நிலவின் இரவைத் தாங்கப் பென்குயின்களைப் போல நெருங்கிக் கூடும் ரோபோக்கள்

நிலவின் குகைகளையும் எரிமலைக் குழாய்களையும் (lava tubes) ஆராயச் சிறிய ரோபோக்களின் கூட்டங்கள் ஒரு கவர்ச்சிகரமான வழி: ஒன்று தொலைந்தாலும், திட்டம் தோல்வியடைய வேண்டிய அவசியமில்லை. எடுத்துக்காட்டாக, NASA-வின் CADRE திட்டம், ஒன்றுக்கொன்று ஒத்துழைக்கும் மூன்று சிறிய ஊர்திகளை (rovers) அனுப்பி நிலவை ஒன்றாக வரைபடமாக்கும் — ஆனால் பகலில் மட்டுமே. அவை ஒரே ஒரு நிலவுப் பகலுக்காக வடிவமைக்கப்பட்டவை; இரவைத் தாங்கமாட்டா.

354 மணி நேர இரவு

அந்த இரவு சுமார் 354 மணி நேரம் நீடிக்கிறது; மேற்பரப்பு 95 கெல்வின், அதாவது சுமார் −178 °C வரை குளிர்கிறது. சில ஊர்திகள் அதைக் கடந்து வந்துள்ளன: Yutu-2 கதிரியக்க ஐசோடோப்பு உதவியுடனான வெப்பக் கட்டுப்பாட்டை நம்பியுள்ளது; நிலவு இரவுகளுக்குப் பிறகு அது மீண்டும் பணியைத் தொடங்கியுள்ளது. ஆனால் ஒரே ஒரு நிலவுப் பகலுக்காக வடிவமைக்கப்பட்ட Pragyan மீண்டும் தொடர்புகொள்ளவில்லை. இருப்பினும், கதிரியக்க ஐசோடோப்பு வெப்பமூட்டிகளை ஒரு ரோபோக் கூட்டத்துக்கு விரிவுபடுத்த முடியாது. 2 வாட் வெப்பமூட்டி ஒன்றை இயக்க ஒரு ரோபோவுக்குச் சுமார் 5 கிராம் புளூட்டோனியம் டைஆக்சைடு தேவை; ஆண்டுக்குச் சுமார் 1.5 கிலோகிராம் என்ற அமெரிக்காவின் உற்பத்தி இலக்கு, கைவிடக்கூடிய ரோபோக்களுக்காக அல்ல, முதன்மையான பெரும் கதிரியக்க ஐசோடோப்பு அமைப்புகளுக்காக அளவிடப்பட்டது.

MIT-யின் Center for Bits and Atoms, ஐரோப்பிய விண்வெளி முகமையின் (ESA) Advanced Concepts Team ஆகியவற்றைச் சேர்ந்த Anaïs Jeger, அதே குழுவைச் சேர்ந்த Harry Holt, ESA-வின் Planetary Robotics Laboratory-ஐச் சேர்ந்த Lennart Puck ஆகியோர் வேறொரு கேள்வியைக் கேட்டனர்: ரோபோக்கள் ஒன்றின் உடலை மற்றொன்று வெப்பக் கவசமாகப் பயன்படுத்த முடியுமா?

விடியலில் வழங்கப்படும் ஒரே மதிப்பெண்

அவர்களின் உருவகப்படுத்தலில், இருபது ரோபோக்கள் ஒரு முழு நிலவு இரவை ஒன்றாகக் கழிக்கின்றன. ஒவ்வொன்றும், தனது சேமிப்பு ஆற்றல் நீடிக்கும் வரை, ஒரு வெப்பமூட்டியைக் கொண்டு தன்னை 0 °C-இல் வைத்துக்கொள்கிறது; அதன் பிறகு அது குளிர்கிறது; −40 °C-க்குக் கீழே சென்றால் அது இறந்ததாகக் கணக்கிடப்படுகிறது. அது எவ்வளவு வேகமாக வெப்பத்தை இழக்கிறது என்பது அதன் வான் வெளிப்பாட்டைப் (sky exposure) பொறுத்தது: திறந்த வானை அது எவ்வளவு பார்க்கிறது என்பது — தனித்திருக்கும் ரோபோவுக்கு 1 முதல், அண்டை ரோபோக்களால் சூழப்பட்ட ஒன்றுக்கு 0 வரை. தனியாக இருக்கும் ஒரு ரோபோ 1.92 வாட் ஆற்றலைக் கதிர்வீசி இழக்கிறது.

