ROBOTI ZINAZOJIBANANA KAMA PENGWINI ILI KUNUSURIKA USIKU WA MWEZI

Makundi ya roboti ndogo ni njia inayovutia ya kuchunguza mapango na mirija ya lava ya Mwezi: roboti moja ikipotea, misheni haishindwi lazima. Misheni ya NASA ya CADRE, kwa mfano, itapeleka rova tatu ndogo zinazoshirikiana ili kuchora ramani ya Mwezi pamoja — lakini mchana tu. Zimeundwa kwa siku moja ya Mwezi na hazitanusurika usiku.

Usiku wa saa 354

Usiku huo hudumu takriban saa 354, na uso hupoa hadi karibu kelvini 95, takriban −178 °C. Baadhi ya rova zimeuvuka: Yutu-2 hutegemea udhibiti wa joto unaosaidiwa na isotopu za mionzi na imeendelea na kazi baada ya usiku wa Mwezi, huku Pragyan, iliyoundwa kwa siku moja ya Mwezi, haikurejesha mawasiliano. Hata hivyo, vipasha-joto vya isotopu za mionzi haviwezi kupanuliwa kwa kundi zima. Kudumisha kipasha-joto cha wati 2 kunahitaji takriban gramu 5 za dioksidi ya plutoniamu kwa kila roboti, na lengo la uzalishaji la Marekani la takriban kilogramu 1.5 kwa mwaka limepimwa kwa ajili ya mifumo mikubwa ya isotopu za mionzi, si kwa roboti zinazoweza kupotezwa.

Anaïs Jeger, wa Kituo cha Bits and Atoms cha MIT na Timu ya Dhana za Hali ya Juu ya Shirika la Anga la Ulaya (ESA), pamoja na Harry Holt wa timu hiyohiyo na Lennart Puck wa Maabara ya Roboti za Sayari ya ESA, waliuliza swali tofauti: je, roboti zingeweza kutumia miili ya wenzao kama ngao ya joto?

Alama moja, inayotolewa alfajiri

Katika uigaji wao, roboti ishirini zinakaa pamoja usiku mzima wa Mwezi. Kila moja hujidumisha kwenye 0 °C kwa kipasha-joto maadamu nishati yake iliyohifadhiwa inadumu; baada ya hapo hupoa, na chini ya −40 °C huhesabiwa kuwa imekufa. Kasi ya kupoteza joto inategemea kuwa wazi kwa anga (sky exposure): ni kiasi gani cha anga wazi inachokiona, kuanzia 1 kwa roboti iliyo peke yake hadi 0 kwa iliyozungukwa na majirani. Ikiwa peke yake, roboti hutoa wati 1.92 kwa mnururisho.

Roboti zote ishirini huendesha mtandao mmoja mdogo wa neva bandia. Kila moja huona taarifa za karibu tu — joto lake, nishati yake na kiwango chake cha kuwa wazi, majirani zake walipo na hali yao — na hutoa mwelekeo wa kuendesha. Mtandao ulifunzwa kwa “mikakati ya mageuzi” (evolution strategies): jaribu nakala nyingi zilizobadilishwa kidogo, kisha sogeza mipangilio ya pamoja kuelekea zile zinazopata alama bora, na rudia.

Alama imefanywa kuwa adimu kwa makusudi. Inakuja mara moja tu, mwishoni mwa usiku: wastani wa joto la roboti tano zenye baridi zaidi. Haitaji chochote kuhusu nafasi, umbali kati yao, kuwa wazi au mwendo.

Pengwini, bila kuambiwa

Tabia mbili zilijitokeza hata hivyo. Kutoka mwanzo wa kutawanyika, kundi hukusanyika ndani ya takriban saa tano. Kisha halitulii kamwe: roboti huendelea kuzunguka kati ya kiini kilichokingwa na ukingo ulio wazi. Waandishi wanabainisha kwamba hii ni jozi ileile ya tabia ambazo kwazo pengwini wa kifalme hunusurika majira ya baridi ya Antaktika — hubanana, na huendelea kubadilishana nafasi kati ya nje yenye baridi na katikati iliyokingwa. Pengwini ndio waliochochea swali; roboti hazikuwahi kutuzwa kwa kuwaiga.

