마이크로소프트, 에너지 96%↓ AI 공개… 1비트 혁명?

AI가 똑똑해지려면 엄청난 전기를 먹어야 한다는 상식, 이제 깨질지도 모릅니다. 마이크로소프트(MS) 연구원들이 상상 초월의 효율성을 가진 새로운 인공지능 모델 'BitNet b1.58b'를 개발했다는 충격적인 소식이 전해졌습니다. 이 AI는 기존 모델보다 에너지를 무려 최대 96%나 덜 사용한다고 합니다. 이 기술은 마치 AI계의 연비 혁명과도 같습니다. 스마트폰이나 노트북 같은 작은 기기에서도 강력한 AI를 돌릴 수 있는 길을 열었다는 평가가 나옵니다. 도대체 마이크로소프트는 어떻게 이런 마법 같은 일을 해낸 걸까요? 그 비밀은 바로 '1비트' 기술에 숨겨져 있습니다.

대체 1비트 AI가 뭐야?

우리가 보통 사용하는 컴퓨터나 스마트폰의 AI는 정보를 처리할 때 16비트나 32비트라는 단위를 사용합니다. 이걸 색깔에 비유하면, 아주 다양한 색깔(정밀한 숫자)을 사용해서 그림을 그리는 것과 비슷합니다. 정보가 풍부하지만, 그만큼 계산이 복잡하고 에너지도 많이 필요합니다. 그런데 마이크로소프트의 BitNet은 딱 세 가지 값, -1, 0, 1만 사용해서 정보를 처리합니다. 마치 세 가지 색깔(혹은 흑백과 회색)만으로 그림을 그리는 셈이죠. 이걸 '1비트(정확히는 1.58비트지만 개념상 1비트에 가까움)' 또는 '삼진법(Ternary)' 방식이라고 부릅니다. 정보 표현은 단순해지지만, 계산이 훨씬 간단해져서 컴퓨터의 부담이 확 줄어듭니다. 옛날 소련에서 삼진법 컴퓨터 '세툰(SETUN)'을 만들었던 것처럼, 효율성을 극대화하기 위해 단순한 방식을 다시 꺼내든 것입니다.

그래서 얼마나 좋아진 건데?

BitNet의 장점은 놀랍습니다. 첫째, 메모리를 훨씬 적게 차지합니다. 비슷한 성능의 다른 AI 모델이 2~5GB의 메모리를 필요로 할 때, BitNet은 겨우 0.4GB만 있으면 됩니다. 스마트폰 앱 하나 정도의 크기죠. 둘째, 에너지 효율이 압도적입니다. 연구 결과에 따르면 에너지 소비를 85%에서 최대 96%까지 줄일 수 있습니다. AI를 돌리는 데 드는 전기세 걱정을 크게 덜 수 있게 되는 겁니다. 셋째, 비싼 그래픽처리장치(GPU) 없이 일반 중앙처리장치(CPU)만으로도 꽤 빠르게 작동합니다. 초당 5~7개의 단어를 처리할 수 있는데, 이 정도면 노트북이나 스마트폰에서도 간단한 AI 기능을 충분히 쓸 수 있다는 뜻입니다. 넷째, 성능도 뒤처지지 않습니다. 추론, 수학 문제 풀이, 지식 테스트 등 여러 분야에서 기존의 고성능 AI 모델들과 비교해도 경쟁력 있는 점수를 보여줬습니다. 아래 표를 보면 그 차이를 알 수 있습니다. *참고: 성능 데이터는 보고된 결과를 기반으로 하며, 특정 벤치마크 및 평가 방법에 따라 달라질 수 있습니다. 다섯째, BitNet은 처음부터 1비트로 훈련된 최초의 대규모 오픈소스 AI 모델입니다. 기존 AI를 나중에 압축하는 방식(양자화)보다 효율과 성능 면에서 더 유리할 수 있습니다.

단점은 없어? 완벽한 기술이야?

물론 BitNet도 아직 해결해야 할 과제들이 있습니다. 첫째, 최적화 문제입니다. 현재 최고 효율을 내려면 'bitnet.cpp'라는 전용 프로그램이 필요합니다. 아직 모든 종류의 AI 구조에 완벽하게 적용되지는 않는다는 뜻입니다. 둘째, 편향성 문제입니다. 다른 모든 거대언어모델(LLM)처럼 BitNet도 학습 데이터에 숨어있는 편견을 그대로 배울 위험이 있습니다. 예를 들어 특정 직업에 대한 성별 편견이 담긴 데이터를 학습하면, 결과물에도 그 편견이 나타날 수 있습니다. 셋째, 확장성 문제입니다. 모델 크기를 더 키우거나 더 많은 정보를 한 번에 처리하도록 확장하는 데 어려움이 있을 수 있습니다. 1비트 구조의 한계 때문에 성능 저하가 발생할 수 있고, 메모리 관리도 더 복잡해질 수 있습니다. 넷째, 하드웨어 의존성입니다. CPU에서도 작동하지만, 최고의 성능을 뽑아내려면 결국 이 방식에 최적화된 새로운 하드웨어가 필요할 수도 있습니다.

그럼 앞으로 어떻게 될까?

BitNet과 비슷한 1비트 AI나, 기존 AI를 압축하는 양자화 기술(예: INT4) 등 효율성을 높이려는 연구는 계속되고 있습니다. BitNet은 처음부터 1비트로 설계하고 훈련했다는 점에서 차별점을 가집니다. 이 기술이 더 발전하면 우리 생활 곳곳에 AI가 스며들 수 있습니다. 배터리 걱정 없이 스마트폰에서 실시간 통역이나 AI 비서 기능을 쓰고, 작은 센서나 IoT 기기에도 AI를 탑재해 더 스마트한 환경을 만들 수 있습니다. 의료 분야에서는 휴대용 기기로 실시간 진단을 돕고, 금융에서는 더 빠르고 정확하게 사기를 탐지하며, 교육에서는 저렴한 태블릿으로 맞춤형 학습을 제공할 수도 있습니다. 어쩌면 BitNet 같은 기술은 1비트 연산에 특화된 새로운 종류의 반도체 개발을 촉진할 수도 있습니다. 복잡해지는 기술 속에서 오히려 단순함과 효율성을 추구하는 흐름이 다시 나타나는 모습입니다. 마이크로소프트의 BitNet b1.58b는 AI 기술이 나아갈 새로운 방향을 제시한 중요한 사건입니다. 비록 아직 넘어야 할 산들이 있지만, 에너지 효율적인 AI 시대를 열 가능성을 보여주었다는 점에서 큰 의미가 있습니다. 마이크로소프트가 이 기술을 오픈소스로 공개했기 때문에, 전 세계 개발자들이 함께 발전시켜 나갈 것으로 기대됩니다.