மருத்துவ உலகில் நிகழப்போகும் பிரம்மாண்ட புரட்சியும் இந்தியாவின் நிலையும் – சிறப்புப் பார்வை

ஸ்ரீ காளீஸ்வரர் செ,

இயற்பியல், கணினி அறிவியல் மற்றும் மருத்துவத் துறைகளின் சங்கமமாக உருவெடுத்துள்ள குவாண்டம் கணினி (Quantum Computing) தொழில்நுட்பம், மனித குலத்தின் சுகாதார அமைப்பையும் நோய் தடுப்பு முறைகளையும் வேரிலிருந்து மாற்றியமைக்கும் ஒரு பிரம்மாண்டமான தொழில்நுட்பப் புரட்சியின் தொடக்கப் புள்ளியில்  நம்மை கொண்டு வந்து நிறுத்தியுள்ளது.

தற்போது உள்ள டிஜிட்டல் வகையிலான சூப்பர் கணினிகளால் பல ஆண்டுகள் கணக்கிட வேண்டிய சிக்கலான உயிரியல் மூலக்கூறு அமைப்புகளை, சில வினாடிகளில் கணக்கிட்டு முடிக்கும் ஆற்றல் குவாண்டம் கணினிகளுக்கு உண்டு. இந்தத் தொழில்நுட்பம் மருத்துவத் துறையில் ஏற்படுத்தவுள்ள மாற்றங்கள், உலகளவில் தயாரிக்கப்பட்டுள்ள குவாண்டம் கணினிகள் மற்றும் இதில் இந்தியாவின் தற்போதைய நிலை குறித்த விரிவான  தொகுப்பு இதோ.

இயற்பியலும் மருத்துவமும் சங்கமிக்கும் விந்தை டிஜிட்டல் கணினிகள் தகவல்களை பிட்கள் (ஙிவீts – 0 அல்லது 1) வடிவில் சேமித்து கணக்கிடுகின்றன. ஆனால், குவாண்டம் கணினிகள் குவாண்டம் இயற்பியலின் அடிப்படை விதிகளான ‘மேற்பொருந்துதல்’  மற்றும் ’ஒருங்கிணைந்த நிலை’ ஆகிய பண்புகளைப் பயன்படுத்தி க்யூபிட்கள் மூலம் இயங்குகின்றன.

மனித உடலில் நிகழும் புரதச் சேர்க்கை  மரபணு வெளிப்பாடுகள் மற்றும் மூலக்கூறுகளின் இடையீடுகள் அனைத்துமே குவாண்டம் இயற்பியல் விதிகளின்படியே நடைபெறுகின்றன. எனவே, ஒரு மருந்து மூலக்கூறு மனித செல்லுடன் எவ்வாறு வினைபுரிகிறது என்பதை வழக்கமான கணினிகளால் துல்லியமாக கணிக்க முடிவதில்லை. குவாண்டம் இயற்பியலையும் கணினி அறிவியலையும் மருத்துவத்தோடு இணைக்கும்போது, இயற்கையின் இந்த நுட்பமான மூலக்கூறு வினைகளை கணினித் திரையிலேயே துல்லியமாக உருவகப்படுத்த முடிகிறது.

துல்லியமான மருத்துவ முறைகளில்  பாய்ச்சல்

தற்போதைய மருத்துவ முறையில், ஒரு குறிப்பிட்ட நோய்க்கு உலகளவில் ஒரே வகையான மருந்துகளே வழங்கப்படுகின்றன. ஆனால், ஒவ்வொரு மனிதனின் மரபணு அமைப்பும் (DNA) முற்றிலும் தனித்துவமானது.

தனிநபர் சார்ந்த மருந்துகள்: குவாண்டம் கணினிகள் ஒரு மனிதனின் முழுமையான மரபணு வரிசையை சில நிமிடங்களில் பகுப்பாய்வு செய்து, அவரின் உடலமைப்பிற்கு 100% பொருத்தமான, பக்கவிளைவுகள் இல்லாத துல்லியமான மருந்துகளை வடிவமைக்க உதவும்.