இருபது ரோபோக்களும் ஒரே சிறிய நரம்பியல் வலையமைப்பை (neural network) இயக்குகின்றன. ஒவ்வொன்றும் உள்ளூர்த் தகவலை மட்டுமே பார்க்கிறது — தனது சொந்த வெப்பநிலை, ஆற்றல், வெளிப்பாடு, அண்டை ரோபோக்கள் எங்கே இருக்கின்றன, அவை எப்படி இருக்கின்றன — பிறகு எந்தத் திசையில் நகர வேண்டும் என்பதை வெளியிடுகிறது. அந்த வலையமைப்பு “பரிணாம உத்திகள்” (evolution strategies) மூலம் பயிற்றுவிக்கப்பட்டது: சற்றே மாற்றப்பட்ட பல நகல்களை முயன்று பார்ப்பது, பிறகு பகிரப்பட்ட அமைப்புகளைச் சிறந்த மதிப்பெண் பெற்றவற்றை நோக்கிச் சற்று நகர்த்துவது, மீண்டும் செய்வது.

மதிப்பெண் வேண்டுமென்றே அரிதாக்கப்பட்டுள்ளது. அது இரவின் முடிவில், ஒரே ஒருமுறை வருகிறது: மிகக் குளிர்ந்த ஐந்து ரோபோக்களின் சராசரி வெப்பநிலை. அதில் நிலை, இடைவெளி, வெளிப்பாடு, அசைவு எதுவும் குறிப்பிடப்படவில்லை.

சொல்லாமலேயே பென்குயின்கள்

இருந்தும் இரண்டு நடத்தைகள் தோன்றின. சிதறிய தொடக்கத்திலிருந்து, கூட்டம் சுமார் ஐந்து மணி நேரத்துக்குள் ஒன்றுகூடுகிறது. பிறகு அது ஒருபோதும் நிலைகொள்வதில்லை: ரோபோக்கள் பாதுகாப்பான மையத்துக்கும் திறந்த விளிம்புக்கும் இடையே சுழன்றுகொண்டே இருக்கின்றன. எம்பரர் பென்குயின்கள் அன்டார்க்டிகாவின் குளிர்காலத்தைத் தாங்கும் அதே இணை நடத்தைகள் இவை என்று ஆசிரியர்கள் சுட்டிக்காட்டுகின்றனர் — அவை நெருங்கிக் கூடுகின்றன, குளிர்ந்த வெளிப்புறத்துக்கும் பாதுகாப்பான மையத்துக்கும் இடையே இடம் மாறிக்கொண்டே இருக்கின்றன. கேள்விக்கு உத்வேகம் தந்தவை பென்குயின்கள்; ஆனால் அவற்றை நகலெடுத்ததற்காக ரோபோக்களுக்கு ஒருபோதும் வெகுமதி அளிக்கப்படவில்லை.

வேறுபாட்டை ஏற்படுத்துவது இந்தச் சுழற்சிதான். ரோபோக்களை உள்நோக்கி மட்டுமே சாய வைக்கும், அவற்றை ஒருபோதும் வெளியே திருப்பி அனுப்பாத, கையால் எழுதப்பட்ட ஒரு விதி அதே கூட்டத்தை உருவாக்குகிறது; ஆனால் இரவு முழுவதும் விளிம்பு மையத்தை விடக் குளிர்ந்தே இருக்கிறது; ஒரு சோதனை ஓட்டத்தில் இருபதில் ஒன்பது ரோபோக்கள் இழக்கப்பட்டன. பயிற்சியின் போக்கில், மிக மோசமான இடத்திலிருந்த ரோபோவின் கால-சராசரி வெளிப்பாடு சுமார் 0.71-இலிருந்து 0.26-க்குக் குறைந்தது; இது கூட்டத்தின் சராசரியான 0.23-க்கு அருகில் உள்ளது — வெளிப்பாடு மதிப்பெண்ணின் ஒரு பகுதியாக இல்லாத போதிலும்.

ரோபோக்கள் அங்குமிங்கும் ஓடிக்கொண்டும் இல்லை: அவை சராசரியாக மணிக்கு 4.3 மீட்டர் கடக்கின்றன; நிர்ணயிக்கப்பட்ட வேகத்தில் இடைவிடாமல் ஓடினால் 54 மீட்டர் கடக்கும். அவை பெரும்பாலும் அசையாமல் இருந்து, சிறு சிறு பாய்ச்சல்களில் இடம் மாறுகின்றன; இரவு முழுவதிலும் அவற்றின் நிகர நகர்வு ஒரு மீட்டருக்கும் குறைவு.

எவ்வளவு குறைந்த ஆற்றல் போதும்

ஆசிரியர்கள் பிழைப்பு வரம்பை (survival threshold) அளந்தனர்: பயிற்சியின்போது ஒருபோதும் காணப்படாத பத்துத் தொடக்க அமைப்புகளில், சூரிய உதயத்தின்போது ஒவ்வொரு ரோபோவும் இன்னும் உயிருடன் இருப்பதற்குத் தேவையான, ஒரு ரோபோவுக்கான மிகக் குறைந்த சேமிப்பு ஆற்றல். அவர்கள் அதை pcm-h என்று அழைக்கும் ஓர் அலகில் குறிப்பிடுகின்றனர்; அதன் மதிப்பு 7.2 கிலோஜூல் — 2 வாட் வெப்பமூட்டி ஒரு மணி நேரத்தில் பயன்படுத்துவது.

