ભારતમાં સુપરકમ્પ્યુટિંગ અને એનએસએમનો વિકાસ

ભારતમાં સુપરકમ્પ્યુટિંગ અને એનએસએમનો વિકાસ

#GS-3 #અર્થવ્યવસ્થા #ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર #વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજી #AI #ICT #રાષ્ટ્રીય

મુખ્ય મુદ્દા

  • સપ્ટેમ્બર 2026 સુધીમાં, ભારતે નેશનલ સુપરકમ્પ્યુટિંગ મિશન (NSM) હેઠળ 68 PF ની સંયુક્ત ક્ષમતા સાથે 40 સુપરકમ્પ્યુટર્સ તૈનાત કર્યા છે.
  • કમ્પ્યુટ સાર્વભૌમત્વ પ્રાપ્ત કરવા માટે NSM ની શરૂઆત એપ્રિલ 2015 માં ₹4,500 કરોડ ના કુલ બજેટ સાથે કરવામાં આવી હતી.
  • ભારતે રુદ્ર સર્વર્સ અને 100 Gbps તથા 200 Gbps ના હાઇ-સ્પીડ ઇન્ટરકનેક્ટ્સ જેવું સ્વદેશી હાર્ડવેર વિકસાવ્યું છે.
  • પ્રગતિ છતાં, એક મોટો તફાવત અસ્તિત્વમાં છે કારણ કે યુએસની એકલી ફ્રન્ટિયર સિસ્ટમ (1,200 PF) ભારતની સમગ્ર નેટવર્ક કરતા આશરે 18 ગણી શક્તિશાળી છે.
  • આ મિશને 16,000 થી વધુ સંશોધકો ને ટેકો આપ્યો છે અને મહાનાદી નદી બેસિન માટે પૂરની આગાહી જેવા મહત્વપૂર્ણ કાર્યોમાં મદદ કરી છે.

સમાચારમાં કેમ છે?

  • સપ્ટેમ્બર 2026 સુધીમાં, ભારતે 68 પિટાફ્લોપ્સ (PF) ની કુલ ક્ષમતા સાથે 40 સુપરકમ્પ્યુટર્સ સફળતાપૂર્વક તૈનાત કર્યા છે.
  • આ સિસ્ટમો નેશનલ સુપરકમ્પ્યુટિંગ મિશન (NSM) હેઠળ સ્થાપિત કરવામાં આવી હતી.
  • સરકાર હવે સ્થાનિક સર્વર્સ, સિસ્ટમ સોફ્ટવેર, હાઇ-સ્પીડ કનેક્શન્સ અને કુલિંગ સિસ્ટમ્સ બનાવવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરી રહી છે.

સુપરકમ્પ્યુટર્સને સમજવું

  • સુપરકમ્પ્યુટર્સ સામાન્ય કમ્પ્યુટર કરતા ઘણી ઝડપથી જટિલ સમસ્યાઓ ઉકેલવા માટે એકસાથે કામ કરતા પ્રોસેસર્સ કે નોડ્સની વિશાળ સંખ્યાનો ઉપયોગ કરે છે.
  • તેઓને ઘણીવાર સમાંતર કમ્પ્યુટર્સ કહેવામાં આવે છે કારણ કે ઘણા CPUs એક જ ગણતરી પર એક જ સમયે કામ કરી શકે છે.
  • કમ્પ્યુટિંગ શાવર FLOPS (Floating Point Operations Per Second) માં માપવામાં આવે છે.
  • 1 ટેરાફ્લોપ્સ (TF) નો અર્થ પ્રતિ સેકન્ડ એક ટ્રિલિયન ઓપરેશન્સ થાય છે, જ્યારે 1 પિટાફ્લોપ્સ (PF) નો અર્થ પ્રતિ સેકન્ડ એક ક્વોડ્રિલિયન ઓપરેશન્સ થાય છે.
  • દુનિયાનું સૌથી ઝડપી સુપરકમ્પ્યુટર 2026 માં આશરે 2.19 એક્સાફ્લોપ્સ સુધી પહોંચ્યું, જે પ્રતિ સેકન્ડ 2.19 ક્વિન્ટિલિયન ગણતરીઓ છે.
  • આ મશીનો આબોહવા સંશોધન, આરોગ્યસંભાળ, અંતરિક્ષ અભ્યાસ, કૃષિ અને એન્જિનિયરિંગ માટે મહત્વપૂર્ણ છે.
  • તેઓ પાકની ઉપજની આગાહી કરવામાં, રોગચાળાને ટ્રેક કરવામાં, નવી દવાઓ શોધવામાં અને પૂરની આગાહી કરવામાં મદદ કરે છે.
  • ભારત દુનિયાના ડેટાનો લગભગ 20% ઉત્પન્ન કરે છે, જે આર્ટિફિશિયલ ઇન્ટેલિજન્સ, હવામાનની આગાહી અને અંતરિક્ષ સંશોધન માટે ઉચ્ચ કમ્પ્યુટિંગ શક્તિ આવશ્યક બનાવે છે.
  • આત્મનિર્ભર ભારત ને સમર્થન આપવા માટે સરકાર સંશોધન સંસ્થાઓને આ ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર પૂરું પાડી રહી છે.

