연구실에서 피지컬 세계로: MS의 분산 AI 인프라와 글로벌 연구 생태계

마이크로소프트 리서치가 연구실의 프론티어 AI를 실제 물리적 세계와 산업 현장에 배포하기 위한 시스템 및 생태계 확장에 속도를 내고 있습니다. 마이크로소프트 리서치 아시아-싱가포르(MSRA-Singapore)는 설립 1주년을 맞아 싱가포르 국립대(NUS) 등과 함께 헬스케어 및 로보틱스 중심의 실증 연구를 가속하고 있습니다. 동시에 온보드 연산의 한계를 극복하기 위해 엣지 및 클라우드로 AI 추론을 분산하는 '오프로디드 추론' 기술과 쿠버네티스 기반 피지컬 AI 툴체인을 공개했습니다. 이는 차세대 피지컬 AI 상용화를 위해 인프라 최적화와 지역 연구 생태계 통합을 병행하는 전략입니다.

피지컬 AI의 확장: 연구실 중심에서 현장 배포형 인프라로의 전환

인공지능 연구가 대규모 언어 모델(LLM)과 가상 환경의 시뮬레이션을 넘어 물리적 세계에서 동작하는 피지컬 AI(Physical AI)로 무게중심을 이동하고 있습니다. 물리적 환경에서 활동하는 로봇 시스템은 복잡한 다중 감각 데이터를 실시간으로 인지하고 판단해야 하지만, 로봇 하드웨어에 직접 탑재되는 온보드 GPU 연산 능력과 배터리 용량의 한계로 인해 대형 파운데이션 모델 배포에 구조적 제약을 겪어왔습니다.

마이크로소프트 리서치(Microsoft Research)는 이러한 병목을 해결하기 위해 두 가지 축의 접근 방식을 공개했습니다. 하나는 로봇 내부의 온보드 연산 부하를 엣지와 클라우드로 분산시키는 오프로디드 추론(Offloaded Inference) 시스템 아키텍처이며, 다른 하나는 동남아시아 혁신 허브인 싱가포르를 거점으로 지역 산학연 파트너십을 통해 도메인 특화 연구를 실증하는 생태계 전략입니다.

"로봇 온보드 GPU에서 물리적 AI 추론을 전담하는 기존 방식은 성능, 배터리 수명, 확장성을 제한합니다. 엣지나 클라우드 GPU로 추론을 오프로딩하면 상당한 이점을 얻을 수 있습니다."

---

온보드 GPU의 한계 극복: 오프로디드 추론 아키텍처 실증

기존 로보틱스 분야의 지배적인 접근법은 로봇 본체에 GPU를 직접 연결하여 추론과 동작 제어를 완결하는 방식이었습니다. 고수준 계획(High-level Planning)은 클라우드에서 처리하더라도, 실시간 행동 실행(Action Execution)은 로봇 내부 연산에 의존했습니다. 그러나 피지컬 AI 모델의 파라미터가 급격히 증가함에 따라 온보드 GPU의 전력 소모, 발열, 무게, 비용이 로봇의 상용화를 저해하는 핵심 요소로 부각되었습니다.

마이크로소프트 연구진은 모바일 로봇 매니퓰레이션(Mobile Robotic Manipulation) 작업 환경에서 온보드, 엣지, 클라우드 컴퓨팅 구성을 비교하는 체계적 벤치마크를 수행했습니다. 주방에서 쓰레기를 찾아 쓰레기통에 버리는 표준 과제를 대상으로 시맨틱 맵핑 및 계획(Semantic Mapping & Planning), 내비게이션(Navigation), 조작(Manipulation)의 3대 핵심 역량을 평가했습니다.

시스템 병목 및 성능 저하 분석

실험 결과, 충분한 메모리를 갖추지 못한 소형 GPU는 전체 모바일 매니퓰레이션 소프트웨어 스택을 실행하지 못했습니다. 메모리가 확보된 소형 GPU 환경에서도 다음과 같은 성능 저하가 측정되었습니다.

