한 임상시험을 승인한 바 있다. 과학자들은 유전자 치료를 확대하기 위해 다양한 연구를 진행하고 있다. 특히 올해 안에 다양한 의약품이 출현할 것으로 기대된다. 새로운 약물은 독특한 유전자 변이를 치료하도록 설계된다. 분자 지우개로 잘못된 유전자 메시지를 지우거나 고칠 수 있다.
3.디지털 머니(Digital money)
전체적으로 암호화폐인 비트코인 시장은 하향세를 보이고 있는 중이다. 반면 디지털 통화시스템은 더 큰 관심을 불러일으키고 있다. 디지털 통화의 개념도. 중앙은행과 지역은행, 유통거래 현장에 이르기까지 모두 통용되는 총체적인 통화 개념을 포함하고 있다.
중국인민은행은 자체적인 디지털 통화 계획을 밝혀 세계적인 주목을 받았다 세계 2위의 경제 강대국이면서 세계 최대 인구를 확보하고 있는 중국이 디지털 머니(digital money) 발행계획을 서두르고 있는 중이다. 중국이 이처럼 디지털 통화 보급을 서두르면서 미‧중 간의 디지털 머니 경쟁이 뜨겁게 전개되고 있다. 디지털 통화의 증가는 금융 프라이버시에 큰 영향을 미친다. 디지털 통화 기술은 글로벌 금융 시스템에 큰 영향을 미칠 것이다.
4.노화 방지 약물(Anti-aging drugs)
임상실험 잇따르고 있는 노화 방지 의약품을 말한다. 최근 주목받고 있는 것은 새로운 차원의 노화 방지 의약품(anti-aging drugs)이다. 새로운 종류의 노화 방지 약물의 첫 번째 물결이 인간을 대상으로 시험을 시작했다. 이 약들은 더 오래 살 수는 없지만 근본적인 노화 과정을 늦추거나 뒤집어 특정 질병을 치료하는 것을 목표로 한다.
최근 임상실험 중인 의약품들을 보면 수명 연장보다는 노화과정을 완화시켜 노인들에게 치명적인 질병들을 치료하는 데 초점을 맞추고 있다. 대표적인 것이 ‘세놀리틱스(Senolytics)’란 의약품이다. 미국의 제약사 메이요클리닉(Mayo Clinic)이 현재 임상실험 중인 이 약물은 나이가 들어가면서 축적되고 있는 세포들을 제거하는 기능을 지니고 있다. 알카헤스트(Alkahest)란 기업에서는 현재 알츠하이머, 파킨슨, 치매 환자들을 대상으로 임상실험을 진행 중이다. 특히 젊은이의 혈액에서 발견되는 성분을 의약품화해 알츠하이머 환자에게 주입해 인지 기능 저하를 막는데 성공했다.
5.AI 발견 분자(AI-discovered molecules)
새로운 분자를 찾아내는 인공지능 기술이다. 잠재적으로 생명을 구할 수 있는 약물로 전환될 수있는 분자가 많다. 이제 기계 학습 도구는 새로운 가능성을 생성하기 위해 정보를 사용하여 기존 분자의 큰 데이터베이스와 그 특성을 탐색 할 수 있다. 이것은 새로운 약물 후보를 발견하는 것이 더 빠르고 저렴하게 만들 수 있다.
분자 차원에서 생명을 구할 수 있는 새로운 의약품이 개발되고 있다. 그동안 분자에 대한 분석을 통해 의약품 표적을 확인하고 검증해나가야 하는데 연구자들에게는 매우 고달픈 일이었다. 그러나 최근 인공지능인 머신러닝 툴(machine-learning tool)이 연구실에 투입돼 어려운 연구 과제를 쉽게 풀어가고 있다. 실재하는 분자들의 데이터베이스를 구축한 후 그 정보를 활용해 새로운 화학적 가능성을 추론해나가는 방식이다 이전보다 정확도와 속도면에서 훨씬 빨라졌는데도 불구하고 비용은 훨씬 적게 들어 지금은 분자연구실에서 없어서는 안 될 중요한 장비가 됐다. 오는 9월에는 홍콩에 본사를 둔 인실리코 메디신(Insilico Medicine)과 캐나다 토론토 대학이 협력해 AI 알고리즘에 의해 가동되는 의약품 개발 시스템을 가동할 계획이다.
6.위성 메가 별자리(Satellite mega-constellations)
이제 수만 개의 위성을 한 번에 궤도에서 저렴하게 구축, 발사 및 운영 할 수 있다. SpaceX 프로젝트만해도 스푸트니크 이후 인간이 지금까지 발사한 것보다 4.5배 이상의 위성을 보내려고 한다. 수많은 위성을 통해 초고속 인터넷으로 지구를 뒤덮을 수 있다.
수많은 위성은 작은 별자리라고 할 수 있을 것이다. 이 작은 별자리는 우리가 더 작은 위성을 만들고 더 저렴하게 발사하는 방법을 배웠기 때문에 실현 가능하다. 우주 왕복선 시대에 위성을 우주로 발사하는 비용은 파운드 당 약 $ 24,800였고 무게가 4톤에 달하는 소규모 통신 위성의 발사비용은 거의 2억 달러에 달했다. 오늘날 SpaceX Starlink 위성의 무게는 약 500 파운드에 불과하다. 재사용 가능한 구조에 저렴한 제조비로 수십 개의 로켓을 한꺼번에 묶어 쏘는 방식으로 비용을 크게 낮출 수 있다. 우리는 곧 수천 개의 위성이 지구상에서 가장 빈곤하고 가장 먼 인구에게 인터넷 액세스를 제공하기 위해 함께 작동하는 것을 볼 수 있을 것이다.