துல்லியமான மருந்தளவு: நோயாளியின் வளர்சிதை மாற்றம் மற்றும் மரபணு அமைப்பைக் கொண்டு, மருந்து அளவை (Dosage) மிகத் துல்லியமாக தீர்மானிக்க முடியும்.

மரபணு சிகிச்சை கிரிஸ்பர்’ (CRISPR) போன்ற மரபணு எடிட்டிங் நுட்பங்களில் எந்த இடத்தில் மாற்றம் செய்தால் நோய் குணமாகும் என்பதை ஆபத்தில்லாமல் கணினியிலேயே சோதித்துப் பார்க்க குவாண்டம் கணினிகள் வழிவகுக்கின்றன.

முதல்நிலை நோய் கண்டறிதலில் புதிய யுகம்

நோய் முற்றிய நிலைக்குப் பின் சிகிச்சையளிப்பதை விட, அது தொடங்கும் ஆரம்பக் கட்டத்திலேயே கண்டறிவது உயிரைக் காக்கும் முக்கிய காரணியாகும். குவாண்டம் கணினிகள் மற்றும் குவாண்டம் உணர்விகள்  இதில் பெரும் புரட்சியை ஏற்படுத்தவுள்ளன:

மூலக்கூறு மட்டத்திலான ஆய்வு: புற்றுநோய் அல்லது நரம்பியல் நோய்கள் தொடங்குவதற்கு முன்பே, இரத்தத்தில் தோன்றும் மிகச் சிறிய மூலக்கூறு மாற்றங்களை குவாண்டம் உணர்விகளால் கண்டறிய முடியும்.

மேம்பட்ட இமேஜிங் நுட்பங்கள்: எம்.ஆர்.ஐ (MRI) மற்றும் சி.டி (CT) ஸ்கேன்களின் தெளிவுத்திறனை குவாண்டம் தொழில்நுட்பம் பல மடங்கு உயர்த்தும். இதனால் உடலின் ஆழத்திலுள்ள மிகச்சிறிய திசு மாற்றங்களையும் ஆரம்ப நிலையிலேயே அடையாளம் காண இயலும்.

முன்கணிப்பு மாதிரிகள்: மருத்துவ வரலாறுகள் மற்றும் மரபணு தரவுகளைக் கொண்டு, ஒரு நபருக்கு எதிர்காலத்தில் என்ன நோய் வரக்கூடும் என்பதை முன்னரே கணித்துத் தடுக்கும் ‘முன்னெச்சரிக்கை மருத்துவம்’ (Preventive Medicine)) சாத்தியமாகும்.

புற்றுநோய் மற்றும் எய்ட்ஸ் நோய்களுக்கான தீர்வுகள்

புற்றுநோய் (Cancer) மற்றும் எய்ட்ஸ் (HIV/AIDS) போன்றவைகளுக்கு இன்றளவும் முழுமையான தீர்வு காண்பதில் உள்ள மிகப்பெரிய சவால், அவற்றின் வைரஸ்கள் மற்றும் செல்கள் தொடர்ந்து தங்களை உருமாற்றிக் கொள்வதுதான் (Mutation).

புரத மடிப்பு சிக்கலுக்கு தீர்வு: புரதங்கள் எவ்வாறு முப்பரிமாணத்தில் மடிகின்றன என்பதை கணக்கிடுவது டிஜிட்டல் கணினிகளால் இயலாத ஒன்று. குவாண்டம் கணினிகள் மூலக்கூறு மட்டத்தில் புரத மடிப்புகளை கணக்கிட்டு, புற்றுநோய் செல்களை மட்டும் குறிவைத்து அழிக்கும் ‘இலக்கு வைக்கப்பட்ட சிகிச்சைகளை’ (Targeted Therapies) வடிவமைக்க உதவும்.

