ભારતમાં ત્રણ નવી Super કોમ્પ્યુટીંગ સિસ્ટમોના તાજેતરના લોન્ચની ઉજવણી બે કારણોસર કરવામાં આવી હતી – કે કમ્પ્યુટિંગ ક્ષમતામાં વધારો રાષ્ટ્રીય સંભવિતતા સાથે સમકક્ષ હતો અને તે સ્વદેશી રીતે વિકસાવવામાં આવ્યો હતો.
ભારતીય Super કોમ્પ્યુટર શું કરે છે?
મુખ્યત્વે સંશોધન. વૈશ્વિક સ્તરે, Super કોમ્પ્યુટર્સનો સૌથી મોટો હિસ્સો ઔદ્યોગિક ક્ષેત્રમાં છે, પરંતુ સંશોધન માટે સૌથી શક્તિશાળી Super કોમ્પ્યુટર્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. તેઓ કોવિડ-19 દવાઓ વિકસાવવા, પરમાણુ વિસ્ફોટોનું અનુકરણ કરવા, બ્રહ્માંડના 13 અબજ-વર્ષના ઈતિહાસનું પુનઃનિર્માણ કરવાના માર્ગો શોધે છે – જે કરવા માટે સામાન્ય કોમ્પ્યુટર વર્ષો લે છે. Super કોમ્પ્યુટિંગના પ્રણેતા જેક ડોંગારાએ કહ્યું હતું તેમ, જો પૃથ્વી પર દરેક વ્યક્તિ પ્રતિ સેકન્ડે એક ગણતરી કરે, તો સૌથી ઝડપી Super કોમ્પ્યુટરને એક સેકન્ડમાં જે લાગે તે કરવા માટે ચાર વર્ષનો સમય લાગશે.
ભારતમાં, Super કોમ્પ્યુટર જે સંશોધન ક્ષેત્રો મદદ કરી રહ્યા છે તે સમાન છે – દવાની શોધ, આપત્તિ વ્યવસ્થાપન, આબોહવા પરિવર્તન, ખગોળશાસ્ત્ર, કોમ્પ્યુટેશનલ કેમિસ્ટ્રી, નવી સામગ્રી, એરક્રાફ્ટ એન્જિન વિશ્લેષણ, હાયપરસોનિક ફ્લાઇંગ વ્હીકલ વિશ્લેષણ, ગ્રીન એનર્જી ટેકનોલોજી. આમાંથી મોટાભાગની તાત્કાલિક, વ્યવહારુ મદદ થઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે આ વર્ષે માર્ચમાં સિક્કિમમાં જંગલમાં આગ લાગી હતી, ત્યારે IIT હૈદરાબાદ અને IIT ખડગપુરમાં Super કોમ્પ્યુટર પર ચાલતા સિમ્યુલેશન્સનું મોડેલિંગ કરવામાં આવ્યું હતું કે આગ કેવી રીતે ફેલાઈ શકે છે, જેનાથી 540 ચોરસ મીટરથી વધુ જંગલને બાળી શકાય છે.
આ નવીનતમ Super કમ્પ્યુટર શું કરે છે?
Super કોમ્પ્યુટર, PARAM રુદ્ર, આ વર્ષે સપ્ટેમ્બરમાં લોન્ચ કરવામાં આવ્યું હતું, PARAM નામની શ્રેણીનું નવીનતમ Super કોમ્પ્યુટર છે – જે 1991 માં લોન્ચ કરવામાં આવ્યું હતું, જે ભારતે Super કોમ્પ્યુટિંગ વિકસાવવા માટે શરૂ કર્યું હતું તેના ચાર વર્ષ પછી. (જ્યારે અમેરિકાએ તેના પરમાણુ શસ્ત્રોની ચિંતાઓને કારણે ભારત માટે બનાવેલા Super કોમ્પ્યુટરને ભારતમાં પ્રવેશવાની મંજૂરી આપવાનો ઇનકાર કર્યો હતો.)હાલમાં, દેશભરમાં ત્રણ પરમ રુદ્ર પ્રણાલી ચાલી રહી છે – દિલ્હી, કોલકાતા અને પુણેમાં.
એક સિસ્ટમ દિલ્હીમાં ઇન્ટર-યુનિવર્સિટી એક્સિલરેટર સેન્ટર (IUAC) માં છે, જે યુનિવર્સિટીઓ માટેનું એક સામાન્ય પરમાણુ સંશોધન કેન્દ્ર છે જે તે પ્રકારના ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચરમાં રોકાણ કરી શકતી નથી. તે સામગ્રી વિજ્ઞાન, રેડિયેશન બાયોલોજી, ન્યુક્લિયર ફિઝિક્સ, એક્સિલરેટર માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી, પ્લાઝમા સંશોધન અને ડિટેક્ટર ડેવલપમેન્ટમાં સંશોધન પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.
