Earticle

Public research, which requires large computational resources, utilizes the supercomputers of the National Supercomputing Center in the Republic of Korea. The average utilization rate of resources over the past three years reached 80%. Therefore, to ensure the operational stability of this national infrastructure, specialized centers have been established to distribute the computational demand concentrated in the national centers. It is necessary to predict the computational demand accurately to build an appropriate resource scale. Therefore, it is important to estimate the inflow and outflow of computational demand between the national and specialized centers to size the resources required to construct specialized centers. We conducted a logit model analysis using the probabilistic utility theory to derive the preferences of individual users for future supercomputer resources. This analysis shows that the computational demand share of specialized centers is 59.5%, which exceeds the resource utilization plan of existing specialized centers.

Dark matter is barely known because it cannot be explained using the Standard Model. In addition, dark matter has not been detected yet. It is currently being explored through various ways. In this paper, we studied dark matter in an electron-positron collider using MadGraph5. The signal channel is e⁺e^-→ 𝜇⁺𝜇^-A' where A' decays to dimuon. We studied the cross-section by increasing the center-of-mass energy. Central processing unit (CPU) time of simulation was compared with that using a local Linux machine and a KISTI-5 supercomputer (Knight Landing and Skylake). Furthermore, one or more cores were used for comparing CPU time among machines. Results of this study will enable the exploration of dark matter in electron-positron experiments. This study also serves as a reference for optimizing high-energy physics simulation toolkits.

슈퍼컴퓨터는 국가의 과학기술 경쟁력에 중요한 국가 기반 기술로 산업계 전반에 큰 영향력을 가진다. 본 연구는 대 표적인 슈퍼컴퓨터의 아키텍처와 활용기술을 분석하여 슈퍼컴퓨터의 발전 방향성을 파악한다. 이를 위해, 슈퍼컴퓨 터를 특성별로 분류하여 대상을 선정하고 프로세서, 네트워크, 운영체제 및 소프트웨어를 분석한다. 슈퍼컴퓨터의 성능을 향상할 수 있는 기술인 CPU-GPU 하이브리드 구성, 광대역폭 메모리의 활용, 컴퓨터간의 고속네트워크 기 술의 활용 현황을 분석한다. 분석 결과를 바탕으로 새로운 슈퍼컴퓨터 아키텍처 연구개발과 활용하는 아키텍처의 활 용성을 최대화하는 연구개발 방향성을 제안한다. 본 연구를 활용하여 국가 차원의 연구개발 정책 수립 등의 국가 경 쟁력 확보에 도움이 되고자 한다.

Supercomputers are important to the nation's scientific and technological competitiveness, and have a great influence on the overall industry. This study analyzes the architecture and application technology of representative supercomputers to understand the development trend of supercomputers. In this study we classify supercomputers by characteristics, and select targets to analyze processing methods, networks, operating systems, and software. Then analyzes the utilization status of CPU-GPU hybrid configuration, wide-bandwidth memory, and high-speed network technology between computers, which are technologies that can improve the performance of supercomputers. Finally we suggest R&D directions of new supercomputer architectures and maximizing the utility of present architectures. This study aims to help secure national competitiveness, such as establishing national R&D policies.

슈퍼 컴퓨터는 20G 프리플롭을 처리 할 수 있는 용량을 가진 컴퓨터를 말하며, 과거에는 슈퍼 컴퓨터로 복잡한 과학 계산을 처리하였으며, 지금도 많은 클라이언트 컴퓨터가 복잡한 계산 처리를 요청하면 빠른 처리 속도로 클라이언트의 요청을 처리하고 있다. 슈퍼 컴퓨터가 바이러스에 감염될 경우 연결된 많은 클라이언트 컴퓨터에 영향을 미칠 수 있기 때문에 최근 사이버 공격은 슈퍼 컴퓨터에 초점을 맞추고 있고, 따라서, 본 연구 논문은 슈퍼 컴퓨터 보안 문제를 분석하고 슈퍼 컴퓨터의 보안 레벨을 올리기 위해 현재 문제점과 생체정보를 이용한 방어책을 제시하였다.

