미국 상무부(U.S. Department of Commerce) 산하 국립해양대기청(National Oceanic and Atmospheric Administration. 이하, NOAA)이 록히드 마틴(Lockheed Martin)과 엔비디아를 선택해 극한 기상 현상을 포함하여 기후 연구를 포함한 환경 모니터링과 예측을 가속화하기 위한 인공지능(AI) 기반 프로토타입 지구의 디지털 트윈을 구축한다고 17일(현지시간) 밝혔다.

해당 시스템은 AI기술을 이용해 복잡한 기상 시각화 출력을 생성하는 데 필요한 시간을 몇 배나 줄일 수 있는 잠재력을 갖고 있다.

미국 연방 기관을 위한 최초의 프로젝트인 '글로벌 지구 관측 디지털 트윈(Global Earth Observation Digital Twin, 이하, EODT)'은 육지, 해양, 빙권, 대기 및 우주의 테라바이트 단위의 지구 물리학 데이터를 시각화하는 프로토타입을 제공할 예정이다.

이 프로젝트를 위해 록히드 마틴의 오픈로제타3D( OpenRosetta3D™) 플랫폼은 AI 및 머신러닝(ML)을 활용해 여러 소스의 관측치를 수집, 포맷 및 그리드 데이터 제품으로 융합하고 이상 징후를 탐지한다. 엔비디아의 시뮬레이션 플랫폼의 협업 및 데이터베이스 엔진인 엔비디아 옴니버스 뉴클러스(Omniverse Nucleus)는 데이터를 USD(Universal Scene Description) 프레임워크로 변환하여 여러 도구 간 및 연구자 간의 데이터 공유를 가능하게 한다.

록히드 마틴이 개발한 시각화 플랫폼 아가사(Agatha)는 옴니버스 뉴클러스에서 들어오는 이 데이터를 수집해 사용자들이 지구 중심의 3D 환경에서 상호작용할 수 있도록 할 예정으로 광범위한 정부 기관의 과학자 및 연구원을 위한 정보 센터 역할을 할 수 있을 것으로 예상된다.

엔비디아와 록히드 마틴은 이미 올해 미국에서 720만 에이커(약 29,137km²) 이상을 태운 산불을 예측하고 보다 효율적으로 진압하기 위한 노력에 협력하고 있다. 록히드 마틴의 AI/ML 플랫폼을 결합하고 모든 도메인 명령 및 제어 기능을 엔비디아의 옴니버스와 결합함으로써 소방관이 고급 기술을 사용하여 산불을 더 잘 감지, 예측 및 진압하는 데 도움이 되는 방법을 제시하고 있다.

엔비디아의 HPC 개발자 테크놀로지 그룹의 수석 매니저인 피터 메스머(Peter Messmer)는 “이것은 옴니버스를 이용하는 복잡한 시스템의 청사진이다. 옴니버스를 통해 센서 데이터, 아키텍처 데이터, AI 추론 데이터를 클라우드와 다양한 워크스테이션에 배포된 시각화 기능과 결합하게 될 것이다. 이는 모든 구성 요소를 강조할 수 있는 환상적인 기회이다"라고 말했다.

록히드 마틴의 우주 수석 연구 과학자 린 몽고메리(Lynn Montgomery)는 다양한 센서 소스의 데이터를 융합함으로써 시스템은 최신 정보일 뿐만 아니라 의사 결정자들이 신뢰하는 정보를 전달할 수 있다고 설명했다.

이어 "현재뿐만 아니라 최근의 과거 환경 데이터에 대해 연구원과 차세대 시스템을 위한 원스톱 숍을 제공하고 있다. 엔비디아와의 협업을 통해 NOAA는 대규모 데이터셋에 대한 글로벌 시각화를 시기적절하게 제공할 수 있을 것"이라고 말했다.

한편, 이번 프로젝트는 내년 9월로 예정된 해수면 온도 데이터를 시각화하는 시스템 능력을 시연하는 등의 노력은 빠르게 진행될 예정이다. 시스템은 아마존웹서비스(Amazon Web Services)의 GPU 컴퓨팅 인스턴스와 온프레미스 엔비디아 DGX 및 OVX 서버를 활용한다.

빠르고 유연한 시스템은 NOAA 위성의 지구물리학적 변수와 광범위한 소스의 지상 데이터 소스를 시각화하는 프로토타입을 제공한다. 온도 및 수분 프로파일, 해수면 온도, 해빙 농도 및 태양풍 데이터 등이 포함된다.

해당 데이터는 나사(NASA)와 같은 정부 기관 및 민간 산업에서 정교한 대규모 이미지 분석, 워크플로 조정 및 센서 융합에 널리 사용되는 록히드 마틴의 오픈로제타3D(OpenRosetta3D) 소프트웨어에 의해 수집된다.

엔비디아는 록히드의 오픈로제타3D 기술에서 처리된 지리공간 데이터셋의 "스냅샷"을 엔비디아 옴니버스 뉴클러스에 USD(Universal Scene Description) 입력으로 가져오기 위한 단방향 커넥터 개발을 지원할 예정이다.

USD는 픽사 애니메이션 스튜디오(Pixar Animation Studios)에서 처음 개발한 3D 세계 내에서 기술, 구성, 시뮬레이션, 협업을 위한 오픈 소스 및 확장 가능한 생태계이다.

몽고메리는 엔비디아 옴니버스 뉴클러스가 데이터를 빠르게 사용할 수 있도록 하는 데 중요하다고 전했다. 부분적으로 뉴클러스가 데이터셋에서 변경된 사항만 전달할 수 있기 때문이다.

뉴클러스는 USD 데이터셋를 유니티(Unity) 기반 록히드의 아가타 3D(Agatha 3D) 뷰어에 전달해 사용자가 대화형 3D 지구 및 우주 플랫폼에서 여러 센서의 데이터를 빠르게 볼 수 있도록 한다.

결과적으로 NOAA의 연구원들이 궁극적으로 다른 곳에서 사용 가능한 최신 데이터를 기반으로 더 빠르게 결정을 내리는 데 도움이 되는 시스템이다.