કોલકાતામાં એક એસએન બોઝ નેશનલ સેન્ટર ફોર બેઝિક સાયન્સમાં છે, જેનો હેતુ સામગ્રી વિજ્ઞાન, પૃથ્વી વિજ્ઞાન, રાસાયણિક અને જૈવિક વિજ્ઞાન, ઉચ્ચ ઉર્જા ભૌતિકશાસ્ત્ર, કોસ્મોલોજી અને એસ્ટ્રોફિઝિક્સમાં સંશોધન કરવાનો છે.
એક પુણેમાં નેશનલ સેન્ટર ફોર રેડિયો એસ્ટ્રોફિઝિક્સ ખાતે જાયન્ટ મીટરવેવ રેડિયો ટેલિસ્કોપ (GMRT) ખાતે છે. તેનો હેતુ ઝડપી રેડિયો વિસ્ફોટો માટે રીઅલ-ટાઇમ શોધ હાથ ધરવાનો છે, જેનો ઉપયોગ બ્રહ્માંડમાં પ્રલયની ઘટનાઓનો અભ્યાસ કરવા માટે થાય છે જેમ કે ન્યુટ્રોન તારાઓ અને પલ્સરનો જન્મ.
તો, વસ્તુઓ જે આપણે પહેલા કરી શક્યા નથી?
આમાંના બે નવીનતમ રુદ્ર Super કોમ્પ્યુટર્સ, દિલ્હી અને પુણેમાં, અત્યારે ભારતમાં સાતમા અને દસમા સૌથી ઝડપી Super કોમ્પ્યુટર છે.
દિલ્હીમાં એકમાં 650 સર્વર છે અને તે સેકન્ડ દીઠ 3 પેટાફ્લોપ્સ અથવા સેકન્ડમાં 3 મિલિયન બિલિયન ગણતરીના મહત્તમ પ્રદર્શન સાથે કાર્ય કરે છે.
પુણેમાં એક સેકન્ડમાં 1 પેટાફ્લોપ કરે છે, અને 100 સર્વર્સ ધરાવે છે. અને કોલકાતામાંના એકમાં 180 સર્વર છે, અને તે સેકન્ડમાં 838 ટેરાફ્લોપ કરે છે, અથવા દર સેકન્ડે 838,000 બિલિયન ગણતરીઓ કરે છે.
આ પ્રકારની સ્પીડ અને સ્કેલ એવી વસ્તુઓને શક્ય બનાવે છે જેને સામાન્ય કમ્પ્યુટિંગ સિસ્ટમ સરળતાથી હેન્ડલ કરી શકતી નથી. ઉદાહરણ તરીકે, દિલ્હીનું Super કોમ્પ્યુટર 36,000 પ્રીમિયમ લેપટોપની સમકક્ષ હેન્ડલ કરી શકે છે. વાસ્તવમાં, સંશોધકોએ પરંપરાગત કમ્પ્યુટિંગ સિસ્ટમ્સની મર્યાદાઓ દર્શાવી છે, જેનાથી આના જેવા Super કોમ્પ્યુટર્સનો જન્મ થયો છે. રુદ્ર Super કોમ્પ્યુટર્સ ખાસ આ સંસ્થાઓ માટે બનાવવામાં આવ્યા હતા કારણ કે તેઓએ જે કામ કરવાનું હતું તે જટિલ સિમ્યુલેશન ચલાવવાનું, મોટા ડેટાસેટ્સ પર પ્રક્રિયા કરવાનું અને જટિલ ગાણિતિક મોડલ્સને હલ કરવાનું હતું. IUAC માં કરવામાં આવેલ કાર્ય એક ઉપયોગી ઉદાહરણ છે. તેમાં પાર્ટિકલ એક્સિલરેટર છે. દરેક પ્રયોગ પછી નોંધપાત્ર કિરણોત્સર્ગ સંકટ છે. આ વિસ્તાર ઘણા દિવસો સુધી દુર્ગમ રહે છે. પ્રયોગો પણ મોટી માત્રામાં ઊર્જા વાપરે છે. સિમ્યુલેશનનો ઉપયોગ કરીને, IUAC ભૌતિક પ્રયોગોની સંખ્યા ઘટાડી શકે છે, રેડિયેશન એક્સપોઝર ઘટાડી શકે છે અને ઉર્જા બચાવી શકે છે – આ બધું દરેક પરીક્ષણની સફળતાનો દર વધારીને.
આપણે વૈશ્વિક સ્તરે ક્યાં છીએ?