The super computer calls usually as the super computer in case the computing power of the computer is 20 G flops (GFLOPS) or greater. In the past, the computer equipped with the vector processor (the instrument processing the order having the logic operation and maximum value or minimum value besides the common computer instruction) processing the scientific calculation with the super high speed was installed as the super computer. Recently, cyber attack focuses on supercomputer because if it is being infected, then it will affect hundreds of client PC. Therefore, our research paper analyzed super computer security issues and biometric countermeasure to develop the level of security on super computer.

It is difficult to deeply develop computing ability of supercomputer through programming. There are two approaches to resolve this problem. The first is that programmer masters advanced knowledge about architecture of the supercomputer. The second is to construct a friendly programming environment to ease the difficulties in parallel programming. Julia is a scripting language which supports language-level high performance computing. It is easier to implement parallel algorithm in Julia language. So, we develop a programming supporting environment for Julia to edit and debug source code, and prepare a set of portable function library for heterogeneous supercomputers. These programs are sent to supercomputers through a message system. As job description, these Julia codes are scheduled to proper nodes and executed based on the portable function library. In the computing case of bus-line statistics, the parallel Julia program on 4 nodes achieved a speed up of 3.15x.

Many sorting algorithms have been proposed and implemented in previous years. These algorithms are usually judged by their performance in term of algorithm growth rate according to the input size. Efficient sorting algorithm implementation is important for optimizing the use of other algorithms such as searching algorithms, load balancing algorithms, etc. In this paper, parallel Quicksort, parallel Merge sort, and parallel Merge-Quicksort algorithms are evaluated and compared in terms of the running time, speedup, and parallel efficiency. These sorting algorithms are implemented using Message Passing Interface (MPI) library, and results have been conducted using IMAN1 supercomputer. Results show that the run time of parallel Quicksort algorithm outperforms both Merge sort and Merge-Quicksort algorithms. Moreover, on large number of processors, parallel Quicksort achieves the best parallel efficiency of up to 88%, while Merge sort and Merge-Quicksort algorithms achieve up to 49% and 52% parallel efficiency, respectively.

The purpose of this paper is to analyze the Korean government's investment priorities for the establishment of a supercomputer joint utilization system using AHP. The AHP model was designed as a two-layered structure consisting of two areas of specialized infrastructure, a one-stop joint utilization system service, and four evaluation items for detailed tasks. For the weight of each evaluation item, a cost efficiency index considering the annual budget was developed for the first time and applied to the weight calculation process. AHP analysis conducted a survey targeting supercomputer experts and derived priorities with 22 data that had completed reliability verification. As a result of the analysis, the government's investment priority was high in the order of dividing infrastructure for each Specialized Center and building resources in stages. In the future, the analysis results will be used to select economic promotion plans and prepare strategies for the establishment of the government's supercomputer joint utilization system.

The universe is well known to be consists of dark energy, dark matter and the standard model (SM) particles. The dark matter dominates the density of matter in the universe. The dark matter is thought to be linked with dark photon which are hypothetical hidden sector particles similar to photons in electromagnetism but potentially proposed as force carriers. Due to the extremely small cross-section of dark matter, a large amount of data is needed to be processed. Therefore, we need to optimize the central processing unit (CPU) time. In this work, using MadGraph5 as a simulation tool kit, we examined the CPU time, and cross-section of dark matter at the electron-positron collider considering three parameters including the center of mass energy, dark photon mass, and coupling constant. The signal process pertained to a dark photon, which couples only to heavy leptons. We only dealt with the case of dark photon decaying into two muons. We used the simplified model which covers dark matter particles and dark photon particles as well as the SM particles. To compare the CPU time of simulation, one or more cores of the KISTI-5 supercomputer of Nurion Knights Landing and Skylake and a local Linux machine were used. Our results can help optimize high-energy physics software through high-performance computing and enable the users to incorporate parallel processing.