નેશનલ સુપરકમ્પ્યુટિંગ મિશન (NSM)

  • નેશનલ સુપરકમ્પ્યુટિંગ મિશન (NSM) ની શરૂઆત એપ્રિલ 2015 માં ₹4,500 કરોડ ના બજેટ સાથે થઈ હતી.
  • વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજી વિભાગ (DST) અને ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને ઇન્ફોર્મેશન ટેકનોલોજી મંત્રાલય (MeitY) આ મિશનનું નેતૃત્વ કરે છે.
  • મુખ્ય ધ્યેય ભારતને સુપરકમ્પ્યુટિંગમાં આત્મનિર્ભર બનાવવાનો અને સંશોધન તથા નવીનતાને વેગ આપવાનો છે.
  • બે મુખ્ય સંસ્થાઓ આ મિશનનો અમલ કરે છે: C-DAC, પુણે અને ઇન્ડિયન ઇન્સ્ટિટ્યુટ ઓફ સાયન્સ (IISc), બેંગલુરુ.
  • આ મિશન ત્રણ તબક્કાના અભિગમનો ઉપયોગ કરે છે: પ્રથમ એસેમ્બલી, પછી ઉત્પાદન અને છેલ્લે સંપૂર્ણ ડિઝાઇન અને ઉત્પાદન સહાય.

NSM ની વર્તમાન સ્થિતિ

  • આ મિશનનો હેતુ ભારતીય સંસ્થાઓમાં 123 PF થી વધુની સંયુક્ત ક્ષમતા સાથે 50 સુપરકમ્પ્યુટર્સ સ્થાપિત કરવાનો છે.
  • ભારતની સફર 1991 માં C-DAC દ્વારા વિકસિત PARAM 8000 સાથે શરૂ થઈ હતી, જેની ઝડપ 1 ગીગાફ્લોપ હતી.
  • બાદમાં PARAM Yuva (54 ટેરાફ્લોપ્સ) જેવી સિસ્ટમોએ હવામાનની આગાહી અને પ્રવાહી ગતિશાસ્ત્રમાં મદદ કરી.
  • સપ્ટેમ્બર 2026 સુધીમાં, 40 તૈનાત સિસ્ટમો માં 13 હાઇ-એન્ડ સિસ્ટમ્સ (1 PF થી ઉપર), 12 મિડ-રેન્જ સિસ્ટમ્સ (500 TF થી 1 PF) અને 500 TF થી નીચેની 15 સિસ્ટમ્સ સામેલ છે.
  • આ મિશન જંગલની આગનું સંચાલન, આબોહવા મોડેલિંગ અને ઉદ્યોગ સહયોગમાં મદદ કરીને 11 SDGs ને સમર્થન આપે છે.

NSM હેઠળ સુપરકમ્પ્યુટિંગના ઉપયોગો

  • દવાઓમાં, તે દવાઓની શોધમાં મદદ કરે છે. કોવિડ-19 દરમિયાન, તેણે દવાઓની તપાસ કરી અને કાર્ડિયાક જોખમો જેવા આડઅસરોની આગાહી કરી.
  • શહેરો માટે, તે ભારે વરસાદ અને સ્મોગની આગાહી કરવા માટે હવામાન અને વાયુ પ્રદૂષણ મોડેલોનો ઉપયોગ કરે છે, જે આપત્તિ આયોજનમાં મદદ કરે છે.
  • ઊર્જામાં, તેલ અને ગેસની શોધખોળ માટે તે ભૂગર્ભ ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય રચનાઓનું મેપિંગ કરે છે, જે વાણિજ્યિક સાધનોની ગુણવત્તા સાથે મેળ ખાય છે.
  • અર્લી વોર્નિંગ સિસ્ટમ બે દિવસ અગાઉ પૂરની આગાહી કરે છે, ખાસ કરીને મહાનાદી નદી બેસિન ને મદદ કરે છે.
  • ફોરેસ્ટ ફાયર સ્પ્રેડ મોડેલ આગની ગતિની આગાહી કરવા માટે સેટેલાઇટ્સ અને કમ્પ્યુટિંગનો ઉપયોગ કરે છે, જેનું પરીક્ષણ સિક્કિમ હિમાલય માં કરવામાં આવ્યું હતું.
  • રસાયણશાસ્ત્ર અને સામગ્રી વિજ્ઞાનમાં, તે પરમાણુઓ અને મિશ્રધાતુઓના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવા માટે સિમ્યુલેટ કરે છે.