컴퓨팅 구성 방식맵핑·계획 연산 지연 비교 (A100 대비)장애물 감지 저하율배터리 소모 증가율 (vs 라즈베리 파이 5 연계)
초경량 온보드 + 원격 오프로딩기준선 (동일/최적)0% (정상 감지)배터리 수명 대폭 연장
Jetson Thor 등 대형 온보드 GPU오프로딩 대비 지연 축소 가능모델 크기에 따라 가변적최대 160% 추가 방전
소형 온보드 GPU 단독 구동최대 383% 속도 저하30% 감지 누락 발생하드웨어 스택 구동 불가 또는 과부하

연구진은 Jetson Thor와 같은 대형 온보드 GPU가 대형 로봇 환경에서도 배터리를 최대 160%(수 시간 상당) 더 빠르게 소모시킨다는 점을 확인했습니다. 반면, 온보드 하드웨어를 라즈베리 파이 5(Raspberry Pi-5)와 같은 경량 보드로 교체하고 데이터를 엣지/클라우드 GPU로 전송하여 추론하는 오프로딩 방식을 적용할 경우, 배터리 수명을 획기적으로 연장하면서 대형 파운데이션 모델을 구동할 수 있었습니다.

---

쿠버네티스 기반 Physical AI Toolchain과 분산 파이프라인

마이크로소프트는 이러한 분산 추론 환경을 운영하기 위해 오픈소스 프레임워크인 Physical AI Toolchain에 오프로디드 추론 기능을 추가했습니다. 이 툴체인은 선언적 명세(Declarative Specifications)를 기반으로 로보틱스 워크로드를 자동 컨테이너화하고 배포를 오케스트레이션합니다.

  1. 작업 선언 명세 입력
  2. 워크로드 자동 컨테이너화
  3. 쿠버네티스 분산 정책 적용
  4. 엣지 GPU·클라우드 추론 연계
  5. ROS2 및 실기 로봇 제어

이 시스템은 마이크로소프트 애저(Azure) 클라우드 서비스와 엔비디아(NVIDIA)의 피지컬 AI 스택을 통합합니다. ROS2(Robot Operating System 2) 및 허깅페이스의 LeRobot, 주요 로봇 시뮬레이터와 직접 연동되며 다음과 같은 기능을 제공합니다.

---

글로벌 거점 연구 생태계: MSRA-Singapore의 실증 모델

분산 인프라 연구와 더불어, 마이크로소프트는 현장 적용을 위한 지역 연구 생태계 구축을 병행하고 있습니다. 2025년 7월 24일 개소한 마이크로소프트 리서치 아시아-싱가포르(MSRA – Singapore)는 북경, 상하이, 밴쿠버, 도쿄에 이은 MSRA의 동남아시아 최초 연구 거점입니다. 싱가포르의 국가 AI 전략 2.0(National AI Strategy 2.0)에 맞춰 4대 축(차세대 AI 모델·에이전트 시스템, 도메인 특화 AI, AI 네이티브 연구 관행, 생태계 및 인재 개발)을 중심으로 운영되고 있습니다.

MSRA-Singapore는 파트너가 도메인 전문성과 실제 데이터, 운영 과제를 제공하고 연구소가 프론티어 엔지니어링 역량을 제공하는 연구-임팩트 플라이휠(Research-to-Impact Flywheel) 모델을 가동하고 있습니다.

주요 산학연 협력 및 연구 프로젝트

---

분산 피지컬 AI가 가져올 산업적 파급효과

마이크로소프트의 인프라 및 연구 생태계 확장은 로보틱스 산업의 배포 방식을 근본적으로 재편하고 있습니다. 로봇 하드웨어의 단가를 낮추고 수명을 늘리면서도 최신 초대형 파운데이션 모델을 즉각적으로 적용할 수 있는 기반이 마련되었기 때문입니다.

물리적 공간에서 다수의 로봇을 운용해야 하는 제조, 물류, 스마트 헬스케어 환경에서는 로봇 개별 기기의 스펙을 극대화하는 대신, 고성능 중앙 엣지 노드와 쿠버네티스 기반 오케스트레이션을 결합하는 아키텍처가 경제성과 성능 측면에서 표준으로 자리 잡을 가능성이 높습니다. MSRA-Singapore와 같은 거점을 통한 산학 협력 모델은 이러한 분산 인프라 기술이 실제 임상 및 산업 공정에 신속히 이식되도록 돕는 핵심 가교 역할을 수행하고 있습니다.

已核实数据

我们的观点

피지컬 AI의 상용화는 모델 알고리즘 자체보다 현장의 전력 및 연산 인프라 한계를 어떻게 해결하느냐에 달려 있습니다. 마이크로소프트의 오프로디드 추론 프레임워크와 글로벌 연구 거점 연계 전략은 로봇 제조 비용을 낮추고 대규모 군집 로봇 제어를 클라우드/엣지 인프라 비즈니스로 흡수하려는 실질적인 포석으로 평가됩니다.

尚未确认

来源

返回目录