సైబర్-ఫిజికల్ సిస్టమ్స్: భారతదేశ సాంకేతిక ఆధారిత భవిష్యత్తుకు పునాది

వార్తల్లో ఎందుకు ఉంది?

భారతదేశం ‘ఇంటర్ డిసిప్లినరీ సైబర్-ఫిజికల్ సిస్టమ్స్‌పై జాతీయ మిషన్’ [National Mission on Interdisciplinary Cyber-Physical Systems – NM-ICPS] ద్వారా స్వదేశీ సైబర్-ఫిజికల్ సిస్టమ్స్ పర్యావరణ వ్యవస్థను విస్తరిస్తోంది. దీనికి చెందిన టెక్నాలజీ ఇన్నోవేషన్ హబ్‌లు, టెక్నాలజీ ట్రాన్స్‌లేషన్ రీసెర్చ్ పార్క్‌లు ఆరోగ్య సంరక్షణ, వ్యవసాయం, మైనింగ్, కమ్యూనికేషన్లు, సైబర్‌సెక్యూరిటీ, మొబిలిటీ రంగాలలో పరిశోధనలను ఆచరణాత్మక అప్లికేషన్లుగా మారుస్తున్నాయి.

సైబర్-ఫిజికల్ సిస్టమ్స్ అంటే ఏమిటి?

సైబర్-ఫిజికల్ సిస్టమ్ [Cyber-Physical System – CPS] అనేది కంప్యూటింగ్, కమ్యూనికేషన్ సాంకేతికతలను భౌతిక యంత్రాలు, ప్రక్రియలతో అనుసంధానం చేస్తుంది.

ఇది ఒక యంత్రం లేదా వ్యవస్థ కింది పనులు చేయడానికి వీలు కల్పిస్తుంది:

• దాని పరిసరాలను పసిగట్టడం [Sense its surroundings].
• రియల్ టైమ్ డేటాను [Real-time data] సేకరించడం.
• సమాచారాన్ని విశ్లేషించడం.
• నిర్ణయాలు తీసుకోవడం.
• మారుతున్న పరిస్థితులకు స్వయంచాలకంగా ప్రతిస్పందించడం.

ఈ విధంగా, CPS డిజిటల్ ప్రపంచాన్ని భౌతిక ప్రపంచంతో కలుపుతుంది.

ఉదాహరణలు:

• రహదారులపై నావిగేట్ చేసే డ్రైవర్ లేని వాహనాలు.
• ఉత్పత్తిని స్వయంచాలకంగా సర్దుబాటు చేసే స్మార్ట్ కర్మాగారాలు.
• రోగులను నిరంతరం పర్యవేక్షించే వైద్య పరికరాలు.
• లైటింగ్, ఉష్ణోగ్రతను నియంత్రించే స్మార్ట్ భవనాలు.
• క్లీనింగ్ రోబోట్‌లు, ఫిట్‌నెస్ ట్రాకర్‌లు.

CPS ప్రధాన విభాగాలు

సాధారణ ఆటోమేషన్ [Ordinary automation] కంటే CPS భిన్నమైనది. ఎందుకంటే ఇది వాస్తవ ప్రపంచ పరిస్థితులను నిరంతరం గమనిస్తుంది, విశ్లేషిస్తుంది, ప్రతిస్పందిస్తుంది.

ఇంటర్ డిసిప్లినరీ సైబర్-ఫిజికల్ సిస్టమ్స్‌పై జాతీయ మిషన్ (NM-ICPS)

భారత ప్రభుత్వ సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ విభాగం [Department of Science and Technology – DST] ఈ మిషన్‌ను అమలు చేస్తుంది.

ముఖ్యాంశాలు

• ఆమోదం: 2018
• వ్యవధి: తొమ్మిది సంవత్సరాలు
• ఆర్థిక కేటాయింపులు: ₹3,660 కోట్లు
• టెక్నాలజీ ఇన్నోవేషన్ హబ్‌లు: 25
• అమలు చేసే విభాగం: సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ విభాగం

ఈ మిషన్ విద్యాసంస్థలు, పరిశ్రమలు, ప్రభుత్వం, అంతర్జాతీయ సంస్థలను కలుపుతుంది. పరిశోధన, అభివృద్ధి నుండి ఉత్పత్తి రూపకల్పన, వాణిజ్యీకరణ [Commercialisation], స్టార్టప్ ఇంక్యుబేషన్ వరకు మొత్తం ఆవిష్కరణ ప్రక్రియను ఇది కవర్ చేస్తుంది.