ટોચના 500, વિશ્વના સૌથી ઝડપી Super કોમ્પ્યુટર્સનું વૈશ્વિક રેન્કિંગ દર્શાવે છે કે ભારત 21મા ક્રમે છે, જેમાં વર્ષના મધ્ય સુધીમાં ચાર Super કોમ્પ્યુટરનું અનાવરણ કરવામાં આવ્યું હતું.
સૌથી ઝડપી એરવાટા Super કોમ્પ્યુટર (8.5 પેટાફ્લોપ્સ પ્રતિ સેકન્ડ), વૈશ્વિક સ્તરે 110મા ક્રમે છે. PARAM શ્રેણીમાંથી બીજી એક, સિદ્ધિ-AI (4.6 પેટાફ્લોપ્સ પ્રતિ સેકન્ડ), 185માં ક્રમે છે. તે પછી ક્લાઈમેટ મોનિટરિંગ Super કોમ્પ્યુટર પ્રત્યુષ (3.76 પેટાફ્લોપ્સ પ્રતિ સેકન્ડ), 230મા ક્રમે અને મિહિર (2.57 પેટાફ્લોપ્સ પ્રતિ સેકન્ડ) 388મા ક્રમે છે. નોઈડામાં રહેલ મિહિર સિવાય અન્ય ત્રણ પૂણેમાં છે.
તે આપણા પ્રદર્શન કરતાં વધુ સારું કે ખરાબ છે?
2013માં વિશ્વના ટોચના 500 Super કોમ્પ્યુટર્સમાં ભારત પાસે 12 Super કોમ્પ્યુટર હતા, જે અત્યાર સુધીની સૌથી વધુ સંખ્યા છે. તે સમયે સૌથી ઝડપી ભારતીય Super કોમ્પ્યુટર 719 ટેરાફ્લોપ્સ પ્રતિ સેકન્ડની ઝડપે દોડી શકતું હતું.
યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ તે સમયે હતું, જેમ કે તે હવે છે, Super કોમ્પ્યુટર રેસમાં અગ્રેસર. 2013માં તેનું સૌથી ઝડપી Super કોમ્પ્યુટર લગભગ 17,600 ટેરાફ્લોપ પ્રતિ સેકન્ડ કરી શકે છે. તેનું સૌથી ઝડપી – અને વિશ્વનું સૌથી ઝડપી – Super કોમ્પ્યુટર, ફ્રન્ટિયર, એક સેકન્ડમાં 1,200 પેટાફ્લોપ્સથી વધુ કરી શકે છે. આ કામગીરીમાં 68 ગણો વધારો છે.
વધુમાં, વિશ્વ એક્ઝાફ્લોપ્સના સ્કેલ પર આગળ વધ્યું છે – 1,000 પેટાફ્લોપ્સ – જે 2022 માં તૂટી ગયું હતું.
આનો અર્થ એ છે કે, સંપૂર્ણ રીતે, ભારતીય Super કોમ્પ્યુટરોએ પ્રગતિ કરી છે, પરંતુ તે વૈશ્વિક પ્રગતિ સાથે ગતિ જાળવી શકી નથી. ભારત માત્ર 2003માં જ ટોચના 500ની યાદીમાં પ્રવેશ્યું હતું, જ્યારે તે 21મા ક્રમે હતું અને 2006 સુધીમાં છઠ્ઠા સ્થાને સર્વકાલીન ઉચ્ચ સ્તરે પહોંચ્યું હતું. હવે તે 21મા સ્થાને પાછો ફર્યો છે.
C-DAC ના ડાયરેક્ટર જનરલ અને ડિરેક્ટરે ધ્યાન દોર્યું કે હેતુ અને અભિગમમાં તફાવત છે: “ભારત વિવિધ એપ્લિકેશનો પર તેના Super કોમ્પ્યુટિંગ પ્રયાસો પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરી રહ્યું છે અને સામાજિક લાભની ઘણી સમસ્યાઓનું નિરાકરણ કરી રહ્યું છે.” જેમ કે, જીવન અને સંપત્તિને બચાવવા માટે પૂરની આગાહી, વાયુ પ્રદૂષણ અને અચાનક પૂરને સંબોધવા માટે આબોહવા વિશ્લેષણ, દવાની શોધ માટેના સાધનો, દવાના પુનઃઉપયોગ વગેરે.
તેમણે વધુમાં ઉમેર્યું, “વર્તમાન ઉદ્દેશ્ય વૈશ્વિક રેન્કિંગનો પીછો કરવાને બદલે આ એપ્લિકેશન સંશોધન ક્ષેત્રો માટે જરૂરી ગણતરીઓ પ્રદાન કરવાનો છે.
