Daily Answer Writing
23 February 2022

​​​​​​Q. Give an account of the growth and development of High performance computing technology in India. What are the advantages of  National Super Computing Mission (NSM) in this regard? (250 words)

प्रश्न. भारत में उच्च प्रदर्शन वाले कंप्यूटिंग प्रौद्योगिकी के विकास और विकास के बारे में बताइए  इस संबंध में राष्ट्रीय सुपर कंप्यूटिंग मिशन (एनएसएम) से क्या लाभ है, उसके बारे में बताइए ? (250 शब्द)

Source: https://pib.gov.in/PressReleasePage.aspx?PRID=1800356

GS3: Science & Tech


IntroductionHigh performance computing(HPC) an array of computers that can deliver much higher performance than one could get out of a typical desktop computer or workstation in order to solve large problems in science, engineering, or business.

 India is fast evolving as a frontrunner in high power computing with the National Super Computing Mission (NSM) with Supercomputing infrastructure already installed in 10 premier institutions like IITs, IISc and benefitting researchers from several other institutions too.

 

A series of HPCs being developed in India under National Supercomputing Mission (NSM)

    • National Supercomputing Grid: It comprises of more than 70high performance computing facilities across these institutions connected through NKN.A Network of supercomputers with cumulative capacity of 45 PF will be installed in academic and research institutions of National importance by 2022:
    • National Knowledge Network(NKN): a multi-gigabit pan-India network which facilitates the development of India’s communications infrastructure, stimulates research and creates next generation applications and services. It aims to connect all universities, research institutions, libraries, laboratories, healthcare & agricultural institutions across the country. It enables sharing of scientific databases and remote access to advanced research facilities. The leading mission oriented agencies in the fields of nuclear, space and defence research are also part of NKN.
    • Convergence of HPC & AI: A 200 AI PF Artificial Intelligence supercomputing system created and installed in C-DAC can handle incredibly large-scale AI workloads, increasing the speed of computing-related to AI several times. PARAM Siddhi - AI, the high-performance computing-artificial intelligence (HPC-AI) supercomputer, has achieved global ranking of 62 in the TOP 500 most powerful supercomputer systems in the world, released on 16th November 2020. 
    • To expand the activities of the HPC training: four NSM Nodal Centres for training in HPC and AI have been established at IIT Kharagpur, IIT Madras, IIT Goa, and IIT Palakkad. These centres have also conducted online training programs in HPC, AI, and other areas.
    • To study and predict weather patterns - Two machines are being installed at two government institutes(MoES)
      • Pratyush HPC facility at IITM(tropical Metrology), Pune; which is India's Fastest multi Petaflop HPC, and
      • Mihir facility at the National Centre for Medium Range Weather Forecast.
    • Going ahead, design and development of indigenous server nodes, interconnect switch, storage, and system software stack for next generation of High-Performance Computing (HPC) systems has been initiated with 85% indigenous manufacturing. This includes India’s first indigenous server platform called ‘Rudra’, which can meet the HPC requirements of all governments and PSUs as well as the strategic needs of the country.
    • next-generation indigenous HPC interconnect called “Trinetra” has been designed and developed in the country for efficient inter-node communication between compute nodes. This will help improve power efficiency and also support large-scale systems.
    • PARAM Shivay, the first supercomputer assembled indigenously, was installed in IIT (BHU), followed by PARAM Shakti, PARAM Brahma, PARAM Yukti, PARAM Sanganak at IIT-Kharagpur IISER, Pune, JNCASR, Bengaluru and IIT Kanpur, IIT Hyderabad, NABI Mohali, CDAC Bengaluru respectively.

 

Advantages of NSM:

    • Developing Self reliance: It will firm up indigenous capability of developing supercomputers. Currently, part of India's supercomputing demand is being imported from abroad, and part built indigenously, the latter being increased with time.
    • Empowering academia and research: This mission will provide access to High-Performance Computing (HPC) Facilities to 100 several institutions and more than thousands of active researchers, academicians working through Nation Knowledge Network (NKN) - the backbone for supercomputing systems.
    • Creating next generation of supercomputer experts by training more than 11,000 HPC aware manpower and faculties for meeting challenges of development of these applications. For example PARAM Shavak is specially deployed to provide training.
    • It will meet the increasing computational demands of academia, researchers, MSMEs, and startups in areas like oil exploration, flood prediction as well as genomics, and drug discovery.
    • It will improve weather forecasts and extended range forecasts. It will also predict cyclones and tsunami accurately, with more lead time. It will also help those dependent on agriculture, hydrology and power sectors.
    • Improve India's ranking in super computing.
    • Empowering Industry: Powered by the NSM, India’s network of research institutions, in collaboration with the industry, is scaling up the technology and manufacturing capability to make more and more parts in India, taking indigenous manufacturing to 85%.