ప్రధాన లక్ష్యాలు

• స్వదేశీ CPS సామర్థ్యాలను నిర్మించడం.
• జాతీయ ప్రాముఖ్యత కలిగిన సాంకేతికతలను అభివృద్ధి చేయడం.
• ప్రత్యేక నైపుణ్యం కలిగిన మానవ వనరులను సృష్టించడం.
• ఇంటర్ డిసిప్లినరీ సెంటర్స్ ఆఫ్ ఎక్సలెన్స్‌ను [Centres of Excellence] ఏర్పాటు చేయడం.
• పరిశోధనలను వాణిజ్యపరంగా ఉపయోగపడే ఉత్పత్తులుగా మార్చడం.
• వ్యవస్థాపకత [Entrepreneurship], స్టార్టప్‌లను ప్రోత్సహించడం.
• సాంకేతికత ద్వారా క్లిష్టమైన జాతీయ సవాళ్లను పరిష్కరించడం.

టెక్నాలజీ ఇన్నోవేషన్ హబ్‌లు (TIHs)

NM-ICPS ప్రముఖ విద్యా సంస్థలలో 25 టెక్నాలజీ ఇన్నోవేషన్ హబ్‌లను [Technology Innovation Hubs] ఏర్పాటు చేసింది. ఈ హబ్‌లు సెక్షన్ 8 కంపెనీలుగా పనిచేస్తాయి.

వీటి పని నాలుగు ప్రధాన రంగాలను కవర్ చేస్తుంది:

• సాంకేతికత అభివృద్ధి.
• మానవ వనరులు, నైపుణ్యాభివృద్ధి.
• వ్యవస్థాపకత, స్టార్టప్ ఇంక్యుబేషన్.
• అంతర్జాతీయ సహకారం.

జాతీయ సమస్యలను గుర్తించి, ఆచరణాత్మక సాంకేతిక పరిష్కారాలను అభివృద్ధి చేయడానికి ఈ హబ్‌లు కేంద్ర మంత్రిత్వ శాఖలతో కలిసి పనిచేస్తాయి.

టెక్నాలజీ ట్రాన్స్‌లేషన్ రీసెర్చ్ పార్క్‌లు (TTRPs)

2025లో, అత్యుత్తమ పనితీరు కనబరిచిన నాలుగు TIHలను టెక్నాలజీ ట్రాన్స్‌లేషన్ రీసెర్చ్ పార్క్‌లుగా [Technology Translation Research Parks – TTRPs] అప్‌గ్రేడ్ చేసి మద్దతు ఇచ్చారు. ఆశాజనకమైన సాంకేతికతల ధ్రువీకరణ, విస్తరణ, వాణిజ్యీకరణను వేగవంతం చేయడం వీటి ఉద్దేశం.

NM-ICPS విజయాలు

ఆగస్టు 2026 నాటికి, ఈ మిషన్:

• 1,146 సాంకేతికతలను సాధ్యం చేసింది.
• 1,329 సాంకేతిక ఉత్పత్తులకు సహకరించింది.
• 5,824 చాణక్య [CHANAKYA] ఫెలోషిప్‌లను ప్రదానం చేసింది.
• 2.46 లక్షల మందికి పైగా నిపుణులకు శిక్షణ ఇచ్చింది.
• 1,136 స్టార్టప్‌లు, స్పిన్-ఆఫ్‌లను ఇంక్యుబేట్ చేసింది.
• 24,000 కు పైగా ఉద్యోగాలకు సహకరించింది.
• 200 అంతర్జాతీయ భాగస్వామ్యాలను ఏర్పరిచింది.

దీని సాంకేతికతలు వ్యవసాయం, ఆరోగ్య సంరక్షణ, మైనింగ్, సైబర్‌సెక్యూరిటీ, కమ్యూనికేషన్, పొజిషనింగ్ రంగాలను కవర్ చేస్తాయి.

చాణక్య ఫెలోషిప్ ప్రోగ్రామ్ (CHANAKYA Fellowship)

చాణక్య [CHANAKYA] అనగా సమగ్ర, సంపూర్ణ జాతీయ జ్ఞాన దిగుబడి, విశ్లేషణల పురోగతి (Comprehensive and Holistic Advancement of National Knowledge Yield and Analytics).

ఈ ప్రోగ్రామ్ కింది వారికి మద్దతు ఇస్తుంది:

• అండర్ గ్రాడ్యుయేట్ విద్యార్థులు.
• పోస్ట్ గ్రాడ్యుయేట్ విద్యార్థులు.
• డాక్టోరల్ పరిశోధకులు.
• పోస్ట్‌డాక్టోరల్ పరిశోధకులు.

