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딥시크와 문샷 AI 등 중국 주요 AI 기업들이 미국의 수출 통제를 받는 엔비디아 최신 '블랙웰' GPU를 AI 모델 개발에 사용한 정황이 발견됐다. 공개된 모델 가중치에서 블랙웰 특유의 숫자 배열을 찾아낸 것으로, 중국 기업들의 첨단 GPU 사용 의혹을 뒷받침하는 구체적인 기술적 증거가 제시됐다.

비영리 연구단체 언엠플로이먼트 랩스(Unemployment Labs)의 윌 드퓌 연구원은 12일(현지시간) 연구 보고서를 통해 중국 AI 기업 4곳이 공개한 모델 6종에서 엔비디아 블랙웰 GPU와 일치하는 초기 가중치 패턴을 발견했다고 밝혔다.

드퓌 연구원은 오픈AI 출신으로, 이번 분석에는 내부 제보나 유출 자료가 아닌 공개된 모델 가중치만 활용했다.

분석 대상은 딥시크의 'V4-플래시'와 'V4-프로', 문샷 AI의 '키미 K3'와 'K3.1 프로', 미니맥스의 'M3', 앤트그룹의 '링 3.1 플래시'다. 이 가운데 딥시크 V4 플래시와 미니맥스 M3는 블랙웰 'B200'·'B300'의 연산 장치 구성과 일치했으며, 나머지 4개 모델에서는 'GB200'·'GB300'과 같은 패턴이 확인됐다.

연구진은 AI 모델을 학습하기 전에 가중치를 무작위 숫자로 채우는 초기화 과정에 주목했다. 같은 난수를 사용하더라도 GPU의 연산 장치 수에 따라 숫자가 배치되는 위치가 달라진다. 학습이 끝난 뒤에도 이러한 배열의 일부가 남을 수 있어, 공개된 모델의 가중치를 역추적하면 초기화에 사용한 GPU 종류를 추정할 수 있다는 설명이다.

연구진은 약 6조개의 난수 생성 조건과 하드웨어 구성 조합을 비교했다. 그 결과 중국 모델 6종에서 우연한 일치로 보기 어려울 만큼 강한 패턴이 확인됐다. 일치 정도를 나타내는 통계적 증거는 49~1385시그마에 달했다. 시그마는 통계적으로 우연히 발생한 결과인지 판단하는 지표로, 숫자가 클수록 우연히 일치했을 가능성이 낮다는 뜻이다.

실제 GPU를 이용한 재현 실험에서도 결과가 확인됐다. 연구진은 블랙웰 B300에서 딥시크-V4-플래시의 초기 가중치를 재현했으며, 445개 행에서는 숫자가 비트 단위까지 완전히 일치했다. 키미 K3도 실제 GB200에서 검사한 초기 가중치 13개 행을 모두 재현했다. 기존 호퍼 'H100'에서는 딥시크-V4-플래시의 같은 패턴이 나타나지 않았다.

연구 방법을 검증하기 위해 개발사가 사용 GPU를 공개한 기존 AI 모델 24종도 분석했다. 이들 모델에서는 연구진이 확인한 하드웨어 구성이 공개된 정보와 모두 일치했다. 연구진은 이를 근거로 가중치에 남은 흔적을 이용해 모델 개발에 사용된 하드웨어를 추적할 수 있다고 설명했다.

중국 기업들의 모델을 시기별로 비교한 결과도 주목된다. 딥시크는 2024년 공개한 V3까지 호퍼 계열의 흔적이 나타났지만, 올해 4월 공개한 V4부터 블랙웰 패턴이 확인됐다. 문샷 AI도 지난 1월 공개한 키미 K2.5까지는 호퍼 계열이었으나, 7월 출시한 K3부터 블랙웰 패턴으로 바뀌었다. 미니맥스와 앤트그룹도 최신 모델에서 같은 변화가 나타났다.

특히 미니맥스와 앤트그룹은 이전까지 블랙웰 사용 의혹이 구체적으로 제기되지 않았던 기업들이다. 연구진은 앤트그룹이 공개한 프로그램 코드에서도 지난 3월31일 블랙웰 GB300을 이용해 성능을 측정한 기록을 발견했다고 밝혔다.

알리바바의 큐원과 Z.ai의 'GLM', 텐센트, 샤오미, 스텝펀의 일부 최신 모델에서는 호퍼 계열의 초기화 흔적이 확인됐다. 그러나 연구진은 호퍼에서 가중치를 초기화한 뒤 블랙웰에서 학습을 진행했을 가능성도 있어, 초기화 패턴만으로 다른 GPU의 사용 여부까지 판단할 수는 없다고 설명했다.

이번 분석이 블랙웰을 전체 학습 과정에 사용했다는 사실까지 입증한 것은 아니다. 모델의 초기 가중치를 블랙웰에서 생성한 뒤 다른 GPU로 학습했을 가능성이 있기 때문이다.

연구진은 특별하게 설정한 AMD GPU에서도 비슷한 패턴이 나올 수 있다는 점을 확인했지만, 딥시크-V4-플래시는 추가 분석을 통해 엔비디아 GPU에서 초기화됐다고 판단했다. 나머지 5개 모델에서도 AMD가 사용됐을 가능성은 매우 낮다고 평가했다.

또 모델 가중치만으로는 GPU의 실제 설치 장소나 소유자, 확보 경로를 확인할 수 없다. 중국 기업들이 해외 데이터센터에서 블랙웰 GPU를 임대했을 가능성도 있어, 이번 연구가 미국의 수출 통제 위반을 직접 입증하는 것은 아니다.

그러나 드퓌 연구원은 "우리는 6개의 중국산 AI 모델이 수출 통제 대상인 엔비디아 하드웨어에서 초기화되었다는 강력한 증거를 확보했으며, 특히 딥시크-V4-플래시는 그 증거가 명확하다고 판단한다"라며 "이러한 초기화 과정은 해당 모델들이 동일한 수출 통제 대상 하드웨어에서 학습됐을 가능성을 강력하게 시사한다"라고 주장했다.

미국 정부 관계자들은 앞서 딥시크와 문샷 AI의 블랙웰 사용 의혹을 제기한 바 있다. 이번 연구는 이를 뒷받침하는 기술적 근거를 제시했다는 점에서 반도체 수출 통제 정책에도 중요한 의미를 갖는다.

박찬 기자 cpark@aitimes.com