મુખ્ય સ્વદેશી સિદ્ધિઓ

  • C-DAC એ રુદ્ર સર્વર્સ વિકસાવ્યા, જે AI અને જટિલ સિમ્યુલેશન્સ સંભાળે છે. આ હવે ભારતીય ઇલેક્ટ્રોનિક્સ મેન્યુફેક્ચરિંગ સર્વિસીસ (EMS) ભાગીદારો દ્વારા બનાવવામાં આવે છે.
  • PARAM Rudra સુપરકમ્પ્યુટર્સ ખગોળશાસ્ત્ર અને ભૌતિકશાસ્ત્રમાં સંશોધન માટે આ સ્થાનિક સર્વર્સ અને ઘરેલું સોફ્ટવેર સ્ટેકનો ઉપયોગ કરે છે.
  • સપ્ટેમ્બર 2026 સુધીમાં, 6,000 રુદ્ર સર્વર્સ તૈનાત કરવામાં આવ્યા હતા, જેમાં વધુ 1,500 બનાવવામાં આવી રહ્યા છે.
  • ભારતે 100 Gbps (ત્રિનેત્ર-A) અને 200 Gbps (ત્રિનેત્ર-B) ની ઝડપવાળા પોતાના હાઇ-સ્પીડ ઇન્ટરકનેક્ટ નેટવર્ક બનાવ્યા.
  • સિસ્ટમ્સને વધુ પાવર-કાર્યક્ષમ બનાવવા માટે હવે સ્થાનિક કુલિંગ ટેકનોલોજી તૈનાત કરવામાં આવી રહી છે.
  • વધુ સારا સંચાલન માટે સંપૂર્ણ હાઇ-પર્ફોર્મન્સ કમ્પ્યુટિંગ (HPC) સિસ્ટમ સોફ્ટવેર સ્ટેક વિકસાવવામાં આવ્યો હતો.
  • PARAM Shavak એ કૉલેજોમાં વિદ્યાર્થીઓ અને સંશોધકો માટે એક કોમ્પેક્ટ સુપરકમ્પ્યુટિંગ-ઇન-અ-બોક્સ છે.
  • સ્થાનિક એપ્લિકેશન્સનો ઉપયોગ હવે ભારતીય હવામાન વિભાગ (IMD), સેન્ટ્રલ વૉટર કમિશન (CWC), સેન્ટ્રલ પોલ્યુશન કંટ્રોલ બોર્ડ (CPCB), અને આયુષ મંત્રાલય દ્વારા કરવામાં આવે છે.

HPC કાર્યબળનું નિર્માણ

  • 400+ સંસ્થાઓ માંથી 16,000 થી વધુ સંશોધકો અને 2,900 પીએચડી વિદ્વાનો એ NSM ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચરનો ઉપયોગ કર્યો છે.
  • સિસ્ટમોએ 1.5 કરોડથી વધુ કમ્પ્યુટ જૉબ્સ ચલાવ્યા છે અને 1,990 સંશોધન પ્રકાશન તરફ દોરી ગયા છે.
  • વર્કશોપ અને હેકાથોન વિદ્યાર્થીઓને હાઇ-પર્ફોર્મન્સ કમ્પ્યુટિંગ (HPC), ડિપ લર્નિંગ (DL), અને જનરેટિવ AI વિશે શીખવે છે.
  • બિન-CS પૃષ્ઠભૂમિના અધ્યાપકોને AICTE ના સહયોગથી AI અને મશીન લર્નિંગમાં તાલીમ મળે છે.
  • શિક્ષણ EduHPC વર્કશોપ અને NPTEL હેઠળ SWAYAM પ્લેટફોર્મ દ્વારા ઉપલબ્ધ છે.
  • HPC શિક્ષા પોર્ટલ વ્યવહારિક શિક્ષણ માટે વ્યાખ્યાનો અને સામગ્રી પૂરી પાડે છે.
  • NSM યુઝર્સ ફોરમ નિષ્ણાતોને જ્ઞાન શેર કરવા અને તકનીકી સમસ્યાઓ હલ કરવાની મંજૂરી આપે છે.
  • નેશનલ નોલેજ નેટવર્ક (NKN) સમગ્ર ભારતમાં આ તમામ સુવિધાઓને જોડતા હાઇ-સ્પીડ બેકબોન તરીકે કાર્ય કરે છે.