Weather data for disease forecasts are usually derived from automated weather stations (AWS) that may be dispersed across a region in an irregular pattern. We have developed an alternative method to simulate local scale, high-resolution weather and plant disease in a grid pattern. The system incorporates a simplified mesoscale boundary layer model, LAWSS, for estimating local conditions such as air temperature and relative humidity. It also integrates special models for estimating of surface wetness duration and disease forecasts, such as the grapevine downy mildew forecast model, DMCast. The system can recreate weather forecasts utilizing the NCEP/NCAR reanalysis database, which contains over 57 years of archived and corrected global upper air conditions. The highest horizontal resolution of 0.150 km was achieved by running 5-step nested child grids inside coarse mother grids. Over the Finger Lakes and Chautauqua Lake regions of New York State, the system simulated three growing seasons for estimating the risk of grape downy mildew with 1 km resolution. Outputs were represented as regional maps or as site-specific graphs. The highest resolutions were achieved over North America, but the system is functional for any global location. The system is expected to be a powerful tool for site selection and reanalysis of historical plant disease epidemics.

[연구목적]본 연구의 목적은 국가 공공재적 성격의 지식 인프라 프로젝트인 한국과학기술정보연구원의 슈퍼컴퓨터 6호기 사업의 경제성 분석 방법론을 국제적 기준에 부합하도록 재검토하고 개선하여, 재산출 결과와 사후 활용 방안을 제시하는 데 있다. [연구방법]본 연구는 기존의 경제성 분석 방법론을 국제적 정합성의 관점에서 재검토하고, 2025년의 최신 현황과 증분편익을 추가로 반영하여 분석모형을 개량하였다. 이어서 개량된 모형을 적용하여 경제성을 재추정하고, 마지막으로 향후 사후 평가 및 정책적 활용이 가능한 분석모형을 제시하였다. [연구결과]기존의 경제적 분석모형을 개량하여 슈퍼컴 6호기의 경제적 타당성을 재계산한 결과, 명목 총편익 약 1조 4,546억원, 총비용 약 5,957억원, 순현재가치(NPV) 약 6,850억원, B/C값 2.28이 도출되었다. [정책적 시사점]본 연구는 대한민국의 과학기술 역량 강화와 국가 경쟁력 제고를 위해 필수적인 GPU 중심의 슈퍼컴퓨터 6호기 인프라 구축을 대상으로, 국제적 정합성에 부합하는 경제적 타당성 분석 방법론을 제시하였다. 이를 통해 해당 사업의 정책적 수용 가능성과 필요성을 보다 명확히 검증하는 데 기여하고자 하였다. 아울러 본 연구는 슈퍼컴퓨터 6호기의 사전적 경제성 분석을 사후적 분석으로 연계함으로써, 대규모 국가 재정이 투입되는 국가 지식 인프라 사업의 실제 성과를 체계적으로 평가할 수 있는 분석 틀을 마련하였다.

[Purpose]The purpose of this study is to review and refine the economic analysis methodology for the Korea Institute of Science and Technology Information (KISTI)’s Supercomputer No. 6 project(a national public knowledge infrastructure) in accordance with international standards, and to present the re－estimated results and their potential applications for ex－post evaluation. [Methodology]This study re－examined the existing economic analysis model from the perspective of international consistency, enhanced the analytical framework by incorporating the latest 2025 data and incremental benefits, and then re－estimated the project’s economic feasibility. Finally, it proposed an improved analytical model applicable to future ex－post evaluations and policy use. International consistency was established with reference to global norms for research and innovation (R&I) infrastructure. [Findings]Based on the improved model and additional incremental benefits, the recalculated feasibility analysis of Supercomputer No. 6 yielded total nominal benefits of approximately KRW 1.4546 trillion, total costs of KRW 595.7 billion, a net present value (NPV) of KRW 685.0 billion, and a B/C ratio of 2.28. [PolicyImplications]This study enhances the international alignment and policy relevance of the economic feasibility analysis for the GPU－based Supercomputer No. 6 infrastructure?an essential national asset for advancing Korea’s scientific and technological competitiveness. Moreover, by linking ex－ante feasibility analysis to ex－post evaluation, it contributes to understanding the performance of large－scale national knowledge－infrastructure projects that receive substantial public investment, thereby supporting evidence－based policymaking, monitoring, and evaluation.

