तंत्रकारण : २+ २ = किती नव्हे, कसे?

लष्करी पातळीवर सोव्हिएतच्या पीछेहाटीची ही सुरुवात होती. इथून पुढे अॅनालॉग पद्धती कालबाह्य होऊन संगणकांचा उदय झाला आणि डिजिटल जग अवतरले. गेल्या काही वर्षांतील जागतिक राजकारणाचा रोख पाहिल्यास व्यापार युद्धे, तंत्रज्ञानाची प्राथमिकता, निर्बंध, साखळी पुरवठा, कच्च्या मालावर नियंत्रणाची स्पर्धा आदी गोष्टींच्या मुळाशी डिजिटलीकरण आहे हे सहज लक्षात येईल. मात्र आधीच प्रस्थापित झालेल्या व्यवस्थेत केवळ क्षमतावर्धनाचे प्रयोग करण्यापेक्षा संगणनाचे मार्गच बदलायचा प्रयत्न केला तर? या विचारातून सेमीकंडक्टरच्या पलीकडे पण क्वांटमउडीच्या अलीकडे असे संगणनाचे काही मार्ग विकसित करण्याचा प्रयत्न चालू आहे.

‘डिजिटल’ची मर्यादा

अॅनालॉग, ऑप्टिकल, मेम कम्प्युटिंग, रिव्हर्सिबल, स्टोकास्टिक, फ्लुइडिक, न्यूरोमॉर्फिक इत्यादी संगणनाच्या संकल्पना भौतिकशास्त्रातल्या फ्लुइड डायनॅमिक्सपासून थर्मोडायनॅमिक्सपर्यंतच्या तत्त्वांचा वापर करून कार्यक्षमता, गुप्तता आणि तज्ज्ञतेमध्ये क्रांतिकारक बदल करत आहेत. या तंत्रज्ञानांचा विकास प्रस्थापित वर्चस्व व्यवस्थेला आव्हाने देऊन सामग्रीवर नियंत्रण, अल्गोरिदमिक सार्वभौमत्व आणि ऊर्जा वर्चस्व ही नवी शक्ती परिभाषित करत आहेत.

पारंपरिक डिजिटल यंत्रणा या ‘वॅन न्यूमनचे आरेखन’ आणि ‘मूरचा नियम’ या दोन तत्त्वांवर काम करते. सुलभीकरणासाठी आपण एखादी डिजिटल व्यवस्था म्हणजे एक मोठा कारखाना आहे असे मानू. न्यूमनच्या नियमाप्रमाणे कारखान्यामध्ये एकच असेंब्ली लाइन आणि एकच गोदाम आहे. या गोदामातून लाइनपर्यंत वाहतूक करण्यासाठी एकच ट्रक आहे. आता जेवढ्या वेळा उत्पादन करायचे असेल तेवढ्या वेळा ट्रकला ये-जा करावी लागते. म्हणजे ट्रक वाहतूक करेपर्यंत वाहतुकीचा मार्ग आणि प्रक्रिया केंद्र यांना विनाकारण ऊर्जा आणि वेळेची गुंतवणूक करावी लागेल. न्यूमनची मर्यादा डिजिटल व्यवस्थेमध्ये नेमक्या याच मर्यादेवर बोट ठेवून सांगते की, संगणकाची मेमरी आणि प्रक्रिया केंद्रे वेगळी असल्याने आणि एकावेळी केवळ एकच प्रक्रिया करण्याच्या सीपीयूच्या क्षमतेमुळे संगणकाच्या वेगावर मर्यादा येतात. उपरोक्त संगणन पद्धती या मर्यादांच्या पलीकडे जाऊन विचार करत आहेत. मूरचा नियम सांगतो की एका इंटिग्रेटेड सर्किटवरील ट्रान्झिस्टरची संख्या दर दोन वर्षांनी दुप्पट होईल. यातूनच ट्रान्झिस्टरचा आकार लहान व्हायला सुरुवात झाली. इतका की, ५ नॅनोमीटर हा सामान्य आकार झाला आहे. म्हणजेच या आकाराच्या विकासालाही आता मर्यादा येत आहेत. पुढची गोष्ट म्हणजे प्रचंड संगणनासाठी लागणारा वीज आणि पाण्याचा वापर! कृत्रिम बुद्धिमत्तेच्या अवतरणानंतर जगात संगणनाचे प्रमाण प्रचंड वाढले आहे. चॅटजीपीटीसारखी व्यासपीठे चार प्रश्नाला साधारणत: एक चमचा पाणी सर्व्हरच्या शीतकरणासाठी खर्ची घालतात. मात्र दररोज विचारल्या जाणाऱ्या अब्जावधी प्रश्नांमुळे हे प्रमाण डेन्मार्कइतक्या (लोकसंख्या सुमारे ६० लाख) देशाच्या रोजच्या पाणीवापराच्या चौपट होईल असा अंदाज आहे. तसेच या नावीन्यपूर्ण तंत्रज्ञानाच्या प्रशिक्षणासाठी प्रचंड विजेचा वापर होतो. या पार्श्वभूमीवर भू-राजकीय अनिवार्यता आणि न्यूमन आणि मूरच्या ओलांडून नव्या वाटा शोधणे ही निवड नसून निकड झाली आहे.