પડકારો

  • ભારત હજી પણ NVIDIA અને Intel જેવા વિદેશી વિક્રેતાઓ પાસેથી CPUs અને GPUs જેવા કોર સિલિકોન આયાત કરે છે.
  • ક્ષમતામાં વિશાળ તફાવત છે. એકલું યુએસ ફ્રન્ટિયર સુપરકમ્પ્યુટર 1,200 PF ધરાવે છે, જે ભારતની કુલ ક્ષમતા કરતા આશરે 18 ગણું છે.
  • ભારતમાં ખાનગી કંપનીઓ ભાગ્યે જ NSM નોડ્સનો ઉપયોગ કરે છે, જે વર્ચ્યુઅલ ક્રેશ ટેસ્ટ જેવા કાર્યો માટે વિદેશી ક્લાઉડ ભાડે આપે છે.
  • ભારતમાં અતિશય ગરમી આ મશીનોને ઠંડી કરવાનું ખર્ચાળ અને ઊર્જા-સઘન બનાવે છે.
  • ઘણા ભારતીય સંશોધકો NVIDIA ના CUDA જેવા વિદેશી સોફ્ટવેરમાં લૉક છે, જેના કારણે RISC-V જેવા સ્થાનિક આર્કિટેક્ચર પર સ્વિચ કરવું મુશ્કેલ બને છે.

આગળનો રસ્તો

  • ભારતે શક્તિ અને વેગા ચિપ્સ જેવા પોતાના મલ્ટી-કોર પ્રોસેસર્સ બનાવવા માટે ઇન્ડિયા સેમિકન્ડક્ટર મિશન (ISM) નો ઉપયોગ કરવો જોઈએ.
  • લાર્જ લેંગ્વેજ મોડેલ્સને તાલીમ આપવા માટે GPU ક્લસ્ટરો બનાવવા માટે સુપરકમ્પ્યુટિંગ લક્ષ્યોને IndiaAI મિશન સાથે જોડવા જોઈએ.
  • પાવર વપરાશ કાર્યક્ષમ રાખવા માટે નવી એક્સાસ્કેલ સિસ્ટમો સોલાર અને રિન્યુએબલ એનર્જી દ્વારા સંચાલિત હોવી જોઈએ.
  • સરકારે ડીપ-ટેક અને બાયોટેક સ્ટાર્ટઅપ્સ માટે NKN દ્વારા સબસિડીવાળા કમ્પ્યુટ એક્સેસ પ્રદાન કરવું જોઈએ.

નિષ્કર્ષ

  • ભારતે 1991 માં PARAM 8000 થી લઈને PARAM Rudra ઇકોસિસ્ટમ સુધી લાંબી મજલ કાપી છે.
  • સાચી તકનીકી સ્વતંત્રતા હવે ઘરેલું સિલિકોન ચિપ્સ બનાવવા અને એક્સાસ્કેલ કમ્પ્યુટિંગ સ્તરો સુધી પહોંચવા પર આધારિત છે.
  • આ પ્રગતિ વિકસિત ભારત 2047 ના લક્ષ્યોને પ્રાપ્ત કરવા માટેની ચાવી છે.

પ્રિલિમ્સ ફોકસમાં: સુપરકમ્પ્યુટિંગ શરતો

  • પિટાફ્લોપ્સ (PF): કમ્પ્યુટિંગ ઝડપનું માપ જે પ્રતિ સેકન્ડ એક ક્વોડ્રિલિયન ફ્લોટિંગ-પોઇન્ટ ઓપરેશન્સ જેટલું છે.
  • એક્સાસ્કેલ કમ્પ્યુટિંગ: કમ્પ્યુટિંગનું સર્વોચ્ચ સ્તર, પ્રતિ સેકન્ડ ક્વિન્ટિલિયન ગણતરીઓ કરે છે.
  • PARAM સિરીઝ: C-DAC દ્વારા વિકસિત સ્વદેશી સુપરકમ્પ્યુટર્સનું કુટુંબ.
  • નેશનલ નોલેજ નેટવર્ક (NKN): ભારતના સંશોધન અને શૈક્ષણિક સંસ્થાઓને જોડતું હાઇ-સ્પીડ નેટવર્ક.