புதிய மருந்து கண்டுபிடிப்பு காலம் குறைதல்: ஒரு புதிய மருந்தைக் கண்டுபிடித்து சந்தைக்குக் கொண்டுவர தற்போது 10 முதல் 15 ஆண்டுகள் வரை ஆகிறது. குவாண்டம் கணினிகள் மூலக்கூறு சோதனைகளை கணினியிலேயே வேகப்படுத்துவதன் மூலம், இந்த கால அளவை சில மாதங்களாகக் குறைக்கும்.

எய்ட்ஸ் வைரஸ் தடுப்பு: எச்பிவி மற்றும் எச்.ஐ.வி போன்ற வைரஸ்களின் பிறழ்வு அமைப்பை முன்கூட்டியே கணித்து, அவை உடலின் நோய் எதிர்ப்பு மண்டலத்தை ஏமாற்ற முடியாதவாறு உலகளாவிய தடுப்பூசிகளையும் மருந்துகளையும் உருவாக்க குவாண்டம் கணக்கீடுகள் பெரிதும் பயன்படும்.

இதுவரை தயாரிக்கப்பட்டுள்ள முக்கிய குவாண்டம் கணினிகளின் பட்டியல்

உலகளவில் முன்னணி தொழில்நுட்ப நிறுவனங்கள் மற்றும் ஆராய்ச்சி மையங்கள் தயாரித்துள்ள சக்திவாய்ந்த குவாண்டம் கணினிகளின் விவரங்கள் கீழே அட்டவணைப்படுத்தப்பட்டுள்ளன:

நிறுவனம் / அமைப்பு         குவாண்டம் கணினியின் பெயர்              க்யூபிட்களின் எண்ணிக்கை  (Qubits)               இயங்கும் தொழில்நுட்ப முறை              முக்கிய அம்சங்கள் / நிலை.  IBM (அமெரிக்கா)                IBM Condor / Heron    1,121 Qubits (Condor) / 156 Qubits (Heron)    சூப்பர்கண்டக்டிங் (Superconducting)                வணிக ரீதியிலான குவாண்டம் அமைப்பில் உலகின் முன்னணி நிறுவனம்.          

Google (அமெரிக்கா)              Sycamore / Willow      53-105 Qubits  சூப்பர்கண்டக்டிங் ‘குவாண்டம் மேலாதிக்கத்தை’ (Quantum Supremacy) முதன்முதலில் நிரூபித்த கணினி.     

Quantinuum  (அமெரிக்கா/பிரிட்டன்)        பி2-1     56 Trapped-ion Qubits  அடைத்து வைக்கப்பட்ட அயனிகள் (Trapped Ions) மிக அதிக துல்லியத்தன்மை (High Fidelity) கொண்ட கணினி.         

IonQ  (அமெரிக்கா)  Forte / Tempo  36-64 Algorithmic Qubits அடைத்து வைக்கப்பட்ட அயனிகள்                அறை வெப்பநிலையிலும் இயங்கக்கூடிய கட்டமைப்பு வசதிகள் கொண்டவை.  

                D-Wave  (கனடா)       5,000+ Annealing Qubits            குவாண்டம் அனீலிங் (Quantum Annealing)                குறிப்பிட்ட தேர்வுமுறை (Optimization) கணக்கீடுகளுக்குப் பயன்படுவது.        Atom Computing  (அமெரிக்கா)Neutral Atom Platform           1,180+  Neutral Atom Qubits   நடுநிலை அணுக்கள்  (Neutral Atoms))               அதிக க்யூபிட்களைக் கொண்ட நடுநிலை அணு கணினி.               

குவாண்டம் பந்தயத்தில் இந்தியாவின் நிலை என்ன?