물론 우려도 있다. 최악의 상황은 위성이 수백만 개의 우주 파편이 되어 위성 서비스와 미래 우주 탐사를 불가능하게 만들 수 있는 충돌 가능성이다.
7,양자 우월(Quantum supremacy)
양자컴퓨터는 우리가 사용하던 것과 완전히 다른 방식으로 데이터를 저장하고 처리한다. 오늘날의 암호화 코드를 깨거나 새로운 약물과 물질을 발견하는 데 도움이 되는 분자의 정확한 행동을 예상하는데 상상할 수 있는 가장 강력한 클래식 슈퍼 컴퓨터조차도 수백만 년이 걸리는 일을 양자 컴퓨터는 불과 수분안에 해결할 수 있다. 구글은 이미 양자컴퓨터의 위력을 보여주었다. 슈퍼 컴퓨터가 적어도 1만년은 걸려야 하는 문제를 불과 3분만에 계산을 해냈다는 발표가 그것이다. 물론 IBM은 구글의 주장에 이의를 제기했다. 아직 확실한 것은 아니다. 그러나 대단히 중요한 이정표인 것은 물론이다.
이제 목표는 유용한 문제를 해결하기에 충분한 양자컴퓨터를 구축하는 것이다. 이것은 사실 쉽지 않은 일이다. 큐비트가 많을수록 섬세한 양자 상태를 유지하는 것이 더 어렵기 때문이다. IBM과 Google은 지구상에서 최고의 양자 컴퓨터를 구축하기 위해 경쟁하고 있다.
8.작은 AI(Tiny AI)
인공 지능에는 한 가지 문제가 있다. 더 강력한 알고리즘을 구축하기 위해 연구원들은 훨씬 더 많은 양의 데이터와 컴퓨팅 성능을 사용하고 중앙 집중식 클라우드 서비스에 의존하고 있습다. 이것은 놀라운 양의 탄소 배출을 생성 할뿐만 아니라 AI 응용 프로그램의 속도와 프라이버시를 제한한다. 그러나 작은 AI는 구동 기능을 활용하기 위해 더 이상 클라우드와 통신 할 필요가 없다.
과학자들은 기존의 딥 러닝 모델을 기능 손실 이 축소하기 위해 새로운 알고리즘을 개발하고 있습니다. 한편, 새로운 세대의 특수 AI 칩은 더 작은 계산 공간을 더 좁은 물리적 공간에 포장하고 훨씬 적은 에너지로 AI를 훈련하고 실행하는 것이 가능하다. 이러한 발전은 소비자들에게 제공되기 시작했다. 지난 5월 구글은 원격 서버에 요청을 보내지 않고도 사용자의 폰에서 구글 어시스턴트를 실행할 수 있다고 발표했다. Tiny AI는 모바일 기반 의료 이미지 분석 또는 반응 시간이 더 빠른 자율 주행 차와 같은 새로운 애플리케이션도 가능하게 한다.
9.차등 개인 정보(Differential privacy)
중요한 데이터 세트의 개인 정보를 측정하는 기술이다. 2020년에 미국 정부는 큰 과제를 수행했다. 즉, 3억3천만 명의 국민에 대한 데이터를 수집하고 신분을 비공개로 유지하는 것이다. 데이터는 입법 또는 연구 수행시 정책 입안자와 학자가 분석하는 통계표로 공개되지만 법에 따르면, 인구 조사국은 데이터가 개인에게 흘러갈수 없도록 해야한다. 수집한 데이터를 비공개로 유지하는 것은 점점 어려워지고 있다. 차등 개인 정보 보호 기술은 이러한 문제를 해결하고 신뢰를 구축하며 다른 국가의 모델이 될 수 있다.
인구 조사국은 데이터에 일종의 "소음"을 주입한다. 각 연령대 또는 민족 그룹의 합계를 동일하게 유지하면서 일부 사람들을 더 젊게 만들고 다른 사람들을 더 나이가 들게하거나 일부 백인을 흑인으로 표시하거나 그 반대로 표시 할 수도 있다. 노이즈가 많을수록 익명화가 어려워지는 것이다. 차등 프라이버시는 잡음이 추가 될 때 프라이버시가 얼마나 증가하는지 측정해서 프로세스를 엄격하게하는 수학적 기술이다. Apple과 Facebook에서 이미 사용하고 있다. 문제는 너무 많은 노이즈는 데이터를 쓸모 없게 만들 수 있다는 것이다.
10.기후 변화 기여(Climate change attribution)
기후 변화가 날씨를 악화시키는 방법에 대한 명확한 의미를 제공하는 것이다. 사실 과학자들은 특정 사건을 기후 변화와 연결하기를 꺼려했다. 그러나 지난 몇 년 동안 더 많은 날씨에 대한 연구가 이루어졌으며, 도구와 기술이 빠르게 개선되어 더욱 신뢰할 수 있고 확실해졌다. 상세 위성 데이터의 장기 기록이 자연 시스템을 이해하는 데 도움이 되었고 컴퓨팅 성능의 향상으로 고해상도 시뮬레이션을 생성하고 더 많은 가상 실험을 수행 할 수 있었다. 이제 과학자들은 지구 온난화가 종종 더 위험한 기상 상황을 악화시킨다는 통계적 확실성을 가지고 주장할수 있게 되었다.
다른 요인들로부터 기후 변화의 역할을 분리함으로써, 연구는 지구 온난화가 악화됨에 따라 예상되는 홍수의 양과 열파가 얼마나 심각한지를 포함하여 어떤 종류의 위험을 준비해야 하는 지 알려준다.