उद्याचे संगणन

आधुनिक ‘अॅनालॉग कम्प्युटिंग’, जे केवळ ‘० आणि १’ ऐवजी व्होल्टेज किंवा प्रेशरसारख्या निरंतर भौतिक चलांवर प्रक्रिया करते, ते आता एका प्रकारच्या शीतयुद्ध पुनरुज्जीवनाचा अनुभव घेत आहे. रशियाच्या झिरकॉनसारख्या हायपरसोनिक क्षेपणास्त्रांमध्ये सोव्हिएत-युगातील अॅनालॉग प्रणाली वापरल्यामुळे जॅमिंग विरहित मार्गदर्शन शक्य झाले आहे. ‘मिथिक एआय’सारखे अत्याधुनिक अॅनालॉग एआय चिप्स, डिजिटल चिप्सच्या तुलनेत केवळ ०.०१ टक्के ऊर्जा खर्च करतात. यामुळे ड्रोन्सचे थवे आणि आर्क्टिक सेन्सर ग्रिड्समध्ये क्रांती घडवली जात आहे. युक्रेनने २०२३ मध्ये रशियन जॅमिंग यंत्रणेला परतवण्यासाठी अॅनालॉग यंत्रणेचे पुनरुज्जीवन केले होते.

‘ऑप्टिकल कम्प्युटिंग’ हे प्रकाशीय भिंग आणि होलोग्रामद्वारे प्रतिमेवर प्रक्रिया करते. प्रकाशाच्या वापराने गणनाला अतुलनीय गुप्तता आणि वेग प्राप्त होतो. चीनचे ‘स्कायनेट’ निगराणी जाळे ऑप्टिकल को-रीलेटर्सचा वापर करून कोणताही डेटा ट्रान्सफर न करता १.५ अब्ज चेहऱ्यांचे एकाचवेळी स्कॅनिंग करते. सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे, ऑप्टिकल प्रोसेसर्स कोणतीही विद्युत-चुंबकीय पदचिन्हे मागे ठेवत नाही. याच वैशिष्ट्यांमुळे अमेरिकेच्या आरक्यू-१८० सारख्या स्टील्थ ड्रोनमध्ये अतिरिक्त गुप्ततेने भूप्रदेश सर्वेक्षण शक्य होते. युरोपियन युनियनचा ‘लिओनायडस प्रकल्प’ या संगणनाचा वापर अवकाशात करून हायरसोनिक क्षेपणास्त्रांचे ट्रॅकिंग सध्यापेक्षा २० पट सुधारण्याचे नियोजन करीत आहे. एकाच ऑप्टिकल को-रीलेटरद्वारे दर सेकंदाला १०० पेटापिक्सेल इतक्या प्रक्रिया केल्या जातात. एवढ्या प्रक्रियांसाठी १० दशलक्ष सामान्य जीपीयूना कामाला लावावे लागेल.

मेमकंप्युटिंग (मेमरी कम्प्युटिंग) हे मेंदूतील स्नायूसंदेशांची (न्यूरल सायनॅप्सेस) नक्कल करून कार्यक्षमतेत क्रांती घडवते. चीनच्या ‘ब्रेन प्रोजेक्ट’मध्ये अमेरिकेच्या जीपीयू निर्यात निर्बंधांना प्रभावहीन ठरवण्यासाठी मेमरिस्टर-आधारित न्यूरोमॉर्फिक चिप्सना प्राधान्य दिले जाते. त्सिंगहुआ विद्यापीठातील प्रोटोटाइप एनव्हिडियाच्या ‘ए-१०० चिप’ पेक्षा ४० पट वेगाने कामगिरी करू शकतात. मेमरिस्टर्ससाठी लागणारे टँटलम हे खनिज मुख्यत्वे संघर्षग्रस्त काँगोमधील खाणींतून मिळते. भविष्यातील वापर पाहून अमेरिकेने त्याचा साठा वापर करायला सुरुवात करून, २०२१ पासून त्याच्या किमती ३०० टक्क्यांनी वाढवल्या आहेत.

