Supercomputing in Pakistan
اعلی کارکردگی والا سپر کمپیوٹنگ پروگرام پاکستان میں 1980 کی دہائی کے وسط سے آخر تک شروع ہوا۔ سپر کمپیوٹنگ کمپیوٹر سائنس کا ایک حالیہ شعبہ ہے جس میں پاکستان نے ترقی کی ہے، جو جزوی طور پر ملک میں انفارمیشن ٹیکنالوجی کے دور کی ترقی سے کارفرما ہے۔ ذہین سپر کمپیوٹر پروگرام پر ترقی 1980 کی دہائی میں شروع ہوئی جب کری سپر کمپیوٹرز کی تعیناتی کو ابتدائی طور پر مسترد کر دیا گیا۔ پاکستان میں اس وقت استعمال ہونے والا تیز ترین سپر کمپیوٹر نیشنل یونیورسٹی آف سائنسز اینڈ ٹیکنالوجی نے اپنے ماڈلنگ اور تخروپن تحقیقی مرکز میں تیار اور میزبان کیا ہے۔ نومبر 2012 تک، ٹاپ 500 کی فہرست میں پاکستان کا کوئی سپر کمپیوٹر نہیں ہے۔ پس منظر سپر کمپیوٹنگ کی تحقیق اور ترقی میں پاکستان کی ابتدائی دلچسپی 1980 کی دہائی کے اوائل میں ملک کے کئی اعلی طاقت والے اداروں میں شروع ہوئی۔ اس دوران، پاکستان اٹامک انرجی کمیشن (پی اے ای سی) کے سینئر سائنس دان سب سے پہلے ہائی پرفارمنس کمپیوٹنگ پر تحقیق میں مصروف رہے، جبکہ فاسٹ نیوٹرون حسابات پر مشتمل درست اقدار کا حساب اور تعین کیا۔ سپر کمپیوٹر کی ترقی میں شامل ایک سائنسدان کے مطابق، پی اے ای سی کے سرکردہ سائنسدانوں کی ایک ٹیم نے طاقتور کمپیوٹرائزڈ الیکٹرانک کوڈز تیار کیے، اس نظام کو ڈیزائن کرنے کے لیے طاقتور اعلی کارکردگی والے کمپیوٹر حاصل کیے اور پہلا ڈیزائن تیار کیا جو ایٹم بم منصوبے کے حصے کے طور پر تیار کیا جانا تھا۔ تاہم، سب سے زیادہ نتیجہ خیز اور اہم تحقیق ماہر طبیعیات ایم ایس نے کی تھی۔ امداد اعظم یونیورسٹی کے انسٹی ٹیوٹ آف فزکس میں زوبیری۔ زوبیری نے اپنے پورے کیریئر میں کوانٹم کمپیوٹرز اور اعلی کارکردگی والے کمپیوٹنگ پر دو اہم کتابیں شائع کیں جو اس وقت دنیا بھر میں پڑھائی جاتی ہیں۔ 1980 اور 1990 کی دہائیوں میں، سپر کمپیوٹرز پر سائنسی تحقیق اور ریاضیاتی کام ریاضی دان ڈاکٹر تسنیم شاہ نے کہوٹا ریسرچ لیبارٹریز میں بھی کیا تھا جب وہ مونٹی کارلو طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے کمپیوٹیشنل ریاضی اور شماریاتی طبیعیات میں اضافی مسائل کو حل کرنے کی کوشش کر رہے تھے۔ 1990 کی دہائی میں، خان ریسرچ لیبارٹریز نے اپنی سائٹ پر سپر کمپیوٹر سسٹمز کا ایک سلسلہ تعینات کیا، جو اس وقت ملک کے پہلے تیز ترین کمپیوٹرز میں سے ایک بن گیا۔ سپر کمپیوٹرز میں تکنیکی درآمدات کو پاکستان کے ساتھ ساتھ ہندوستان کو بھی ہتھیاروں کی پابندی کی وجہ سے مسترد کر دیا گیا تھا، کیونکہ غیر ملکی طاقتوں کو خدشہ تھا کہ درآمدات اور سپر کمپیوٹنگ کی ترقی میں اضافہ ٹیکنالوجی کا دوہرا استعمال تھا اور اسے 1990 کی دہائی میں جوہری ہتھیار تیار کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا تھا۔ بش انتظامیہ کے دوران، امریکہ میں مقیم کمپنیوں کو انفارمیشن ٹکنالوجی پر مبنی منڈیوں کی ترقی میں مسابقتی میدان حاصل کرنے میں مدد کرنے کی کوشش میں، امریکی حکومت نے ان ضوابط میں نرمی کی جو اعلی کارکردگی والے کمپیوٹرز کو پاکستان اور چار دیگر تکنیکی طور پر ترقی پذیر ممالک کو برآمد کرنے پر لاگو ہوتے ہیں۔ نئے ضوابط نے ان ممالک کو سپر کمپیوٹر سسٹم درآمد کرنے کی اجازت دی جو 190,000 ملین نظریاتی آپریشنز فی سیکنڈ (ایم ٹی او پی ایس) کی رفتار سے معلومات پر کارروائی کرنے کے قابل تھے۔ پچھلی حد 85,000 ایم ٹی او پی ایس تھی۔ تنظیموں کی فہرست پاکستان میں سپر کمپیوٹرز سپر کمپیوٹنگ پروگرام یونیورسٹی آف ملاکنڈ نے سی سی ایم ایس ڈیپارٹمنٹ آف فزکس، یونیورسٹی آف ملاکنڈ میں سپر کمپیوٹر تیار کیا۔ یہ گریجویٹ طلباء، پی ایچ ڈی اسکالرز اور یو او ایم کے فیکلٹی ممبران کے ساتھ ساتھ دیگر تنظیموں کے محققین بھی بہت زیادہ استعمال کرتے ہیں۔ یہ 2016 سے کام کر رہا ہے اور اس کی کارکردگی اور ترتیب کی نگرانی لنک سے کی جا سکتی ہے: http://hpc.uom.edu.pk اس میں 2 سرور ہیڈ نوڈس کے طور پر استعمال ہوتے ہیں اور 24 مشینیں کمپیوٹ نوڈس کے طور پر استعمال ہوتی ہیں۔ یہ زیادہ تر مواد سائنس اور کیمسٹری کے محکموں کے محققین کے ذریعہ سیمولیشن اور ماڈلنگ کے لیے استعمال کیا گیا ہے۔ جی آئی کے انسٹی ٹیوٹ غلام عشق خان انسٹی ٹیوٹ آف انجینئرنگ سائنسز اینڈ ٹیکنالوجی (جی آئی کے آئی) کے پاس ملک کے قابل ذکر سپر کمپیوٹر پروگرام ہیں۔ اس سہولت کی مالی اعانت ڈائریکٹوریٹ آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی (ڈی او ایس ٹی)، حکومت خیبر پیشوا، پاکستان نے 2012 میں ڈاکٹر मसरور حسین کی نگرانی میں کی تھی۔ یہ نظام بالترتیب اوپن ایم پی، ایم پی آئی-2 اور سی یو ڈی اے وضاحتیں استعمال کرتے ہوئے مشترکہ میموری سسٹم، تقسیم شدہ میموری سسٹم اور ارے پروسیسنگ کے لیے ایک ٹیسٹ بیڈ فراہم کرتا ہے۔ یہ ایک کمپیوٹ پر مبنی پلیٹ فارم ہے اور مندرجہ ذیل ہارڈ ویئر اجزاء پر مشتمل ہے: فرنٹ نوڈ: 64 سی پی یو کور کے ساتھ ڈیل آر 815، 256 جی بی ریم، 1.8TB سیکنڈری میموری 3 کمپیوٹ نوڈز: ڈیل آر 715 ہر ایک 32 سی پی یو کور فی کمپیوٹ نوڈ کے ساتھ (کل 96)، 128 جی بی ریم فی کمپیوٹ نوڈ (کل 384 جی بی)، 600 جی بی سیکنڈری میموری/کمپیوٹ نوڈ (کل 1.8TB) 1024 جی پی یو کور کے ساتھ این وی آئی ڈی اے ٹیسلا ایم 2090 گرافیکل پروسیسنگ یونٹ (جی پی یو): اس سہولت کو متوازی کمپیوٹنگ کے ابھرتے ہوئے نمونے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے جو جی پی یو کو کمپیوٹنگ یونٹس کے طور پر استعمال کرتا ہے، جو فرنٹ نوڈ ڈیل پاور کنیکٹ 8024 سے منسلک ہوتا ہے۔ یہ فائبر چینلز سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے منسلک اداروں کے درمیان 10 جی بٹ/سیکنڈ کی بہت زیادہ ڈیٹا ٹرانسفر کی شرح فراہم کرتا ہے: ہارڈ ویئر پرت کو متوازی-کمپیوٹیشن کے قابل بنانے کے لیے، سینٹ او ایس پر راکس کلسٹر 6.1 (زمرد بوا) کو سی یو ڈی اے رول کامسیٹس کے ساتھ انسٹال اور ترتیب دیا گیا ہے۔ کامسیٹس انسٹی ٹیوٹ آف انفارمیشن ٹیکنالوجی (سی آئی آئی ٹی) متوازی کمپیوٹنگ اور کمپیوٹر کلسٹر سسٹم کے شعبوں میں تحقیق میں فعال طور پر شامل رہا ہے۔ 2004 میں سی آئی آئی ٹی نے تحقیقی مقاصد کے لیے ایک کلسٹر پر مبنی سپر کمپیوٹر بنایا۔ اس منصوبے کی مالی اعانت ہائر ایجوکیشن کمیشن آف پاکستان نے کی تھی۔ لینکس پر مبنی کمپیوٹنگ کلسٹر، جس کی جانچ کی گئی اور اصلاح کے لیے ترتیب دی گئی، نے 158 جی ایف ایل او پیز کی کارکردگی حاصل کی۔ کلسٹر کی پیکیجنگ مقامی طور پر ڈیزائن کی گئی تھی۔ اسلام آباد میں نیشنل یونیورسٹی آف سائنسز اینڈ ٹیکنالوجی (این یو ایس ٹی) نے پاکستان میں اب تک کی سب سے تیز رفتار سپر کمپیوٹنگ کی سہولت تیار کی ہے۔ سپر کمپیوٹر، جو یونیورسٹی کے ریسرچ سینٹر فار ماڈلنگ اینڈ سیمولیشن (آر سی ایم ایس) میں کام کرتا ہے، کا افتتاح ستمبر 2012 میں ہوا تھا۔ سپر کمپیوٹر میں متوازی کمپیوٹیشن کی صلاحیتیں ہیں اور اس کی کارکردگی 132 ٹیرا فلاپس فی سیکنڈ (یعنی۔ 132 ٹریلین فلوٹنگ پوائنٹ آپریشنز فی سیکنڈ)، جو اسے اس وقت پاکستان میں کام کرنے والا تیز ترین گرافکس پروسیسنگ یونٹ (جی پی یو) متوازی کمپیوٹنگ سسٹم بناتا ہے۔ اس میں ملٹی کور پروسیسرز اور گرافکس شریک پروسیسرز ہیں، جن کی انٹر پروسیس مواصلاتی رفتار 40 گیگا بائٹس فی سیکنڈ ہے۔ سسٹم کی دستیاب خصوصیات کے مطابق، کلسٹر ایک "66 NODE سپر کمپیوٹر پر مشتمل ہے جس میں 30,992 پروسیسر کور، 2 ہیڈ نوڈس (16 پروسیسر کور)، 32 ڈوئل کواڈ کور کمپیوٹر نوڈس (256 پروسیسر کور) اور 32 Nvidia کمپیوٹنگ پروسیسرز ہیں۔ ہر پروسیسر میں 960 پروسیسر کور (30,720 پروسیسر کور)، کیو ڈی آر انفینی بینڈ انٹرکنکشن اور 21.6 ٹی بی ایس اے این اسٹوریج ہوتی ہے۔ کے آر ایل 1990 کی دہائی میں کہوٹا ریسرچ لیبارٹریز (کے آر ایل) ملک کی پہلی سائٹ بن گئی اور کئی اعلی کارکردگی والے سپر کمپیوٹر اور متوازی کمپیوٹنگ سسٹم کا گھر بن گیا جو ریاضی دانوں کی ایک ٹیم نے اس سہولت پر نصب کیے تھے۔ ایک متوازی کمپیوٹیشنل فلوڈ ڈائنامکس (سی ایف ڈی) ڈویژن قائم کیا گیا تھا جو اعلی دباؤ کے تحت مواد کی حالت کی مشکل تفریق مساوات کا استعمال کرتے ہوئے بیرونی سطح سے اندرونی کور تک دھماکے کے اثرات میں شاک لہروں پر اعلی کارکردگی کے حسابات کرنے میں مہارت رکھتا تھا۔ کوہاٹ یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی نے کلسٹر کی خصوصیات کے ساتھ ایک سپر کمپیوٹر کی سہولت نصب کی۔ رفاہ انٹرنیشنل یونیورسٹی 22 جنوری 2016 کو اسلام آباد میں واقع رفاہ انٹرنیشنل یونیورسٹی نے اعلان کیا کہ ان کے انجینئروں کی ٹیم نے ایک سپر کمپیوٹر فن تعمیر تیار کیا ہے۔ یہ نظام سی یو ڈی اے، ایم پی آئی/ایل اے ایم، اوپن ایم پی، اوپن سی ایل اور اوپن اے سی سی پروگرامنگ ماڈلز کی حمایت کرتا ہے۔ یہ بڑے الگورتھم، عددی تکنیک، بگ ڈیٹا، ڈیٹا مائننگ، بائیو انفارمیٹکس اور جینومکس، کاروباری ذہانت اور تجزیات، آب و ہوا، اور موسم اور سمندر سے متعلق مسائل کو بھی حل کر سکتا ہے۔ یو سی ای آر ڈی پرائیویٹ لمیٹڈ نے پاکستان کا پہلا ایف پی جی اے سے چلنے والا سپر کمپیوٹر تجویز اور تیار کیا۔ 2019 میں یو سی ای آر ڈی کی ٹیم نے ایچ ای سی ٹیکنالوجی ڈیولپمنٹ فنڈ حاصل کیا ہے۔ پروجیکٹ "اسکیل ایبل ہیٹروجینیئس سپر کمپیوٹنگ سسٹم کی ترقی" کے لیے 16 ملین روپے