વધુમાં, NSM દેશભરની મોટી શૈક્ષણિક સંસ્થાઓમાં વિવિધ ક્ષમતાના Super કોમ્પ્યુટર્સ સ્થાપિત કરવા માટે વિતરિત અભિગમ અપનાવે છે, પરંતુ કેટલીક મોટી સિસ્ટમો સ્થાપિત કરવાને બદલે. તેનો ઉદ્દેશ્ય મુખ્યત્વે સમગ્ર દેશમાં વિદ્યાર્થીઓ અને સંશોધકોને જોડવાનો અને તેમને કોમ્પ્યુટરની ઍક્સેસ પ્રદાન કરવાનો છે. “આ એપ્લિકેશન-સંચાલિત અભિગમ હંમેશા ટોપ 500 સૂચિમાં શામેલ થવાની આવશ્યકતાઓને અનુરૂપ ન હોઈ શકે.”
તો શું આપણે હવે ‘સ્વદેશી’ છીએ
રુદ્ર સિસ્ટમ “લગભગ 50% સ્વદેશી” છે, C-DAC અધિકારીઓએ જણાવ્યું હતું. ભારત સર્વર ડિઝાઇન કરે છે અને તેનું ઉત્પાદન કરે છે, અને નેટવર્કિંગ ઘટકોને અન્યત્રથી સ્ત્રોત કરે છે.
“ભારતીય સંદર્ભમાં, સ્વદેશી રીતે વિકસિત રુદ્ર Super કોમ્પ્યુટરનો અર્થ એ છે કે ડિઝાઇન, ઉત્પાદન, સોફ્ટવેર અને ઈન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચરનો નોંધપાત્ર હિસ્સો ભારતમાં જ વિકસિત અને ઉત્પન્ન થાય છે,” તેમણે કહ્યું. “Super કોમ્પ્યુટરમાં, કમ્પ્યુટ નોડ્સ વાસ્તવિક ગણતરીઓ કરે છે. રુદ્ર Super કોમ્પ્યુટરમાં, આ કોમ્પ્યુટ નોડ્સ ભારતમાં સ્વદેશી રીતે ડિઝાઇન, વિકસિત અને ઉત્પાદિત છે. જો કે, કેટલાક નિર્ણાયક ઘટકો જેમ કે હાઇ-એન્ડ પ્રોસેસર્સ, ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ અને મેમરી હજુ પણ આયાત કરવામાં આવી રહી છે. આગળનું પગલું 90% સ્વદેશીકરણ છે, જેના માટે સ્વદેશી પ્રોસેસર્સ અને અન્ય સબસિસ્ટમના વિકાસની શરૂઆત કરવામાં આવી છે.
શું આ ખર્ચને નીચે રાખે છે?
તેથી, રુદ્ર Super કોમ્પ્યુટર સર્વર્સ ભારતમાં ડિઝાઇન અને ઉત્પાદિત કરવામાં આવ્યા હતા. C-DACના અધિકારીઓએ જણાવ્યું હતું કે ભારતનો ઉત્પાદન ખર્ચ અન્ય ઘણા દેશો કરતાં સામાન્ય રીતે ઓછો છે. (સરકારી પ્રોત્સાહનો પણ મદદ કરે છે.) ઉપરાંત, સર્વર ગોઠવણીઓ એવી રીતે ઑપ્ટિમાઇઝ કરવામાં આવે છે કે જે ખર્ચને ઓછો રાખે છે. સામાન્ય સર્વર્સમાં ઘણી વાર એવી સુવિધાઓ શામેલ હોય છે જે ચોક્કસ કાર્યો માટે જરૂરી નથી. તે કટ દૂર કરવાની કિંમત પણ છે. અંતે, C-DAC અધિકારીઓએ સોફ્ટવેર સ્ટેક તરફ ધ્યાન દોર્યું – તેમાંથી મોટાભાગનો ઓપન સોર્સ ટૂલ્સ અને એપ્લિકેશન પર આધારિત છે. આ કોમર્શિયલ અથવા પ્રોપ્રાઈટરી સૉફ્ટવેરની જરૂરિયાત ઘટાડે છે, જે એક બચત પણ છે.
આ બધાનો અર્થ એ છે કે ત્રણ રુદ્ર Super કોમ્પ્યુટરની સંયુક્ત કિંમત રૂ. 130 કરોડ હતી, જે અત્યારે લગભગ $15.5 મિલિયન છે. ફ્રન્ટિયર, વિશ્વનું સૌથી ઝડપી Super કોમ્પ્યુટર, જેની કિંમત લગભગ $600mn છે. બજેટ ટેક્નોલોજી સાથે ચીનના સૌથી ઝડપી Super કોમ્પ્યુટર, સનવે તાઈહુલાઈટની કિંમત લગભગ $270mn છે.