ఇది ప్రత్యేకమైన టెక్నాలజీ ఇన్నోవేషన్ హబ్‌ల ద్వారా వాస్తవ ప్రపంచ CPS సవాళ్లను పరిష్కరించే పరిశోధన ప్రాజెక్టులకు నిధులు సమకూరుస్తుంది.

భారత్‌జెన్: CPS కోసం స్వదేశీ AI

• NM-ICPS మద్దతుతో, భారతీయ భాషలు, పరిస్థితులకు తగినట్లుగా స్వదేశీ ఆర్టిఫిషియల్ ఇంటెలిజెన్స్ సామర్థ్యాలను ‘భారత్‌జెన్’ [BharatGen] అభివృద్ధి చేస్తోంది.
• ఐఐటీ బాంబే [IIT Bombay] నేతృత్వంలో విద్యా సంస్థల కన్సార్టియం ద్వారా ఇది నడుస్తుంది. ఇది టెక్స్ట్, స్పీచ్, విజన్-లాంగ్వేజ్ [Vision-language] సాంకేతికతలను కవర్ చేస్తుంది.

ప్రధాన మోడళ్లు

ఆరోగ్య సంరక్షణ, వ్యవసాయం, పరిపాలనలో మానవ-యంత్రాల పరస్పర చర్యను మెరుగుపరచడానికి, స్థానికంగా ఉపయోగపడే నిర్ణయాలు తీసుకోవడానికి భారత్‌జెన్ సహాయపడుతుంది

సీపీఎస్ (CPS) ప్రధాన ఉపయోగాలు

ఆరోగ్య సంరక్షణ (Healthcare)

ఐఐటీ ఇండోర్‌లోని ‘దృష్టి సీపీఎస్ ఫౌండేషన్’ (Drishti CPS Foundation) మానవ శరీరానికి సంబంధించిన డిజిటల్ ట్విన్ (Digital twin) అయిన చరక్-డీటీని (CharakDT) అభివృద్ధి చేసింది. వ్యాధులు ఎలా పెరుగుతాయో అధ్యయనం చేయడానికి, చికిత్సలను వర్చువల్‌గా పరీక్షించడానికి ఇది ఊపిరితిత్తులు, కళ్ళు, గుండె వంటి అవయవాలను అనుకరిస్తుంది.

డిజిటల్ ట్విన్ (Digital twin)

అంటే భౌతిక వస్తువు, ప్రక్రియ లేదా వ్యవస్థకు సంబంధించిన వర్చువల్ కాపీ. భౌతిక వ్యవస్థ ఎలా పనిచేస్తుందో చూపేందుకు, విశ్లేషించేందుకు ఇది రియల్-టైమ్ సెన్సార్ డేటాను ఉపయోగిస్తుంది.

వ్యవసాయం (Agriculture)

ఐఐటీ బాంబే ఒక ‘అగ్రి-ఐఓటీ ఫార్మ్ మేనేజ్‌మెంట్ సిస్టమ్‌’ను (Agri-IoT Farm Management System) అభివృద్ధి చేసింది. ఇది కింది వాటిని పర్యవేక్షిస్తుంది:

• నేల పరిస్థితులు.
• వాతావరణం.
• పొలం స్థాయిలో సూక్ష్మ వాతావరణం (Microclimate). ఇది వ్యవసాయ ఉత్పాదకతను మెరుగుపరుస్తూనే, నీరు, ఎరువుల సమర్థవంతమైన వినియోగానికి మద్దతు ఇస్తుంది.

మైనింగ్ (Mining)

ఐఐటీ (ISM) ధన్‌బాద్‌లోని టెక్స్‌మిన్ (TEXMiN) హబ్ 50 కిలోమీటర్ల వరకు డేటాను ప్రసారం చేయగల డ్రోన్‌లను అభివృద్ధి చేసింది. ఇవి రియల్-టైమ్ పర్యవేక్షణకు అనుమతిస్తాయి. అదే సమయంలో ప్రమాదకరమైన మైనింగ్ ప్రాంతాలకు కార్మికులు వెళ్లకుండా రక్షిస్తాయి.

అధునాతన కమ్యూనికేషన్ (Advanced Communication)

ట్రిపుల్ ఐటీ (IIIT) బెంగళూరు దేశీయంగా 5జీ-అడ్వాన్స్‌డ్ ఓరాన్ మ్యాసివ్ మిమో రేడియో యూనిట్‌ను (5G-Advanced ORAN Massive MIMO Radio Unit – 32TR RU) అభివృద్ధి చేసింది. ఇది ముఖ్యంగా సేవలు అందని, మారుమూల ప్రాంతాలలో నమ్మకమైన, వేగవంతమైన, తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన 5జీ కనెక్టివిటీకి (5G connectivity) మద్దతు ఇస్తుంది.

