روبوٹ جو چاند کی رات سے بچنے کے لیے پینگوئنز کی طرح جھرمٹ بناتے ہیں
چھوٹے روبوٹوں کے غول (swarms) چاند کے غاروں اور لاوا سرنگوں کی کھوج کا ایک پرکشش طریقہ ہیں: اگر ایک کھو جائے تو مشن لازماً ناکام نہیں ہوتا۔ مثال کے طور پر ناسا کا CADRE مشن تین چھوٹی، باہم تعاون کرنے والی روورز بھیجے گا جو مل کر چاند کا نقشہ بنائیں گی — لیکن صرف دن میں۔ انہیں ایک قمری دن کے لیے بنایا گیا ہے اور وہ رات سے نہیں بچ پائیں گی۔
354 گھنٹے کی ایک رات
یہ رات تقریباً 354 گھنٹے رہتی ہے، اور سطح ٹھنڈی ہو کر 95 کیلون، یعنی تقریباً −178 °C، کے قریب پہنچ جاتی ہے۔ کچھ روورز اس سے گزر چکی ہیں: یوتو-2 (Yutu-2) ریڈیو آئسوٹوپ کی مدد سے حرارتی کنٹرول پر انحصار کرتی ہے اور قمری راتوں کے بعد دوبارہ کام شروع کر چکی ہے، جبکہ پرگیان (Pragyan)، جسے ایک قمری دن کے لیے بنایا گیا تھا، نے دوبارہ رابطہ بحال نہیں کیا۔ تاہم ریڈیو آئسوٹوپ ہیٹر کسی غول کے پیمانے پر نہیں بڑھائے جا سکتے۔ 2 واٹ کے ایک ہیٹر کو چالو رکھنے کے لیے فی روبوٹ تقریباً 5 گرام پلوٹونیم ڈائی آکسائیڈ درکار ہے، اور امریکا کا تقریباً 1.5 کلوگرام سالانہ پیداوار کا ہدف بڑے فلیگ شپ ریڈیو آئسوٹوپ نظاموں کے لیے طے کیا گیا ہے، قابلِ تلف روبوٹوں کے لیے نہیں۔
MIT کے سینٹر فار بٹس اینڈ ایٹمز (Center for Bits and Atoms) اور یورپی خلائی ادارے کی ایڈوانسڈ کانسیپٹس ٹیم (Advanced Concepts Team) کی انائیس یگر (Anaïs Jeger) نے، اسی ٹیم کے ہیری ہولٹ (Harry Holt) اور ESA کی پلینیٹری روبوٹکس لیبارٹری کے لینارٹ پک (Lennart Puck) کے ساتھ، ایک مختلف سوال پوچھا: کیا روبوٹ ایک دوسرے کے جسموں کو حرارتی ڈھال کے طور پر استعمال کر سکتے ہیں؟
ایک نمبر، جو صبح دیا جاتا ہے
ان کی نقل میں بیس روبوٹ ایک پوری قمری رات ساتھ گزارتے ہیں۔ ہر روبوٹ جب تک اس کی ذخیرہ شدہ توانائی چلتی ہے، ایک ہیٹر سے خود کو 0 °C پر رکھتا ہے؛ اس کے بعد وہ ٹھنڈا ہونے لگتا ہے، اور −40 °C سے نیچے اسے مردہ شمار کیا جاتا ہے۔ وہ کتنی تیزی سے حرارت کھوتا ہے، اس کا انحصار اس کے آسمان کے سامنے کھلے پن (sky exposure) پر ہے: وہ کھلے آسمان کا کتنا حصہ دیکھتا ہے، الگ تھلگ روبوٹ کے لیے 1 سے لے کر پڑوسیوں میں گھرے ہوئے روبوٹ کے لیے 0 تک۔ اکیلا روبوٹ 1.92 واٹ حرارت شعاعوں کی صورت باہر خارج کرتا ہے۔