 

Conclusion:  To empower national academic and R&D institutions by installing a vast supercomputing grid comprising of more than 70 high-performance computing facilities, the national supercomputing mission(NSM) is a truly a milestone in India's technological advancement.

 


परिचयउच्च प्रदर्शन संगणना (एचपीसी) कंप्यूटरों की एक सरणी है जो विज्ञान, इंजीनियरिंग या व्यवसाय में बड़ी समस्याओं को हल करने के लिए एक विशिष्ट डेस्कटॉप कंप्यूटर या वर्कस्टेशन से बहुत अधिक प्रदर्शन प्रदान कर सकती है।

 आईआईटी, आईआईएससी जैसे 10 प्रमुख संस्थानों में पहले से स्थापित सुपरकंप्यूटिंग बुनियादी ढांचे के साथ राष्ट्रीय सुपर कंप्यूटिंग मिशन (एनएसएम) के साथ भारत उच्च शक्ति कंप्यूटिंग में एक अग्रणी के रूप में तेजी से विकसित हो रहा है और कई अन्य संस्थानों के शोधकर्ताओं को भी लाभान्वित कर रहा है।

 

राष्ट्रीय सुपरकंप्यूटिंग मिशन (एनएसएम) के तहत भारत में एचपीसी की एक श्रृंखला विकसित की जा रही है।

  • राष्ट्रीय सुपरकंप्यूटिंग ग्रिड: इसमें एनकेएन(NKN) के माध्यम से जुड़े इन संस्थानों में 70 से अधिक उच्च प्रदर्शन कंप्यूटिंग सुविधाएं शामिल हैं। 2022 तक राष्ट्रीय महत्व के शैक्षणिक और अनुसंधान संस्थानों में 45 पीएफ की संचयी क्षमता वाले सुपर कंप्यूटरों का एक नेटवर्क स्थापित किया जाएगा।
  • राष्ट्रीय ज्ञान नेटवर्क (एनकेएन): बहु-गीगाबिट अखिल भारतीय नेटवर्क जो भारत के संचार बुनियादी ढांचे के विकास की सुविधा प्रदान करता है, अनुसंधान को प्रोत्साहित करता है और अगली पीढ़ी के अनुप्रयोगों और सेवाओं का निर्माण करता है। इसका उद्देश्य देश भर के सभी विश्वविद्यालयों, अनुसंधान संस्थानों, पुस्तकालयों, प्रयोगशालाओं, स्वास्थ्य देखभाल और कृषि संस्थानों को जोड़ना है। यह वैज्ञानिक डेटाबेस को साझा करने और उन्नत अनुसंधान सुविधाओं तक दूरस्थ पहुंच को सक्षम बनाता है। परमाणु, अंतरिक्ष और रक्षा अनुसंधान के क्षेत्र में अग्रणी मिशन उन्मुख एजेंसियां ​​भी एनकेएन का हिस्सा है।
  • एचपीसी और एआई का अभिसरण: सी-डैक में निर्मित और स्थापित 200 एआई पीएफ(AI PF) आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस सुपरकंप्यूटिंग सिस्टम अविश्वसनीय रूप से बड़े पैमाने पर एआई वर्कलोड को संभाल सकता है, जिससे एआई से संबंधित कंप्यूटिंग की गति कई गुना बढ़ जाती है। परम सिद्धि - एआई, उच्च प्रदर्शन कंप्यूटिंग-कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एचपीसी-एआई) सुपरकंप्यूटर, ने 16 नवंबर 2020 को जारी दुनिया के शीर्ष 500 सबसे शक्तिशाली सुपरकंप्यूटर सिस्टम में 62वीं वैश्विक रैंकिंग हासिल की है।
  • एचपीसी प्रशिक्षण की गतिविधियों का विस्तार करने के लिए: एचपीसी और एआई में प्रशिक्षण के लिए चार एनएसएम नोडल केंद्र आईआईटी खड़गपुर, आईआईटी मद्रास, आईआईटी गोवा और आईआईटी पलक्कड़ में स्थापित किए गए हैं। इन केंद्रों ने एचपीसी, एआई और अन्य क्षेत्रों में ऑनलाइन प्रशिक्षण कार्यक्रम भी आयोजित किए है।
  • मौसम के पैटर्न का अध्ययन और भविष्यवाणी करने के लिए - दो सरकारी संस्थानों (एमओईएस)  में दो मशीनें स्थापित की जा रही हैं
    • IITM (उष्णकटिबंधीय मेट्रोलॉजी), पुणे में प्रत्यूष एचपीसी सुविधा; जो भारत का सबसे तेज़ मल्टी पेटाफ्लॉप एचपीसी है, और
    • मध्यम दूरी के मौसम पूर्वानुमान के, राष्ट्रीय केंद्र में मिहिर की सुविधा।
  • आगे बढ़ते हुए, उच्च प्रदर्शन कंप्यूटिंग (एचपीसी) प्रणालियों की अगली पीढ़ी के लिए स्वदेशी सर्वर नोड्स, इंटरकनेक्ट स्विच, स्टोरेज और सिस्टम सॉफ्टवेयर स्टैक का डिजाइन और विकास 85% स्वदेशी विनिर्माण के साथ शुरू किया गया है। इसमें भारत का पहला स्वदेशी सर्वर प्लेटफॉर्म 'रुद्र' शामिल है, जो सभी सरकारों और सार्वजनिक उपक्रमों की एचपीसी आवश्यकताओं के साथ-साथ देश की रणनीतिक जरूरतों को पूरा कर सकता है।
  • कंप्यूट नोड्स के बीच कुशल इंटर-नोड संचार के लिए देश में "त्रिनेत्र" नामक एक अगली पीढ़ी के स्वदेशी एचपीसी इंटरकनेक्ट को डिजाइन और विकसित किया है। यह बिजली दक्षता में सुधार करने में मदद करेगा और बड़े पैमाने पर सिस्टम का भी समर्थन करेगा।
  • परम शिवाय, स्वदेशी रूप से बनाये गए पहले सुपर कंप्यूटर, आईआईटी (बीएचयू) में स्थापित किए गए थे, इसके बाद क्रमशः आईआईटी-खड़गपुर आईआईएसईआर, पुणे, जेएनसीएएसआर, बेंगलुरु और आईआईटी कानपुर, आईआईटी हैदराबाद, नबी मोहाली, सीडीएसी बेंगलुरु में परम शक्ति,  परम ब्रह्मा, परम युक्ति, परम संगनक का स्थान था।

