सुपरकंप्यूटर | विज्ञान और प्रौद्योगिकी (Science & Technology) for UPSC CSE PDF Download

सुपरकंप्यूटरों की विशेषताएँ

• कई CPU: सुपरकंप्यूटर पारंपरिक कंप्यूटरों से भिन्न होते हैं क्योंकि इनमें आमतौर पर कई CPU होते हैं, प्रत्येक में प्रोग्राम निर्देशों को व्याख्यायित करने और गणितीय और तार्किक संचालन को सही क्रम में निष्पादित करने के लिए सर्किट होते हैं।
• भौतिक सीमाओं को पार करना: कई CPU का उपयोग सर्किट प्रौद्योगिकी की भौतिक सीमाओं के कारण आवश्यक है, क्योंकि इलेक्ट्रॉनिक संकेत प्रकाश की गति से तेज़ यात्रा नहीं कर सकते, जो संकेत संचरण और सर्किट स्विचिंग के लिए एक मौलिक गति सीमा निर्धारित करता है।
• सूक्ष्मकरण और शीतलन: इस गति सीमा के निकट पहुँचने के लिए, सुपरकंप्यूटर सर्किट घटकों के सूक्ष्मकरण, सर्किट बोर्डों को जोड़ने वाले तारों की लंबाई को घटाने, और नवीनतम शीतलन तकनीकों (जैसे कि क्रायोजेनिक तरल डूबाना) का उपयोग करते हैं ताकि ऑपरेटिंग तापमान को अनुकूलित किया जा सके।
• उच्च गति डेटा पुनर्प्राप्ति: सुपरकंप्यूटरों को उनके अत्यधिक उच्च गणनात्मक गति का समर्थन करने के लिए संग्रहीत डेटा और निर्देशों की त्वरित पुनर्प्राप्ति की आवश्यकता होती है। इसलिए, इनमें पर्याप्त भंडारण क्षमता और तेज़ इनपुट/आउटपुट क्षमताएँ होती हैं।

राष्ट्रीय सुपरकंप्यूटिंग मिशन (NSM)

शैक्षणिक और अनुसंधान संस्थानों को सशक्त बनाना: NSM का उद्देश्य भारत में राष्ट्रीय शैक्षणिक और अनुसंधान संस्थानों को सशक्त बनाना है, जिसमें 70 से अधिक उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग सुविधाओं का एक विशाल सुपरकंप्यूटिंग ग्रिड स्थापित करना शामिल है।

• नेटवर्क कनेक्टिविटी: ये सुपरकंप्यूटर राष्ट्रीय ज्ञान नेटवर्क (NKN) के माध्यम से राष्ट्रीय सुपरकंप्यूटिंग ग्रिड के जरिए आपस में जुड़े होंगे, जो शैक्षणिक संस्थानों और अनुसंधान प्रयोगशालाओं को उच्च गति नेटवर्क के माध्यम से जोड़ने वाला एक अन्य सरकारी कार्यक्रम है।
• मानव संसाधन विकास: NSM में एक अत्यधिक पेशेवर उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग (HPC) जागरूक कार्यबल का विकास शामिल है, जो इन सुपरकंप्यूटरों के लिए अनुप्रयोगों के विकास की चुनौतियों का सामना करने में सक्षम हो।
• अनुप्रयोग क्लस्टर: भारत का लक्ष्य ऐसे सुपरकंप्यूटरों का एक क्लस्टर बनाना है जो मौसम पूर्वानुमान, औषधि खोज और डेटा खनन जैसे अनुप्रयोगों के लिए समर्पित हो।

सुपरकंप्यूटरों की विशेषताएँ

सुपरकंप्यूटर के लाभ

• गणनात्मक शक्ति: सुपरकंप्यूटर बड़े और जटिल गणनाओं को हल करने में उत्कृष्ट होते हैं, जिससे वे कई प्रकार के वैज्ञानिक और तकनीकी अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त होते हैं।
• विशेषीकृत अनुप्रयोग: ये उन विशेष क्षेत्रों में उपयोग किए जाते हैं जिन्हें तीव्र और जटिल गणनाओं की आवश्यकता होती है।