సైబర్‌సెక్యూరిటీ (Cybersecurity)

ఐఐటీ కాన్పూర్‌లోని ‘ఐహబ్ ఎన్‌టిఐహెచ్ఏసి ఫౌండేషన్’ (IHUB NTIHAC Foundation) సీపీఎస్ (CPS), కీలక మౌలిక సదుపాయాలను సురక్షితంగా ఉంచే సాంకేతికతలను అభివృద్ధి చేస్తోంది. దీని ప్రధాన కార్యక్రమాలలో కిందివి ఉన్నాయి:

• నిరంతర పర్యవేక్షణ కోసం ఐటీ-ఓటీ సెక్యూరిటీ ఆపరేషన్స్ సెంటర్ (IT-OT Security Operations Centre).
• క్రిప్టోకరెన్సీకి (Cryptocurrency) సంబంధించిన నేరాలను దర్యాప్తు చేయడంలో చట్టాన్ని అమలు చేసే సంస్థలకు సహాయపడే క్రిప్టో-ఫోరెన్సిక్ సాధనాలు (Crypto-forensic tools).

మొబిలిటీ, అటానమస్ సిస్టమ్స్ (Mobility and Autonomous Systems)

• ఐఐటీ హైదరాబాద్‌లోని టిహాన్ ఫౌండేషన్ (TiHAN Foundation) అటానమస్ నావిగేషన్ (Autonomous navigation) కోసం భారతదేశపు మొట్టమొదటి డెడికేటెడ్ ప్రూవింగ్ గ్రౌండ్‌ను (Proving ground) ఏర్పాటు చేసింది. ఇవి గాలిలో ఎగిరే, నేలపై నడిచే స్వయంప్రతిపత్త వాహనాలను (Autonomous vehicles) రంగంలోకి దించే ముందు పరీక్షిస్తాయి.
• ఐఐఎస్సీ (IISc) బెంగళూరుకు చెందిన రోబోటిక్స్ హబ్ ‘ఐరాస్తే’ (iRASTE) అప్లికేషన్‌ను అభివృద్ధి చేసింది. ఇది ప్రమాదాలు జరిగే ప్రాంతాలను గుర్తిస్తుంది, డ్రైవర్లకు రియల్-టైమ్ (Real-time) హెచ్చరికలు ఇస్తుంది. ప్రస్తుతం దీన్ని నాగ్‌పూర్‌లో పైలట్ ప్రాజెక్టుగా అమలు చేస్తున్నారు.

భారతదేశానికి ప్రాముఖ్యత

• సాంకేతిక స్వయం సమృద్ధి (Technological self-reliance): దిగుమతి చేసుకునే కీలక సాంకేతికతలపై ఆధారపడటాన్ని తగ్గిస్తుంది.
• పరిశోధనల వాణిజ్యీకరణ (Research commercialisation): ప్రయోగశాలలను పరిశ్రమలు, మార్కెట్లతో అనుసంధానిస్తుంది.
• మెరుగైన ప్రజా సేవలు: స్మార్ట్ హెల్త్‌కేర్, వ్యవసాయం, రవాణా, మౌలిక సదుపాయాలకు మద్దతు ఇస్తుంది.
• పారిశ్రామిక ఆధునికీకరణ (Industrial modernisation): ఇంటెలిజెంట్ ఫ్యాక్టరీలు, మైనింగ్, కమ్యూనికేషన్ వ్యవస్థలను సాధ్యం చేస్తుంది.
• స్టార్ట్-అప్ వృద్ధి: పరిశోధనా ఆలోచనలను ఉత్పత్తులు, వ్యాపార సంస్థలుగా మారుస్తుంది.
• నైపుణ్యంతో కూడిన ఉపాధి (Skilled employment): ఆర్టిఫిషియల్ ఇంటెలిజెన్స్ (AI), రోబోటిక్స్, సైబర్‌సెక్యూరిటీలో ప్రత్యేక నైపుణ్యాలను సృష్టిస్తుంది.
• జాతీయ భద్రత: అనుసంధానించబడిన కీలక మౌలిక సదుపాయాల (Critical infrastructure) రక్షణను బలోపేతం చేస్తుంది.
• భాషా సమ్మిళితం (Linguistic inclusion): భారత్‌జెన్ (BharatGen) ద్వారా ఇంటెలిజెంట్ సిస్టమ్స్‌ను భారతీయ భాషల్లో అందుబాటులోకి తెస్తుంది.