تمام بیس روبوٹ ایک ہی چھوٹا نیورل نیٹ ورک چلاتے ہیں۔ ہر ایک صرف مقامی معلومات دیکھتا ہے — اپنا درجۂ حرارت، توانائی اور کھلا پن، اس کے پڑوسی کہاں ہیں اور ان کا کیا حال ہے — اور جواب میں ایک سمت دیتا ہے جدھر اسے چلنا ہے۔ نیٹ ورک کو “ارتقائی حکمتِ عملیوں” (evolution strategies) سے تربیت دی گئی: بہت سی ذرا ذرا بدلی ہوئی نقلیں آزماؤ، پھر مشترکہ ترتیبات کو ان کی طرف ذرا سا کھسکاؤ جو سب سے اچھا نمبر لیتی ہیں، اور یہ دہراتے جاؤ۔
نمبر جان بوجھ کر کم یاب رکھا گیا ہے۔ یہ صرف ایک بار، رات کے اختتام پر آتا ہے: پانچ سب سے ٹھنڈے روبوٹوں کا اوسط درجۂ حرارت۔ اس میں مقام، فاصلے، کھلے پن یا حرکت کا کہیں ذکر نہیں۔
پینگوئن، کسی کے بتائے بغیر
پھر بھی دو رویے سامنے آئے۔ بکھری ہوئی ابتدا سے غول تقریباً پانچ گھنٹوں میں اکٹھا ہو جاتا ہے۔ پھر وہ کبھی ٹکتا نہیں: روبوٹ محفوظ مرکز اور کھلے کنارے کے درمیان چکر لگاتے رہتے ہیں۔ مصنفین نشاندہی کرتے ہیں کہ یہ رویوں کی وہی جوڑی ہے جس سے ایمپرر پینگوئن انٹارکٹکا کا جاڑا جھیلتے ہیں — وہ جھرمٹ بناتے ہیں، اور ٹھنڈے باہری حصے اور محفوظ مرکز کے درمیان مسلسل جگہیں بدلتے رہتے ہیں۔ پینگوئنز نے یہ سوال سجھایا؛ روبوٹوں کو ان کی نقل کرنے پر کبھی انعام نہیں دیا گیا۔
فرق گردش سے پڑتا ہے۔ ہاتھ سے لکھا گیا ایک اصول جو روبوٹوں کو صرف اندر کی طرف جھکاتا ہے اور کبھی واپس باہر نہیں دھکیلتا، وہی جھرمٹ بناتا ہے، لیکن کنارہ پوری رات مرکز سے ٹھنڈا رہتا ہے، اور ایک آزمائشی دوڑ میں بیس میں سے نو روبوٹ ضائع ہو گئے۔ تربیت کے دوران سب سے بری جگہ والے روبوٹ کا وقت کے لحاظ سے اوسط کھلا پن تقریباً 0.71 سے گر کر 0.26 رہ گیا، جو غول کی اوسط 0.23 کے قریب ہے — حالانکہ کھلا پن نمبر کا حصہ نہیں۔
روبوٹ ادھر ادھر بھاگ بھی نہیں رہے: وہ اوسطاً فی گھنٹہ 4.3 میٹر طے کرتے ہیں، جبکہ اپنی مقررہ رفتار پر بغیر رکے چلتے تو 54 طے کرتے: زیادہ تر وقت وہ ساکن رہتے ہیں اور مختصر جھٹکوں میں جگہ بدلتے ہیں، اور پوری رات میں ان کا خالص سرکاؤ ایک میٹر سے کم ہے۔
کتنی کم توانائی کافی ہے
مصنفین نے بقا کی دہلیز (survival threshold) ناپی: فی روبوٹ وہ کم سے کم ذخیرہ شدہ توانائی جس پر طلوعِ آفتاب کے وقت ہر روبوٹ ابھی زندہ ہو، ایسی دس ابتدائی ترتیبوں پر جو تربیت کے دوران کبھی نہیں دیکھی گئیں۔ وہ اسے ایک اکائی میں ظاہر کرتے ہیں جسے وہ pcm-h کہتے ہیں، جس کی قیمت 7.2 کلوجول ہے — یعنی جتنی توانائی 2 واٹ کا ہیٹر ایک گھنٹے میں استعمال کرتا ہے۔
