엔비디아는 GTC 2022에서 유전체학과 양자 컴퓨팅, 경로 최적화 알고리즘 등의 문제 해결에 사용되는 ‘동적 프로그래밍(dynamic programming)’의 속도를 새로운 DPX 명령어로 최대 40배까지 향상시키는 엔비디아 호퍼(NVIDIA Hopper) GPU 아키텍처를 공개했다.
엔비디아 H100 GPU 명령어 집합인 DPX는 개발자의 코드 작성을 도와 여러 산업 내 동적 프로그래밍 알고리즘의 속도를 높이고 질병 진단, 양자 시뮬레이션, 그래픽 분석, 경로 최적화 워크플로를 개선한다.
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엔비디아 H100 GPU의 DPX 명령어는 엔비디아 암페어(Ampere) 아키텍처 기반 GPU와 비교해 동적 프로그래밍 알고리즘의 속도를 최대 7배 향상시킨다. 엔비디아 H100 GPU 4개를 탑재한 노드에서는 더욱 탁월한 속도 개선을 기대할 수 있다.
동적 프로그래밍은 각종 최적화와 데이터 처리, 오믹스 알고리즘에 두루 사용된다. 지금까지 대부분의 개발자들은 이런 유형의 알고리즘을 CPU나 FPGA에서 실행해왔으나 이제 엔비디아 호퍼 GPU에서 DPX 명령어를 활용해 극적인 가속화를 달성할 수 있다.
오믹스는 유전체학(DNA 중심)과 단백질체학(단백질 중심), 전사체학(RNA 중심) 등 생물학의 여러 분야를 다룬다. 질병 연구와 신약 개발에 중요한 영향을 미치는 이 분야들이 주로 의존하는 알고리즘적 분석을 DPX 명령어로 가속할 수 있다.
일례로 스미스-워터맨(Smith-Waterman)과 니들맨-분쉬(Needleman-Wunsch) 동적 프로그래밍 알고리즘은 DNA 시퀀스 정렬과 단백질 분류, 단백질 접기(protein folding)에 사용된다. 두 알고리즘 모두 서로 다르게 정렬된 검체들의 유전자 시퀀스 적합도를 점수화 방법을 통해 측정한다.
스미스-워터맨은 결과의 정확도가 매우 높지만 다른 정렬 기법에 비해 더 많은 컴퓨팅 리소스와 시간을 요한다. 그러나 엔비디아 H100 GPU 4개를 탑재한 노드에서 DPX 명령을 사용하는 경우, 관련 프로세스를 35배까지 가속해 베이스 콜링(base calling)과 정렬 작업, DNA 시퀀싱이 동일한 속도로 진행되는 실시간 프로세싱을 달성할 수 있다.
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