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경량화

경량화는 대규모 AI 모델(특히 LLM)의 파라미터 수, 메모리 사용량, 연산 복잡도를 줄이면서도 성능은 최대한 유지하거나 손실을 최소화하는 기술입니다. 모델이 실제 서비스 환경(예: 모바일, 엣지 디바이스, 서버리스 환경)에서 효율적으로 동작할 수 있도록 도와주며, 추론 속도 개선, 비용 절감, 에너지 효율 향상 등의 목적을 가집니다.

최근에는 온프레미스 추론, 저비용 LLM 배포, 파인튜닝 이후 서빙 최적화 등의 목적에서 경량화 기법이 필수적으로 사용되고 있습니다.

주요 특징

• 파라미터 수 감소: 중요하지 않은 뉴런, 연결 가중치 등을 제거하여 모델 크기 축소
• 저비용 추론 가능: 메모리와 연산량이 줄어들어 GPU/CPU 리소스 비용 절감
• 모바일/엣지 최적화: 리소스가 제한된 환경에서도 AI 모델 구동 가능
• 성능 손실 최소화: 정밀도 손실을 억제하는 기법(PQ, QAT 등)을 활용
• 다양한 기법의 병행 적용: 양자화, 프루닝, 지식 distillation 등 조합 활용

장점

• 운영비용 절감: 클라우드 GPU 사용량 감소로 비용 효율성 확보
• 빠른 응답 속도: 추론 지연(latency)을 줄여 실시간 응답 가능
• 확장성 향상: 경량화된 모델을 여러 인스턴스에 배포하여 수평 확장 용이
• 친환경성: 에너지 소비량 및 탄소 배출 절감
• 온디바이스 AI 가능: 스마트폰, IoT 기기 등에서도 LLM 활용 가능

관련 용어

• 양자화(Quantization): 파라미터 값을 32bit → 8bit 또는 4bit로 축소하여 연산 효율화
• 프루닝(Pruning): 중요도가 낮은 뉴런/가중치를 제거하여 모델 크기 축소
• Knowledge Distillation: 큰 모델의 지식을 작은 모델에게 전달해 성능 유지
• QAT (Quantization-Aware Training): 양자화를 고려한 학습으로 정확도 손실 방지
• LoRA (Low-Rank Adaptation): 경량 파인튜닝 기법으로 추론 시 작은 부가 파라미터만 활용

주요 솔루션 및 사용 사례

• 주요 솔루션
  • GGUF / GPTQ / AWQ: LLM 추론을 위한 대표적 정수 양자화 포맷
  • vLLM + PagedAttention: 메모리 사용 최소화 + 빠른 추론 지원
  • ONNX Runtime / TensorRT: 모델 최적화 및 경량화 배포 지원 프레임워크
  • DistilBERT / TinyLLaMA: 원본 모델 대비 경량화된 구조 제공
• 사용 사례
  • 모바일 앱에 LLM 적용: 스마트폰에서 오프라인 질의응답, 번역 등 가능
  • 클라우드 비용 절감: 경량화 모델을 활용한 대규모 사용자 대응
  • AI 에이전트 다중 인스턴싱: 메모리 8~16GB 환경에서 LLM 수십 개 동시 구동
  • 온프레미스 AI 도입: 기업 내부 서버에 맞춰 맞춤형 모델 사이징
  • AI 챗봇 운영 최적화: 대화형 AI에서 응답 속도 개선 및 트래픽 처리량 확대