- بکھرے چھوڑے گئے روبوٹ: 328.5 pcm-h۔
- ایک ساکن رہنے والا جھرمٹ: 246.0 pcm-h۔
- تربیت یافتہ غول، دس تربیتی دوڑوں کو ملا کر: 155.6 ± 1.3 pcm-h۔
یہ ساکن جھرمٹ سے 37% کم ہے، اور صرف طبیعیات سے طے ہونے والی ایک نچلی حد (138.1 pcm-h) سے محض 12.7% اوپر: وہ توانائی جو اس صورت میں درکار ہوتی اگر تمام بیس روبوٹ ممکنہ طور پر سب سے گھنی ترتیب کے کھلے پن کو برابر بانٹ لیتے۔ 163 pcm-h پر ایک ساکن جھرمٹ چھ روبوٹ کھو دیتا ہے؛ گردش کرنے والا غول بیسوں کو بچا لیتا ہے۔
ہاتھ سے لکھے گئے ایک اور سادہ اصول نے تقریباً بالکل اتنی ہی کارکردگی دکھائی، 154.5 pcm-h پر: ہر روبوٹ نرمی سے اندر کی طرف جھکتا ہے، اور جن روبوٹوں کو وہ چھو رہا ہو ان میں سب سے کم توانائی والا روبوٹ پوری قوت سے مرکز کی طرف گھس جاتا ہے۔
توقع سے کم شرائط
جب کچھ حصے ہٹا دیے جائیں تب بھی یہ رویہ برقرار رہتا ہے۔ سمت معلوم کرنے کے لیے کسی مشترک نشانی کے بغیر دہلیز بمشکل ہلتی ہے: ابتدائی ترتیب کے لحاظ سے یہ 154.3 اور 156.7 pcm-h کے درمیان رہتی ہے، جبکہ نشانی کے ساتھ 155.4 سے 155.7، اگرچہ روبوٹ زیادہ حرکت کرتے ہیں۔ یادداشت کے بغیر نیٹ ورک تقریباً 3% زیادہ توانائی لیتا ہے۔ بیس روبوٹوں پر تربیت یافتہ یہی نیٹ ورک دوبارہ تربیت کے بغیر تیس اور چالیس روبوٹوں کے غول چلاتے ہیں، اور فی روبوٹ 5.0% اور 8.0% کم توانائی مانگتے ہیں — جبکہ طبیعیاتی حد کے لیے یہ کمی 5.5% اور 10.7% ہے۔
روبوٹوں کو ایک دوسرے کو چھونے کی بھی ضرورت نہیں۔ اگر انہیں 25 ملی میٹر کا فاصلہ رکھنے پر مجبور کیا جائے تب بھی وہ سب انہی نیٹ ورکس کے ساتھ رات گزار لیتے ہیں، تقریباً 13% زیادہ ذخیرہ شدہ توانائی کے عوض، کیونکہ اب ڈھال میں خلا ہیں۔
چاند کی مٹی پر پہیے
یہاں سب کچھ نقل میں ہوتا ہے۔ روبوٹ پوری رات کھسکتے رہتے ہیں، یعنی 354 گھنٹے تک پہیے قمری ریگولتھ (regolith، سطح کو ڈھانپنے والی کھلی دھول اور چٹانیں) کے خلاف کام کرتے رہتے ہیں۔ ماڈل میں نہ گھساؤ شامل ہے نہ رگڑ یا رابطے میں کوئی تبدیلی۔ کیا پہیے اور جسم پوری رات کی اس رگڑ کو جھیل پاتے ہیں — جسے مصنفین سب سے بڑا کھلا سوال قرار دیتے ہیں — یہ ابھی آزمایا نہیں گیا۔