 

NSM के लाभ:

  • आत्मनिर्भरता का विकास: यह सुपर कंप्यूटर विकसित करने की स्वदेशी क्षमता को मजबूत करेगा। वर्तमान में, भारत की सुपरकंप्यूटिंग मांग का एक हिस्सा विदेशों से आयात किया जा रहा है, और कुछ हिस्सा स्वदेशी रूप से बनाया जा रहा है, बाद वाले को समय के साथ बढ़ाया जा रहा है।
  • अकादमिक और अनुसंधान को सशक्त बनाना: यह मिशन सुपरकंप्यूटिंग सिस्टम के लिए रीढ़ है -और  राष्ट्र ज्ञान नेटवर्क (एनकेएन) के माध्यम से काम कर रहे 100 से अधिक संस्थानों और हजारों से अधिक सक्रिय शोधकर्ताओं, शिक्षाविदों को उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग (एचपीसी) सुविधाओं तक पहुंच प्रदान करेगा।
  • इन अनुप्रयोगों के विकास की चुनौतियों का सामना करने के लिए 11,000 से अधिक एचपीसी जागरूक जनशक्ति और संकायों को प्रशिक्षित करके सुपर कंप्यूटर  विशेषज्ञों की अगली पीढ़ी का निर्माण किया जा सकता है। उदाहरण के लिए  परम शवक विशेष रूप से प्रशिक्षण प्रदान करने के लिए तैनात किया गया है।
  • यह तेल की खोज, बाढ़ की भविष्यवाणी के साथ-साथ जीनोमिक्स और दवा की खोज जैसे क्षेत्रों में शिक्षाविदों, शोधकर्ताओं, एमएसएमई और स्टार्टअप्स की बढ़ती कम्प्यूटेशनल मांगों को पूरा करेगा।
  • यह मौसम के पूर्वानुमान और विस्तारित सीमा पूर्वानुमानों में सुधार करेगा। यह अधिक समय के साथ चक्रवातों और सुनामी की भी सटीक भविष्यवाणी करेगा। यह कृषि, जल विज्ञान और बिजली क्षेत्रों पर निर्भर लोगों की भी मदद करेगा।
  • सुपर कंप्यूटिंग में भारत की रैंकिंग में सुधार
  • सशक्तीकरण उद्योग: एनएसएम द्वारा संचालित, उद्योग के सहयोग से अनुसंधान संस्थानों का भारत का नेटवर्क, भारत में अधिक से अधिक भागों को बनाने के लिए प्रौद्योगिकी और विनिर्माण क्षमता को बढ़ा रहा है, जिससे स्वदेशी विनिर्माण 85% हो गया है।

 

निष्कर्ष: 70 से अधिक उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग सुविधाओं से युक्त एक विशाल सुपरकंप्यूटिंग ग्रिड स्थापित करके राष्ट्रीय शैक्षणिक और अनुसंधान एवं विकास संस्थानों को सशक्त बनाने के लिए, राष्ट्रीय सुपरकंप्यूटिंग मिशन (एनएसएम) वास्तव में भारत की तकनीकी प्रगति में एक मील का पत्थर है।

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