차세대 컴퓨팅 기술로 주목받는 광컴퓨터의 개발 효율을 획기적으로 높일 '디지털 트윈' 시스템이 개발됐다.
물리적 장비 없이 가상 환경에서 시뮬레이션과 최적화를 마칠 수 있어, 광컴퓨터 상용화를 앞당길 핵심 기술로 평가된다.
한 연구팀은 물리적 광컴퓨팅 시스템(OCS)을 디지털 공간에 복제한 '디지털 트윈 광컴퓨팅 시스템'(DT-OCS)을 개발했다고 국제학술지 '옵토-일렉트로닉 어드밴시스'에 지난 4월 21일(현지시간) 발표했다.
광컴퓨터는 빛의 간섭, 회절 등 물리적 특성을 이용해 기존 전자식 컴퓨터보다 빠르고 에너지 효율이 높은 데이터 처리가 가능하다. 하지만 실제 하드웨어 장비에 대한 의존도가 높아 개발에 한계가 있었다.
기존 방식에서는 여러 사용자가 하나의 장비를 쓰기 위해 대기해야 했다. 각 사용자는 장비를 점유한 뒤 매번 시스템을 조정하고 오류를 보정하는 과정을 반복해야 해 시간과 비용 소모가 컸다.
DT-OCS는 이런 문제를 해결하기 위해 물리적 OCS와 동일하게 작동하는 고성능 디지털 모델을 구축한다. 연구자들은 값비싼 실제 장비를 사용하지 않고도 디지털 환경에서 작업 훈련, 성능 검증 등을 먼저 수행할 수 있다.
이를 통해 하드웨어 장비 점유 시간을 줄이고 여러 작업을 병렬로 설계·검증할 수 있어 개발 효율과 유연성이 크게 향상된다. 연구팀은 이를 '디지털 개발 키트'를 장착한 것에 비유했다.
연구팀은 실리콘 포토닉스 칩이 탑재된 고속 OCS를 이용해 DT-OCS의 성능을 실험적으로 검증했다. 이미지 분류와 순차적 의사결정 작업에서 디지털 모델의 예측과 실제 시스템의 성능이 매우 일치하는 것으로 나타났다.
연구팀은 DT-OCS 프레임워크와 관련 데이터세트를 오픈소스로 공개했다. 이를 통해 특정 하드웨어에 의존하지 않고도 더 넓은 범위의 연구자들이 기술을 검증하고 활용할 수 있는 길을 열었다.
연구팀은 "미래의 광컴퓨팅 플랫폼은 물리적 하드웨어뿐만 아니라 그에 상응하는 디지털 트윈 모델을 함께 제공해야 한다"며 "이를 통해 광컴퓨터가 공유 가능하고 확장성 있는 연구 플랫폼으로 발전할 수 있다"고 밝혔다.