대규모 자원의 유전체 데이터를 확보함으로써 우리는 유전적 다양성을 더 잘 이해하고, 유용한 형질과 관련된 유전자를 식별하며, 향상된 작물 품종 개발을 위한 기반을 마련할 수 있다. 그러나 대규모 전장 유전체 resequencing 데이터의 유전형 분석에는 일반적인 컴퓨팅 시스템으로는 상당한 시간이 소요된다는 기술적 한계가 존재한다. 이에 문제해결을 위해 우리는 RDA 슈퍼컴퓨터 시스템을 활용하여 약 3 Gbp의 유전체 크기를 가지는 849개의 고추 자원에 대한 대규모 유전체 변이 분석을 초고속으로 수행하였다. 국내에서 시퀀싱된 C. annuum CM334 참조 게놈을 기반으로 GATK 파이프라인을 통해 총 6억 2,500만 개의 SNP를 식별하였으며, 363TB의 저장 공간을 사용하여 6.7일 만에 전체 분석을 완료하였다. 분석 결과, 849개 자원 중 779개가 최소 하나 이상의 자원 특이적 SNP를 보유하고 있음을 확인하였다. 이는 대부분의 자원이 고유한 유전적 특성을 가지고 있음을 시사하며, 이러한 유전적 다양성은 향후 고추 품종 개발에 중요한 기여를 할 것으로 기대된다. 본 연구를 통해 확보된 슈퍼컴퓨팅 기반 초고속 유전형 분석기술과 포괄적인 고추 유전체 변이 데이터셋은 각각 농촌진흥청의 농생명슈퍼컴퓨팅센터와 국가농업생명공학정보센터(NABIC)(Seol et al., 2015)를 통해 공개되어, 작물 연구 및 품종 개발을 위한 귀중한 공공 자원으로 활용될 것이다.

By securing genomic data from large-scale resources, we can better understand genetic diversity, identify genes associated with useful traits, and establish a foundation for developing improved crop varieties. However, the genotypic analysis of large-scale whole-genome resequencing data using conventional computing systems is considerably time-consuming, hence limiting the technology. To address this challenge, we utilized the Rural Development Administration (RDA)'s supercomputer system to perform the ultra-high-speed analysis of large-scale genomic variations for 849 pepper resources of approximately 3 Gbp genome sizes. On the basis of the domestically sequenced Capsicum annuum CM334 reference genome, we identified a total of 625 million single nucleotide polymorphisms (SNPs) via the GATK pipeline and completed the entire analysis in 6.7 days using 363 terabytes of storage space. The analysis results confirmed that 779 out of 849 resources possessed at least one resource-specific SNP. This suggests that most resources have unique genetic characteristics, and such genetic diversity is expected to contribute significantly to the future development of pepper varieties. The supercomputer-based ultra-high-speed genotypic analysis technology and comprehensive pepper genome variation dataset secured through this study will be made publicly available through the RDA's Agricultural Bioinformatics Supercomputing Center and the National Agricultural Biotechnology Information Center (NABIC), respectively, serving as valuable public resources for crop research and variety development.

매년 슈퍼컴퓨터를 표적으로 공격이 증가하고 있고, 공격의 방식은 날로 진화하고 있다. 슈퍼컴퓨터를 대상으로 하는 공격에 대응하기 위해 기존의 연구는 공격 특성을 분석하여 맞춤형 대책을 제시하거나 분석을 통해 보안 요구사항을 도출하였다. 하지만 연구과정에서 APT life cycle 관점이 반영되지 않으면, 지능형 지속 위협인 APT를 인지 및 대응하기 어려운 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 논문은 APT 시나리오 기반의 위협 모델링 분석을 통해 슈퍼컴퓨터 보안 요구사항을 도출 한다.