‘रिव्हर्सिबल कम्प्युटिंग’ हे माहिती नष्ट न करता सैद्धांतिकदृष्ट्या शून्य ऊर्जा वापरणारे तंत्रज्ञान असून ते पर्यावरण तंत्रज्ञान वर्चस्वाचे केंद्र बनत आहे. युरोपियन युनियनच्या ‘होरायझन युरोप’ प्रकल्पात डेटा केंद्रांचा ऊर्जा वापर कमी करण्यासाठी रिव्हर्सिबल सिलिकॉन फोटोनिक्सला निधी दिला आहे. २०३० पर्यंत एआयचा जागतिक वीजवापर एकूण विजेच्या १० टक्क्यांपर्यंत जाईल. लॉकहीड मार्टिनने २०२४ मध्ये चंद्रावर पाठवलेल्या प्रोटोटाइपमध्ये रिव्हर्सिबल प्रोसेसर्स प्रायोगिक तत्त्वावर वापरले आहेत.

‘स्टोकास्टिक कॉम्प्युटिंग’ हे संभाव्यतेवर आधारित बिटस्ट्रीम्सचा (उष्णता उत्सर्जनातील अनियमितता वगैरे) वापर करून इनपुटमध्ये चूक झाली तरीही आउटपुटमध्ये अचूकता राखते. रशियाची ‘एस-५००’ संरक्षण प्रणाली अवकाशातून होणाऱ्या विद्याुत चुंबकीय हल्ला आणि न्यूट्रॉनच्या माऱ्याला रोखण्यासाठी स्टोकास्टिक चिप्स वापरते. युक्रेनची ‘डेल्टा एआय’ प्रणाली जॅमिंगमध्येही रडारची अचूकता राखण्यासाठी याचा उपयोग करून त्रुटींची शक्यता ४० टक्क्यांवरून ०.२ टक्क्यांपर्यंत कमी घटवते. एकूणच स्टॉकस्टिक कम्प्युटिंग अनिश्चिततेच्या वातावरणात स्थिर आउटपुट द्यायला मदत करते. भविष्यात मानवी चुकांमुळे होणारे नुकसान टाळण्यासाठी या तंत्रज्ञानाची मोठी मदत होईल.

जैव रासायनिक क्षेत्रात ‘फ्लुइडिक कम्प्युटिंग’ हे सूक्ष्म नलिकांमधून द्रवाचे थेंब किंवा आयन्स यांवर प्रक्रिया करते. अमेरिकेच्या ‘मॉलेक्युलर इन्फॉर्मेटिक्स’ कार्यक्रमात जैव-सुरक्षा प्रयोगशाळांमध्ये फ्लुइडिक चिप्सद्वारे रोगजंतूचे केवळ तीन सेकंदात निदान करण्याची क्षमता विकसित करून जैवतंत्रज्ञान क्षेत्रात नव्या क्रांतीचे बीजारोपण होत आहे. निर्यात निर्बंधांवर उत्तर म्हणून इराणची ‘शहीद बाकेरी प्रयोगशाळा’ थ्रीडी -प्रिंटेड मायक्रोफ्लुइडिक्सद्वारे मज्जातंतू-विनाशक एजंट्स शोधणारी उपकरणे विकसित करत आहे.

डिजिटल युगात वर्चस्वाच्या नव्या वाटा शोधण्यासाठी केवळ अस्तित्वात असलेले ‘तंत्रज्ञान’ सुधारणे गरजेचे नाही तर ‘तंत्र-ध्यान’ सुधारणेही गरजेचे आहे. २+२ चे उत्तर किती एवढ्यापुरते हे गणित आता मर्यादित नाही. तर किती वेळात आणि कोणत्या प्रकारे हेदेखील भविष्याची दिशा ठरविणार आहे.

लेखक तंत्रज्ञान आणि राजकारण यांच्या अंत:संबंधाचे विद्यापीठीय संशोधक

phanasepankaj@gmail.com