సవాళ్లు (Challenges)

• పరిశోధన, పరీక్షలు, అమలుకు అధిక ఖర్చులు.
• ప్రత్యేకమైన ఇంటర్-డిసిప్లినరీ (Interdisciplinary) నైపుణ్యాల కొరత.
• అనుసంధానించబడిన కీలక మౌలిక సదుపాయాలపై సైబర్ దాడులు.
• నిరంతర డేటా సేకరణ వల్ల తలెత్తే గోప్యతా (Privacy) ప్రమాదాలు.
• ఉమ్మడి సాంకేతిక, భద్రతా ప్రమాణాలు (Technical and safety standards) లేకపోవడం.
• ప్రయోగశాలల నుండి మార్కెట్లకు పరిశోధన బదిలీ పరిమితంగా ఉండటం.
• దిగుమతి చేసుకున్న సెన్సార్లు, చిప్‌లు, అధునాతన పరికరాలపై ఆధారపడటం.
• మారుమూల ప్రాంతాల్లో డిజిటల్ కనెక్టివిటీ లోపాలు.
• స్వయంచాలక వ్యవస్థలు (Autonomous systems) విఫలమైనప్పుడు బాధ్యత (Liability) ఎవరిదో నిర్ణయించడంలో కష్టం.

ముందుచూపు (Way Forward)

• భద్రత, ఇంటర్‌ఆపరబిలిటీ (Interoperability), జవాబుదారీతనం కోసం ఉమ్మడి ప్రమాణాలను అభివృద్ధి చేయాలి.
• అన్ని కీలక సీపీఎస్ (CPS) మౌలిక సదుపాయాలకు రూపకల్పన స్థాయి నుంచే భద్రతను (Security-by-design) అవలంబించాలి.
• సెన్సార్లు, చిప్‌లు, కమ్యూనికేషన్ పరికరాల దేశీయ ఉత్పత్తిని బలోపేతం చేయాలి.
• పరీక్షా కేంద్రాలు, రెగ్యులేటరీ శాండ్‌బాక్స్‌లను (Regulatory sandboxes) విస్తరించాలి.
• పరిశోధనా సంస్థలు, పరిశ్రమలు, ప్రభుత్వం మధ్య సమన్వయాన్ని మెరుగుపరచాలి.
• దీర్ఘకాలిక పెట్టుబడులు (Patient capital), పబ్లిక్ ప్రొక్యూర్‌మెంట్ (Public procurement) ద్వారా స్టార్టప్‌లకు మద్దతు ఇవ్వాలి.
• ఇంజనీరింగ్, ఆర్టిఫిషియల్ ఇంటెలిజెన్స్ (AI), సైబర్‌సెక్యూరిటీని కలిపి ఇంటర్-డిసిప్లినరీ కోర్సులను (Interdisciplinary courses) అభివృద్ధి చేయాలి.
• బలమైన డేటా-రక్షణ, నైతిక-పాలనా (Ethical-governance) యంత్రాంగాలను ఏర్పాటు చేయాలి.
• వ్యవసాయం, హెల్త్‌కేర్, విపత్తు నిర్వహణలో సీపీఎస్ (CPS) అప్లికేషన్‌లను విస్తరించాలి.
• భారత్‌జెన్ (BharatGen) ద్వారా బహుభాషా, స్థానికంగా ఉపయోగపడే పరిష్కారాలను ప్రోత్సహించాలి.

ముగింపు

సైబర్-ఫిజికల్ సిస్టమ్స్ (CPS) యంత్రాలను తెలివైన, ప్రతిస్పందించే నెట్‌వర్క్‌లుగా మారుస్తున్నాయి. ఎన్ఎమ్-ఐసీపీఎస్ (NM-ICPS), టీఐహెచ్‌లు (TIHs), టీటీఆర్‌పీలు (TTRPs), భారత్‌జెన్ (BharatGen) ద్వారా, భారతదేశం పరిశోధన, ప్రతిభ, సంస్థలు, ప్రజా అవసరాలను అనుసంధానించే స్వదేశీ పర్యావరణ వ్యవస్థను నిర్మిస్తోంది. సీపీఎస్ (CPS) సురక్షితమైన, సమ్మిళిత అమలు ద్వారా సాంకేతికత ఆధారిత, స్వయం సమృద్ధిగల ‘వికసిత్ భారత్’కు (Viksit Bharat) మద్దతు ఇవ్వవచ్చు.