Sorry, you need to enable JavaScript to visit this website.

अस्ताव्यस्ततेतून पीक नियोजन

Read time: १ मिनिट
Photo : Arati Halbe / Research Matters

बहु-जलाशय प्रणालीतील पाणी पुरवठा सुधारण्यासाठी अस्ताव्यस्तता(केऑस) ही संकल्पना उपयुक्त आहे असे भारतीय तंत्रज्ञान संस्था, मुंबई येथे केलेला अभ्यास दर्शवतो.

एकाच वेळेस अनेक उद्दिष्ट कशी साध्य करावीत हा प्रश्न आपल्याला बऱ्याच पडतो. शेतीसाठी पाण्याची सोय करायला बांधलेल्या जलाशयांचे उदाहरण घ्या ना! एकापेक्षा जास्त जलाशये असतील तर त्यांमधून आजूबाजूच्या भागांमध्ये पुरेसा पाणी पुरवठा व्हायला हवा. जलाशयात किती पाणी कधी येते, कुठल्या पीकांना कधी व किती पाणी लागेल याचा सर्वांचा विचार करून पुरवठ्याचे नियोजन करावे लागते. ‘मागणी-पुरवठ्याशी’ निगडीत ही एक गुंतागुंतीची समस्या आहे. मागणी, पिकांच्या प्रकारावर आणि पुरवठा जलाशयात येणाऱ्या पाण्याच्या प्रवाहावर अवलंबून असते. एखाद्या विशिष्ट भागात किती लागवड क्षेत्रात कोणते पीक घेता येईल हे तेथील जलाशयाच्या साठा आणि पुरवठा क्षमतेनुसार ठरवणे इष्ट असते. अश्या अनेक घटक असलेल्या प्रणालींमधल्या समस्या सोडवण्यासाठी नवीन अल्गोरिदम भारतीय तंत्रज्ञान संस्था, मुंबई मधील संशोधक डॉ. आर. अरुणकुमार आणि प्रा. व्ही. ज्योतीप्रकाश यांनी विकसित केला आहे.

प्रा. ज्योतीप्रकाश म्हणतात, "एकाच जलाशयातून इष्टतम (ऑप्टिमल) पाणीपुरवठा करणेच मुळात जटिल असते, कारण जलाशयात येणारा पाण्याचा प्रवाह अनिश्चित असतो आणि पाणी पुरवठ्याची उद्दिष्टे परस्परविरोधी किंवा स्पर्धात्मक असू शकतात. एकापेक्षा जास्त जलाशये असलेल्या प्रणालींमध्ये, हा प्रश्न अजून गुंतागुंतीचा होतो. इष्टतमीकरण (ऑप्टिमायझेशन) करण्याचे घटक वाढतात तसेच अनेक भौतिक, तांत्रिक, कायदेशीर आणि सामाजिक अडथळे असतात". या सर्व मर्यादा विचारात घेऊन सर्वोत्तम उकल शोधण्यासाठी ‘बहुउद्देशीय उत्क्रांती अल्गोरिदम’ वापरतात.

बहुउद्देशीय उत्क्रांती अल्गोरिदम जैविक उत्क्रांतीच्या सिद्धांतापासून प्रेरित आहे. याचा उपयोग एकाच वेळी अनेक उद्दिष्टे साध्य करण्यासाठी होऊ शकतो. यात प्रणालीच्या माहितीचा चाचणी संच केला जात. या संचाच्या प्राथमिक टप्प्यापासून सुरुवात करून तो संच विशिष्ट परिस्थितीत 'उत्क्रांत' होऊ दिला जातो. प्रत्येक टप्प्यानंतर मिळालेली उकल इष्टतम आहे का ते तपासले जाते. इष्टतम उकल मिळेपर्यंत चाचणीसंच उत्क्रांत होऊ दिला जातो. ही क्रिया जर उपेष्टतम (सब ऑप्टिमल) पातळीवर अडकली तर दुसरा नवीन प्राथमिक संच घेऊन हीच चाचणी प्रक्रिया केली जाते. ही एक जटिल संगणकीय प्रक्रिया आहे आणि आपल्याला दरवेळी सर्वोत्तम उपाय मिळेलच असे नाही.