Mzunguko huo ndio unaoleta tofauti. Kanuni iliyoandikwa kwa mkono inayozifanya roboti kuegemea ndani tu, bila kuzirudisha nje kamwe, huunda kundi lilelile lililobanana, lakini ukingo hubaki baridi zaidi kuliko kiini usiku mzima, na katika jaribio moja roboti tisa kati ya ishirini zilipotea. Katika kipindi cha mafunzo, wastani wa muda wa kuwa wazi kwa roboti iliyokuwa katika nafasi mbaya zaidi ulishuka kutoka takriban 0.71 hadi 0.26, karibu na wastani wa kundi wa 0.23 — ingawa kuwa wazi si sehemu ya alama.

Roboti hazikimbii huku na kule pia: husafiri wastani wa mita 4.3 kwa saa, ilhali kuendesha bila kusimama kwa kasi yao iliyowekwa kungefikia mita 54: kwa kiasi kikubwa hukaa tuli na kujipanga upya kwa misukumo mifupi, na mhamo wao halisi katika usiku mzima ni chini ya mita moja.

Nishati kidogo kiasi gani inatosha

Waandishi walipima kizingiti cha kunusurika: nishati iliyohifadhiwa ndogo kabisa kwa kila roboti ambapo kila roboti bado iko hai jua linapochomoza, katika mipangilio kumi ya mwanzo ambayo haikuwahi kuonekana wakati wa mafunzo. Wanakieleza kwa kipimo wanachokiita pcm-h, chenye thamani ya kilojuli 7.2 — kile kipasha-joto cha wati 2 kinachotumia kwa saa moja.

Roboti zilizoachwa zimetawanyika: 328.5 pcm-h.
Kundi lililobanana linalobaki tuli: 246.0 pcm-h.
Kundi lililojifunza, likijumlishwa kutoka mizunguko kumi ya mafunzo: 155.6 ± 1.3 pcm-h.

Hiyo ni pungufu kwa 37% kuliko kundi lililobanana lisilosogea, na juu kwa 12.7% tu ya kikomo cha chini kilichowekwa na fizikia pekee (138.1 pcm-h): nishati inayohitajika iwapo roboti zote ishirini zingegawana kwa usawa kiwango cha kuwa wazi cha mpangilio uliobanana kuliko yote unaowezekana. Kwa 163 pcm-h, kundi lililobanana tuli hupoteza roboti sita; kundi linalozunguka huzibakiza zote ishirini.

Kanuni nyingine rahisi iliyoandikwa kwa mkono ilifanya vizuri karibu sawasawa, kwa 154.5 pcm-h: kila roboti huegemea ndani taratibu, na roboti yoyote yenye nishati kidogo zaidi kati ya zile inazozigusa hujichimbia kuelekea kiini kwa nguvu zote.

Mahitaji machache kuliko ilivyotarajiwa

Tabia hiyo hudumu hata sehemu zinapoondolewa. Bila alama ya pamoja ya kuongozea, kizingiti hakisogei sana: kinabaki kati ya 154.3 na 156.7 pcm-h kutegemea mpangilio wa mwanzo, ikilinganishwa na 155.4 hadi 155.7 kukiwa na alama, ingawa roboti husogea zaidi. Mtandao usio na kumbukumbu hugharimu takriban 3% zaidi ya nishati. Ikiwa imefunzwa kwa roboti ishirini, mitandao hiyohiyo huendesha makundi ya thelathini na arobaini bila kufunzwa upya, ikihitaji nishati pungufu kwa 5.0% na 8.0% kwa kila roboti — ikilinganishwa na 5.5% na 10.7% kwa kikomo cha kifizikia.

Roboti hazihitaji hata kugusana. Zikilazimishwa kukaa milimita 25 mbali, bado zote huvuka usiku kwa mitandao ileile, kwa takriban 13% zaidi ya nishati iliyohifadhiwa, kwa sababu sasa ngao ina mapengo.

Magurudumu juu ya udongo wa Mwezi

Kila kitu hapa hutokea katika uigaji. Roboti huendelea kujisogeza usiku mzima, jambo linalomaanisha saa 354 za magurudumu yakifanya kazi dhidi ya regolithi ya Mwezi (vumbi na vipande vya miamba vinavyofunika uso). Muundo hauzingatii uchakavu wala mabadiliko ya msuguano au mguso. Iwapo magurudumu na miili vitastahimili usiku mzima wa usagaji huo, jambo ambalo waandishi wanalitaja kuwa swali kuu lililo wazi, bado halijajaribiwa.