सुपरकंप्यूटर के अनुप्रयोग

• जीव विज्ञान और चिकित्सा अनुसंधान: सुपरकंप्यूटर रोगों के निदान में मदद करते हैं और स्ट्रोक, मस्तिष्क की चोटों, और रक्त प्रवाह की समस्याओं पर अनुसंधान का समर्थन करते हैं।
• सैन्य और रक्षा: ये परमाणु विस्फोटों और हथियारों की बैलिस्टिक्स के लिए आभासी परीक्षण की अनुमति देते हैं।
• जलवायु अध्ययन: सुपरकंप्यूटर जलवायु पैटर्न का अध्ययन करने और समझने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
• विमानन उद्योग: ये पायलट प्रशिक्षण के लिए उड़ान सिमुलेटर के डिजाइन में मदद करते हैं।
• मौसम पूर्वानुमान: सुपरकंप्यूटर NOAA जैसे सिस्टम में मौसम की जानकारी इकट्ठा करते हैं जिससे सटीक पूर्वानुमान संभव होता है।
• डेटा माइनिंग: बड़ी कंपनियाँ मूल्यवान अंतर्दृष्टि निकालने के लिए सुपरकंप्यूटर का उपयोग करती हैं, जैसे कि बीमा कंपनियाँ।
• ऑटोमोबाइल सिमुलेशन: ये वाहन परीक्षण के लिए सिमुलेटेड वातावरण बनाते हैं, जिससे ग्राहक सूचित खरीदारी कर सकें।
• प्रदूषण नियंत्रण: सुपरकंप्यूटर वैज्ञानिक अनुसंधान के माध्यम से प्रदूषण स्तरों की भविष्यवाणी और कमी में मदद करते हैं, जिसमें धुंध शामिल है।

सुपरकंप्यूटर के नुकसान

• उच्च लागत: सुपरकंप्यूटर अत्यधिक महंगे होते हैं।
• स्थान की आवश्यकताएँ: इन्हें स्थापना के लिए काफी भौतिक स्थान की आवश्यकता होती है।
• सीमित अनुप्रयोगिता: ये व्यापक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त नहीं होते हैं और मुख्यतः विशेष कार्यों के लिए उपयोग किए जाते हैं।
• भौतिक परीक्षण को प्रतिस्थापित नहीं कर सकते: कुछ परिप्रेक्ष्यों में सुपरकंप्यूटर भौतिक परीक्षण को पूरी तरह से प्रतिस्थापित नहीं कर सकते।
• कौशल स्टाफ: इनके संचालन और रखरखाव के लिए कुशल प्रशिक्षित कर्मियों की आवश्यकता होती है।
• रखरखाव की तीव्रता: सुपरकंप्यूटर को नियमित रखरखाव की आवश्यकता होती है।
• वृहद डेटा भंडारण: ये विशाल डेटासेट को संभालने के लिए बड़े बाहरी संग्रहण पर निर्भर करते हैं।
• उच्च बिजली की खपत: सुपरकंप्यूटर की बिजली की आवश्यकताएँ बहुत अधिक होती हैं।
• शीतलन की चुनौतियाँ: एयर कंडीशनिंग के अलावा, इन्हें अक्सर संसाधन के दौरान उत्पन्न गर्मी के कारण जल शीतलन की आवश्यकता होती है।

भौतिक परीक्षण को प्रतिस्थापित नहीं कर सकते: सुपरकंप्यूटर कुछ परिप्रेक्ष्यों में भौतिक परीक्षण को पूरी तरह से प्रतिस्थापित नहीं कर सकते।

कौशल स्टाफ: इन्हें संचालन और रखरखाव के लिए कुशल प्रशिक्षित कर्मियों की आवश्यकता होती है।

शीतलन की चुनौतियाँ: एयर कंडीशनिंग के अलावा, इन्हें अक्सर संसाधन के दौरान उत्पन्न गर्मी के कारण जल शीतलन की आवश्यकता होती है।

जून 2021 के अनुसार, भारत में TOP500 सुपरकंप्यूटर सूची में 3 सिस्टम स्थित हैं।