한국과학기술정보연구원(KISTI) 슈퍼컴퓨팅센터의 슈퍼컴퓨팅사업실에서는 슈퍼컴퓨터 사용자들의 계정신청을 받아 각 시스템에 계정을 발급 관리를 수행하고 있다. 현재는 Sun Sparc 장비에 Cobol로 작성된 프로그램으로 운영 중에 있으나, 향후 도입될 그리드 어카운팅 시스템 및 웹기반 통계 시스템과의 연계에 어려움이 예상되어 기존의 시스템을 데이터베이스를 이용한 환경으로 전환 개발 하였다.

슈퍼컴퓨터와 같은 대규모 클러스터는 계산노드, 파일시스템, 인터컨넥트 네트워크 등과 같은 다양한 요소로 구성된다. 연구자들은 자신의 작업을 계산노드들을 이용하여 병렬화된 계산 작업을 수행한다. 수천 노드로 구성된 슈퍼컴퓨터에서 연구자들의 계산 작업이 효율적으로 수행되는 지를 파악하는 것은 시스템 관리자들에게 어려운 문제이다. 본 논문에서는 슈퍼컴퓨터어세 생성되는 다양한 로그를 통합 저장하고 이를 기반으로 슈퍼컴퓨터의 활용 효율을 제고하기 위한 통합 로그 저장소를 설계하고, 향후 구현될 슈퍼컴퓨터 상태 분석 시스템으서 활용할 수 있는 몇 가지 시나리오를 통해서 본 논문에서 제안하는 통합 로그 저장소의 효용성을 설명한다.

슈퍼컴퓨터와 같은 대규모 클러스터는 계산노드, 파일시스템, 인터컨넥트 네트워크 등과 같은 다양한 요소로 구성된다. 연구자들은 자신의 작업을 계산노드들을 이용하여 병렬화된 계산 작업을 수행한다. 수천 노드로 구성된 슈퍼컴퓨터에서 연구자들의 계산 작업이 효율적으로 수행되는 지를 파악하는 것은 시스템 관리자들에게 어려운 문제이다. 본 논문에서는 슈퍼컴퓨터어세 생성되는 다양한 로그를 통합 저장하고 이를 기반으로 슈퍼컴퓨터의 활용 효율을 제고하기 위한 통합 로그 저장소를 설계하고, 향후 구현될 슈퍼컴퓨터 상태 분석 시스템으서 활용할 수 있는 몇 가지 시나리오를 통해서 본 논문에서 제안하는 통합 로그 저장소의 효용성을 설명한다.

수퍼컴퓨터의 발전속도는 반도체 및 메모리의 급진적인 개발로 인해 날로 가속화되어 가고 있다. 90년대 말에는 화합물반도체 \ulcorner 신소재의 등장으로 연산속도가 더욱 빨라질것으로 추정 되며 메모리도 400GB의 용량을 가진 수퍼폼퓨터가 출현할 것으로 예측된다. 1993년 1월에 Hitachi는 세계 최초로 원자규모(한원자에 한비트) 메모리 개발에 성공하여 21세기에 실용화를 목표로 하고 있다. UR의 타결과 더불어, 각국의 무역장벽이 높아지고 지적 소유권 보호가 강 화됨에 따라 첨단기술의 도입이 점차 어려워지는 현재 시점에서, 급속히 발전되어 가는 최첨단의 수퍼컴퓨터를 효과적으로 활용해야 할 필요성이 더욱 증가하고 있다. 따라서 수퍼컴퓨터의 활용 및 첨단 CAE 기술의 개발을 통하여 국내 연구개발 수준을 선진국 대열로 높이고, 국내 산업 계의 고품질 신제품 개발 및 생산성 향상을 유도하여 국산제품의 국제 경쟁력을 제고해야 할 것이다.