[농촌진흥청]'누락' 유전형 정보, '양자컴퓨팅 기반 기술'로 채워 넣는다

농촌진흥청 ( 청장 이승돈 ) 은 농생명 핵심 빅데이터인 유전형 정보의 빠진 부분 ( 결측치 ) 을 더욱 정확하게 복원하는 양자컴퓨팅 * 기반 기술인 ' 큐임퓨터 (QuImputer)' 를 개발했다 . * 양자컴퓨팅 : 양자역학 원리를 이용해 많은 조합을 가진 최적화 문제를 새로운 방식으로 다루는 차세대 컴퓨팅 기술   생물별 유전체 특징을 담고 있는 유전형 정보는 유용 유전자 탐색 , 디지털 육종 , 농생명 인공지능 개발 등 다양한 농생명 연구의 핵심 기반 데이터다 . 그러나 높은 분석 비용 , 시료 확보의 어려움 등 이유로 일부 유전형 정보 누락 문제가 빈번하게 발생한다 .   유전형 정보가 빠지면 어떤 개체가 중요한 유전적 특징을 가지고 있었는지 놓칠 우려가 있다 . 예를 들어 , 누락 유전형 정보에 고온에서도 잘 견디는 특징이 포함돼 있다면 해당 작물의 가치를 분석 과정에서 놓칠 수 있다 .   기존에는 빠진 유전형 정보를 복원하기 위해 주변 단서와 유전체 전체의 유형 ( 패턴 ) 을 바탕으로 빈 곳에 들어갈 가능성이 높은 답을 추정하는 통계학 기반의 기술을 이용했다 .   하지만 , 이 방법도 정보가 빠진 부분이 길게 이어지거나 집단에서 드물게 나타나는 희귀 변이에서는 정확도가 떨어진다 . 특히 , 빠진 부분이 많을수 록 가능한 유전형 조합의 수가 기하급수적으로 늘어나 기존 컴퓨터로는 문제를 해결하기 어려웠다 .   이에 연구진은 기존 방식보다 유전형 복원 정확도를 높인 양자 컴퓨팅 알고 리즘을 세계 최초로 개발했다 . 유전변이들이 함께 유전되는 경향 , 변이가 집단에서 나타 나는 빈도와 변이 사이의 거리를 양자컴퓨터로 계산해 가장 자연스러운 유전형을 찾아 넣는 것이다 .   연구진은 먼저 농촌진흥청 초고성능컴퓨터인 나비스 (NABIS) 2 호기의 양자 컴퓨터 시뮬레이터를 이용해 양자컴퓨터 알고리즘을 만들고 시험했다 . 이 후 미국 아이비엠 (IBM) 사가 제공하는 실제 양자컴퓨터를 이용해 검증하고 , 제대로 작동함을 확인했다 . 이 기술을 적용한 결과 , 기존 방법보다 희귀 변이 분석에서 복원된 희귀 변이의 정밀도가 29.97% 포인트 높게 나타났다 .   농촌진흥청은 양자컴퓨팅 기술이 고도화 되면 양자컴퓨팅 전용으로 개발해 디지털 육종과 유용 유전자 탐색 등 다양한 농업 난제를 해결할 수 있을 것으로 전망했다 . 기존 유전형 복원 방법의 한계를 양자컴퓨터로 해결한 이 기술의 특허출원 * 을 완료했다 . * 양자컴퓨팅 기반 연관 불균형 (LD) 해밀토니안 모델을 활용한 유전형 분석 장치 및 방법 ( 출원번호 : 10-2026-0097395)   농촌진흥청 슈퍼컴퓨팅센터 이태호 센터장은 " 이 기술은 양자컴퓨팅 기반의 최적화 방식으로 복잡한 생명 빅데이터 문제를 풀어내는 새로운 접근 가능성을 찾은 사례 " 라며 , " 앞으로 유전형 정보를 다루는 모든 연구 현장에서 활용할 수 있을 것으로 기대된다 ." 라고 말했다 . [자료제공 : (www.korea.kr) ]