                குவாண்டம் கணினிகளின் வன்பொருள் தயாரிப்பில், அமெரிக்கா மற்றும் சீனா ஆகிய நாடுகளுடன் ஒப்பிடும்போது இந்தியா பின்தங்கிய நிலையிலேயே உள்ளது.

பின்தங்கியிருப்பதற்கான முதன்மை காரணங்கள்

வன்பொருள் மற்றும் குறைக்கடத்தி தட்டுப்பாடு: க்யூபிட்களை உருவாக்கத் தேவையான மிகக் குறைந்த வெப்பநிலை சாதனங்கள் (Cryogenic Systems)) மற்றும் சிறப்பு குறைக்கடத்தி ஆலைகள் இந்தியாவில் இதுவரை போதிய அளவில் இல்லை.

                தனியார் முதலீட்டின்மை அமெரிக்காவில் கூகுள், ஐ.பி.எம், மைக்ரோசாஃப்ட் போன்ற தனியார் நிறுவனங்கள் பில்லியன் கணக்கில் முதலீடு செய்வது போல இந்தியாவில் தனியார் நிறுவனங்களின் முதலீடு குறைவாகவே இருந்தது.

இந்தியாவின் தற்போதைய மீட்பு நடவடிக்கைகள்

                இருப்பினும், இந்தியா இந்த இடைவெளியைக் குறைக்க அதிவேக நடவடிக்கைகளை எடுத்து வருகிறது:

                தேசிய குவாண்டம் மிஷன் (National Quantum Mission – NQM): இந்திய அரசு சுமார் ?6,000 கோடிக்கும் அதிகமான நிதி ஒதுக்கீட்டில் இத்திட்டத்தை தீவிரமாக செயல்படுத்தி வருகிறது.

                மையங்கள் உருவாக்கம் (T-Hubs): ஐ.ஐ.எஸ்.சி பெங்களூரு (IISc Bengaluru), ஐ.ஐ.டி மெட்ராஸ் (IIT Madras)), ஐ.ஐ.டி பம்பாய் மற்றும் ஐ.ஐ.டி டெல்லி ஆகியவற்றில் குவாண்டம் ஆராய்ச்சி மையங்கள் அமைக்கப்பட்டு இயங்கி வருகின்றன.

மென்பொருள் பலம்: வன்பொருளில் பின்தங்கியிருந்தாலும், குவாண்டம் மென்பொருள் (Quantum Software) மற்றும் அல்காரிதம் உருவாக்கத்தில் இந்திய அறிவியலாளர்களும் மென்பொருள் பொறியாளர்களும் உலக அளவில் முதன்மையாக விளங்குகின்றனர். இருந்தாலும் இந்தியாவைப் பொறுத்தவரை நாம் பயணிக்க வேண்டிய தொலைவு மிகவும் அதிகமாகவே இருக்கிறது. இந்த பந்தயத்தில் நாமும் ஈடுபட்டால் தான் உலக குவாண்டம் கணினிகளின் வளர்ச்சியில் இந்தியாவும் முதன்மையான இடத்தை பிடிக்கும்.

                குவாண்டம் கணினிகள் என்பது சாதாரண கணினிகளின் அடுத்த கட்ட வளர்ச்சி மட்டுமல்ல; அது கணக்கீட்டு முறையிலேயே ஏற்பட்டுள்ள ஒரு தத்துவார்த்தப் புரட்சியாகும். மருத்துவத் துறையில் இது கொண்டுவரப்போகும் மாற்றங்கள், குணப்படுத்த முடியாத பல நோய்களை வரலாற்றின் பக்கங்களுக்கு அனுப்பிவிடும் என்பதில் சந்தேகமில்லை. இந்தியா வன்பொருள் தயாரிப்பில் உலக நாடுகளுடன் போட்டியிட இன்னும் கூடுதல் தீவிரத்துடன் செயல்பட வேண்டியது காலத்தின் கட்டாயமாகும்.