प्रस्तुत अभ्यासात संशोधकांनी काही बदल सुचविले आहेत. त्यांनी केऑटीक अल्गोरिदम किंवा अस्ताव्यस्तता वापरणे सुचवले आहे. अस्तव्यस्तता प्रणाली मध्ये प्राथमिक संचामधल्या थोड्याश्या बदलांमुळे देखील परिणामांमध्ये मोठे बदल दिसू शकतात. यातील घटकांच्या मूल्यातील छोटेसे बदल देखील केऑटीक अल्गोरिदम चे परिणाम बदलू शकतात. वर सांगितलेल्या बहुउद्देशीय उत्क्रांती अल्गोरिदममध्ये अस्ताव्यस्ततेची संकल्पना संशोधकांनी वापरली. अस्ताव्यस्त (कॅओटीक) अल्गोरिदम मुळे एक-उद्देशीय समस्यांची उत्तरे सुधारली असे पुर्वी दिसून आले आहे.

"पूर्वीच्या अभ्यासांत बहुतेक वेळा केवळ प्राथमिक समुदाय निर्मितीसाठी ‘अस्ताव्यस्ततेचा’ वापर केला गेला. जेव्हा ‘अस्ताव्यस्ततेचा’ समावेश केला तेव्हा इष्टतम उपाय अधिक सहजपणे आणि जलद सापडले” असे डॉ. अरुणकुमार म्हणतात. या अभ्यासात केऑटीक अल्गोरिदमचा वापर केवळ प्राथमिक समुदाय संचासाठी नव्हे तर उत्क्रांती अल्गोरिदमच्या पुढील टप्प्यांतही करण्यात आला.

संशोधकांनी या सुधारीत अल्गोरिदमची कार्यक्षमता तपासण्यासाठी, बहु-जलसिंचन कार्यप्रणाली असणाऱ्या महाराष्ट्रातील कुकडी सिंचन प्रकल्पाचे प्रतिमान तयार केले. या प्रकल्पात पाच जलाशयांचा समावेश आहे. त्यांनी या अल्गोरिदमचा कुकडी सिंचन प्रकल्पात असलेल्या क्षेत्रांमध्ये इष्टतम पीक योजना आणि पाणी वाटप शोधण्यासाठी केला. त्यांना आढळले की निव्वळ नफा आणि पीकक्षेत्र वाटपाच्या निकषावर त्यांच्या अल्गोरिदमद्वारे मिळालेल्या उपाययोजना पारंपरिक अल्गोरिदमपेक्षा चांगल्या आहेत आणि टप्प्यांची संख्या पण पुष्कळ घटलेली आढळली.

“‘उत्क्रांतीवादी-अस्ताव्यस्त-अल्गोरिदममधे’ घेतलेल्या पिढ्यांची(टप्प्यांची) संख्या पारंपारिक अल्गोरिदमपेक्षा फारच कमी आहे. अस्ताव्यस्तपणामुळे अल्गोरिदमची इष्टतमता वाढते आणि ते अधिक यशस्वी होतात” असे डॉ अरुणकुमार म्हणतात.

यापुढे आपण आपल्या सिंचन प्रणालीतील त्रुटी दूर करण्यासाठी हा अल्गोरिदम वापरू शकतो का? ‘एव्हढ्यात नाही’, असे संशोधक म्हणतात. प्राध्यापक ज्योतीप्रकाश यांच्या मते, “प्रत्यक्षात जलाशयात येणाऱ्या प्रवाहाचा अंदाज बांधण्यासाठी जलाशयाच्या कार्य-प्रतिमानानुरूप एक कार्यप्रणाली आखण्याचे आव्हान आहे”. हे संशोधनाचा सार्वजनीक धोरणे आखण्यासाठी आणि कार्यक्षम प्रणाली तयार करण्यासाठी निश्चितच उपयोग होईल.