• சிதறியபடியே விடப்பட்ட ரோபோக்கள்: 328.5 pcm-h.
• அசையாமல் இருக்கும் ஒரு கூட்டம்: 246.0 pcm-h.
• கற்றுக்கொண்ட கூட்டம், பத்துப் பயிற்சி ஓட்டங்களைச் சேர்த்து: 155.6 ± 1.3 pcm-h.

இது அசைவற்ற கூட்டத்தை விட 37% குறைவு; இயற்பியல் மட்டுமே விதிக்கும் ஒரு கீழ் வரம்பை (138.1 pcm-h) விட வெறும் 12.7% அதிகம்: சாத்தியமான மிக அடர்த்தியான அடுக்கமைப்பின் வெளிப்பாட்டை இருபது ரோபோக்களும் சமமாகப் பகிர்ந்துகொண்டால் தேவைப்படும் ஆற்றல் அது. 163 pcm-h-இல், அசையாத கூட்டம் ஆறு ரோபோக்களை இழக்கிறது; சுழலும் கூட்டம் இருபதையும் காப்பாற்றுகிறது.

கையால் எழுதப்பட்ட மற்றொரு எளிய விதி கிட்டத்தட்ட அதே அளவு சிறப்பாகச் செயல்பட்டது, 154.5 pcm-h-இல்: ஒவ்வொரு ரோபோவும் மெதுவாக உள்நோக்கிச் சாய்கிறது; தான் தொடும் ரோபோக்களில் மிகக் குறைந்த ஆற்றல் கொண்டது எதுவோ, அது முழு வேகத்துடன் மையத்தை நோக்கித் துளைத்துச் செல்கிறது.

எதிர்பார்த்ததை விடக் குறைவான தேவைகள்

சில கூறுகள் நீக்கப்படும்போதும் இந்த நடத்தை நிலைத்திருக்கிறது. வழிநடத்திக்கொள்ளப் பகிரப்பட்ட அடையாளக் குறி (landmark) இல்லாதபோது, வரம்பு அரிதாகவே மாறுகிறது: தொடக்க அமைப்பைப் பொறுத்து அது 154.3 முதல் 156.7 pcm-h வரை இருக்கிறது, அடையாளக் குறியுடன் 155.4 முதல் 155.7 வரை; இருப்பினும் ரோபோக்கள் அதிகம் நகர்கின்றன. நினைவாற்றல் இல்லாத ஒரு வலையமைப்புக்குச் சுமார் 3% கூடுதல் ஆற்றல் செலவாகிறது. இருபது ரோபோக்களில் பயிற்றுவிக்கப்பட்ட அதே வலையமைப்புகள், மீண்டும் பயிற்றுவிக்கப்படாமலேயே முப்பது, நாற்பது ரோபோக்களின் கூட்டங்களை இயக்குகின்றன; ஒரு ரோபோவுக்கு 5.0%, 8.0% குறைவான ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது — இயற்பியல் வரம்புக்கு இது 5.5%, 10.7%.

ரோபோக்கள் ஒன்றையொன்று தொடக்கூடத் தேவையில்லை. 25 மில்லிமீட்டர் இடைவெளியில் இருக்கக் கட்டாயப்படுத்தப்பட்டாலும், அதே வலையமைப்புகளைக் கொண்டு அவை அனைத்தும் இரவைக் கடக்கின்றன; சுமார் 13% கூடுதல் சேமிப்பு ஆற்றலுடன், ஏனெனில் கவசத்தில் இப்போது இடைவெளிகள் உள்ளன.

நிலவு மண்ணில் சக்கரங்கள்

இங்குள்ள அனைத்தும் உருவகப்படுத்தலில் நடக்கின்றன. ரோபோக்கள் இரவு முழுவதும் இடம் மாறிக்கொண்டே இருக்கின்றன; அதாவது 354 மணி நேரம் சக்கரங்கள் நிலவின் மேல்மண்ணுக்கு (regolith — மேற்பரப்பை மூடியிருக்கும் தளர்வான தூசியும் பாறைத் துகள்களும்) எதிராக உழைக்கின்றன. மாதிரியில் தேய்மானமோ, உராய்வு அல்லது தொடர்பில் ஏற்படும் மாற்றமோ சேர்க்கப்படவில்லை. அத்தகைய உரசலின் ஒரு முழு இரவைச் சக்கரங்களும் உடல்களும் தாங்குமா என்பது — ஆசிரியர்கள் முக்கியத் திறந்த கேள்வியாகத் தனித்துக் குறிப்பிடுவது — இன்னும் சோதிக்கப்படவில்லை.