전공소개

과학 및 공학, 의학 및 산업에 있어 이론과 실험이 과학적 지식과 기술 혁신의 주요 기반으로 자리 잡은 이래로, 과학계산과 시뮬레이션은
중요한 세 번째 축으로 자리 잡았다. 복잡한 시스템과 자연 현상을 연구하는 데 있어, 실험이 지나치게 비용이 많이 들거나 위험하거나
불가능한 경우, 수치 시뮬레이션은 가장 효율적이고 강력한 대체 수단으로 자리매김하였다.

또한, 지난 10여 년간 병렬슈퍼컴퓨팅의 비약적인 발전 덕분에, 과거에는 불가능했던 자연과학 및 응용과학 분야의 난제들도
이제는 더 높은 수준의 상세함과 현실감을 유지하면서 실시간으로 해결 가능하게 되었다.

전통적으로 계산(computation)은 수학 분야에서 주로 원리 검증에 사용되었으나, 현대의 강력한 컴퓨터 기술을 통해 과학적 탐구와
기술적 응용에서 계산의 역할이 크게 확장되었다. 특히 인공지능과 같은 계산과학적 효율성이 중요해지면서, 이를 정확히 이해하고
활용하는 능력이 과학 및 기술 연구에 필수적으로 요구되고 있다.

고성능 계산(HPC)을 통해 복잡한 연산을 효과적으로 수행하는 원리를 이해하는 것은 그 어느 때보다 중요해졌다.
예를 들어, Springer와 Bientinesi(2018)의 연구에서 제안된 고성능 GEMM 유사 텐서?텐서 곱셈 설계는 이러한 계산과학적 효율성의 예로,
복잡한 과학적 계산을 효과적으로 처리할 수 있는 핵심 기술이다. 이와 같은 최신 연구들은 계산과학적 효율성 향상과 더불어 인공지능을
비롯한 다양한 첨단 기술의 발전을 지원하는 기반을 제공한다.

컴퓨터 기술의 발전은 이제 실험과 이론을 결합하여 새로운 과학적 패러다임을 창출하고 있으며, 그 예로 다양한 학문에서 모의실험과
시뮬레이션을 통해 새로운 연구 방법론이 등장하고 있다. 생명공학과 나노기술 등도 컴퓨터 없이는 불가능한 연구들이다.

병렬슈퍼컴퓨팅을 요하는 계산과학은 과학 및 공학 응용 분야에서 다양한 모습으로 나타나지만, 공통적으로 수치해석, 컴퓨터 알고리즘,
통계적 정보 처리 등 기본 지식을 바탕으로 초고속 대용량 계산, 시뮬레이션, 모형화, 시각화, 정보 분석 등의 새로운 계산방법을 요구한다.

인공지능과 같은 첨단 기술이 적용되는 현대 사회에서 계산과학의 필요성은 더욱 커지고 있으며, 특히 계산과학적 효율성은 많은 과학적
난제를 해결하는 데 중요한 역할을 하고 있다. 이를 위해서는 고성능 계산의 작동 원리를 이해하고, 이를 다양한 과학 및 응용 분야에
효과적으로 적용할 수 있는 역량이 필수적이다.

따라서 우리는 대학원 교육과정에서 첨단계산과학을 체계적으로 연구하고 전수할 수 있는 협동과정을 설립할 필요가 있으며,
이를 통해 자연과학 및 응용과학의 다양한 분야를 아우르는 교과과정을 제공하고 첨단 연구를 이끌어갈 고급 인력을 양성할 수 있어야 한다.
또한, 이러한 과정은 서울대학교 내에서 학제 간 대화를 촉진하고, 여러 분야에 걸쳐 필요한 첨단 계산 지식을 연결하여 연구의 효율성을
높이는 데 중요한 역할을 할 것이다.

참고문헌

Springer, P., & Bientinesi, P. (2018). Design of a high-performance GEMM-like tensor?tensor multiplication.
ACM Transactions on Mathematical Software (TOMS), 44(3), 1-29.