سائنسدرستگیسےپیشگوئیڈاکٹر ذوالفقار خالد، 40 سالہ، بچپن سے ہی جستجوگر تھے، یہاں تک کہ جب وہ پاکستان کے پنجاب کے قلب میں سرگودھا کے قریب ایک گاؤں میں پلے بڑھے۔ وہ بچہ ہی تھے جب ان کے والدین صوبائی دارالحکومت لاہور منتقل ہو گئے تاکہ ان کے چار بیٹوں کو بہتر تعلیمی مواقع مل سکیں۔ یہ منتقلی فائدہ مند ثابت ہوئی، کیونکہ ان کے تین بھائی اب لاہور میں کامیابی سے سافٹ ویئر ہاؤس چلا رہے ہیں۔ اس دوران، ڈاکٹر خالد نے اپنا راستہ علمی اور تحقیق میں طے کیا، جس میں انہیں بے مثال کامیابی ملی۔ اس سال نومبر میں، ڈاکٹر خالد ایک بین الاقوامی کثیر شعبہ جات، کثیر اداراتی ٹیم کا حصہ تھے جسے کمپیوٹنگ مشینری ایسوسی ایشن (ACM) کی جانب سے موسمیاتی ماڈلنگ میں معتبر گورڈن بیل انعام سے نوازا گیا۔ سعودی عرب کی شاہ عبداللہ یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی (KAUST) میں کام کرنے والی 12 رکنی ٹیم نے اپنی منصوبے "بُوسٹنگ ارتھ سسٹم ماڈل آؤٹ پٹس اینڈ سیونگ پیٹا بائٹس ان دیئر اسٹوریج یوزنگ ایکساسکیل کلائمیٹ ایمولیٹرز" کے لیے یہ انعام جیتا۔ ڈاکٹر ذوالفقار خالد نے ایکساسکیل کلائمیٹ ایمولیٹر پر اپنے کام کی بدولت اپنی ٹیم کو یہ معتبر گورڈن بیل انعام دلانے میں مدد کی، جس سے وہ یہ اعزاز حاصل کرنے والے پہلے پاکستانی بن گئے ہیں۔ اس کے علاوہ، اس میں انتہائی موسمیاتی واقعات کی تیاری کے طریقے کو تبدیل کرنے کی صلاحیت بھی ہے۔ یہ سالانہ انعام موسمیاتی ماڈلنگ پر مرکوز ہے اور 2023 میں موسمیاتی ماڈلنگ کے اطلاقات میں ہائی پرفارمنس کمپیوٹنگ کے استعمال کو تسلیم کرنے کے لیے متعارف کرایا گیا تھا۔ ڈاکٹر خالد گورڈن بیل انعام کے پہلے پاکستانی وصول کنندہ ہیں۔ ڈاکٹر خالد ہمیشہ سے ایک غیر معمولی طالب علم رہے ہیں۔ "بچپن سے ہی، میں مسئلے حل کرنے کی طاقت سے متاثر تھا، اکثر ریاضی کی خوبصورتی اور انجینئرنگ کی امکانات کی طرف راغب ہوتا تھا،" وہ EOS کو بتاتے ہیں۔ انہوں نے 2008 میں لاہور میں انجینئرنگ اور ٹیکنالوجی کی یونیورسٹی سے الیکٹریکل انجینئرنگ میں اپنی گریجویشن مکمل کی، جس میں اوپر سے نمبر حاصل کیے اور پانچ سونے کے تمغے جیتے۔ یہ ان کے ایک محقق کے طور پر سفر کا آغاز بھی ہوگا۔ اس کے بعد انہوں نے آسٹریلین نیشنل یونیورسٹی (ANU) میں پی ایچ ڈی پروگرام میں شمولیت اختیار کی، جس میں انہیں آسٹریلین حکومت کی جانب سے ان کے اینڈیور ایوارڈز کے تحت میرٹ بیسڈ اسکالرشپ ملی۔ بعد میں، وہ 2013 سے 2015 تک ANU میں ریسرچ فیلو کے طور پر کام کرتے رہے۔ اس کے بعد وہ پاکستان واپس آئے اور لاہور یونیورسٹی آف مینجمنٹ سائنسز (LUMS) میں شامل ہو گئے، جہاں وہ اس وقت الیکٹریکل انجینئرنگ کے ایسوسی ایٹ پروفیسر کے طور پر کام کر رہے ہیں۔ یہ تقریباً اسی وقت تھا جب پاکستان موسمیاتی تبدیلی کے غیر معمولی اثرات کا شکار ہو رہا تھا، خاص طور پر شہری نظاموں اور پسماندہ برادریوں پر۔ ڈاکٹر خالد نے 2020 میں LUMS میں اپنے ساتھیوں کے ساتھ اس شعبے میں اپنی تحقیق کا آغاز کیا۔ البگورتھمک انوویشنز، انجینئرنگ اور مصنوعی ذہانت (AI) میں ان کا پس منظر کا مطلب تھا کہ وہ اس شعبے میں بامعنی طور پر حصہ ڈالنے کے لیے تیار تھے۔ "میں ایک ریاضیاتی طور پر متاثر، انجینئرنگ سے تربیت یافتہ اور کمپیوٹیشنل طور پر متحرک محقق ہوں، جسے مصنوعی ذہانت، مشین لرننگ، سسٹمز انجینئرنگ، ٹیکنالوجی پالیسی، کمپیوٹر وژن، سگنل پروسیسنگ اور آپٹیمائزیشن میں مہارت حاصل ہے۔" وہ EOS کو وضاحت کرتے ہیں۔ "میں ایسے نظام بنانے میں مدد کرنا چاہتا تھا جو نہ صرف پیش گوئیوں کی درستگی کو بہتر بنائیں، بلکہ کمیونٹیز کو بہتر تیاری، نقصان کو کم کرنے اور تبدیل ہوتے ہوئے موسم کے مطابق ڈھالنے کے قابل بنائیں،" وہ جاری رکھتے ہیں۔ انہیں معلوم نہ تھا کہ ان کا کام انعام یافتہ ایکساسکیل کلائمیٹ ایمولیٹر کی ترقی سے جڑ جائے گا۔ ڈاکٹر خالد کا کہنا ہے کہ اس کا آغاز 2022 کی گرمیوں میں ہوا، جب KAUST میں پروفیسر مارک جنٹن اور ان کے پوسٹ ڈاکٹورل ریسرچر ڈاکٹر یان سونگ نے ایک کلائمیٹ ایمولیٹر پروجیکٹ پر کام شروع کیا۔ ایک سال کے دوران، انہوں نے پروجیکٹ کے بنیادی الگورتھم اور سائنسی اجزاء تیار کیے۔ 2023 میں، جب ڈاکٹر خالد کی سیباٹیکل کی مدت ختم ہوئی، تو ان کے پاس کئی اختیارات تھے: KAUST جانا یا امریکہ، آسٹریلیا یا برطانیہ میں مواقع تلاش کرنا۔ "KAUST کا انتخاب درست فیصلہ ثابت ہوا، کیونکہ اس نے مجھے پروجیکٹ کو بڑھانے اور ایمولیٹر کی ترقی میں حصہ ڈالنے کی اجازت دی،" ڈاکٹر خالد جاری رکھتے ہیں۔ "یہ منصوبہ واقعی کثیر شعبہ جات کی نوعیت کا تھا، کیونکہ ہمارے پاس صنعت، تعلیم اور قومی مراکز کے لوگ تھے، جنہیں موسمیاتی سائنس، شماریات، AI اور ہائی پرفارمنس کمپیوٹنگ میں مہارت حاصل تھی،" وہ وضاحت کرتے ہیں۔ ٹیم میں KAUST سے شامل تھے: سامح عبداللہ، مارک جی جی جنٹن، ڈیوڈ ای کیز، حاتم لطیف، یان سونگ، جارجی ایل اسٹینچیکوف اور ینگ سن؛ امریکہ کے NSF نیشنل سینٹر فار ایٹموسفیرک ریسرچ سے ایلیسن ایچ بیکر؛ NVIDIA سے جارج بوسلکا، جو مصنوعی ذہانت کمپیوٹنگ میں عالمی لیڈر ہے؛ امریکہ کی سینٹ لوئیس یونیورسٹی سے کینگلی کاؤ؛ اور امریکہ کی یونیورسٹی آف نوٹر ڈیم سے اسٹیفانو کاسٹروچیو۔ ایکساسکیل کلائمیٹ ایمولیٹر کو ایک "سمارٹ کلائمیٹ ماڈل" سمجھیں، ڈاکٹر خالد وضاحت کرتے ہیں۔ روایتی موسمیاتی ماڈلز چلانے میں بہت زیادہ وقت لیتے ہیں اور بہت زیادہ ڈیٹا پیدا کرتے ہیں جن کو ذخیرہ کرنا اور تجزیہ کرنا مشکل ہے۔ دوسری جانب، یہ "سمارٹ کلائمیٹ ماڈل" انتہائی ذہین، کمپیکٹ ورژن کی طرح کام کرتا ہے۔ مکمل سمیولیشنز چلانے کے بجائے، یہ چھوٹے ڈیٹا ان پٹس اور جدید الگورتھم استعمال کرتے ہوئے موسمیاتی پیٹرن کی درست اور تیزی سے پیش گوئی کر سکتا ہے، وہ جاری رکھتے ہیں۔ "یہ ایک انتہائی تفصیلی موسم کی پیش گوئی کا نظام ہے جو طویل مدتی موسمی رجحانات کی بھی پیش گوئی کر سکتا ہے، بغیر ہر بار بہت بڑے سپر کمپیوٹرز کی ضرورت کے،" ڈاکٹر خالد کہتے ہیں۔ اس کے علاوہ، ایمولیٹر جدید الگورتھم اور شماریاتی تکنیکوں کا بھی استعمال کرتا ہے اور اس طرح کم کمپیوٹیشنل وسائل اور ڈیٹا ان پٹس کا استعمال کرتا ہے۔ کمپیوٹیشنل شدت اور عملی استعمال کے درمیان فاصلے کو کم کرکے، ایکساسکیل کلائمیٹ ایمولیٹر تیز، پیمانے پر اور زیادہ قابل عمل موسمیاتی بصیرت فراہم کرتا ہے۔ مقامی اور عالمی سطح پر، ایکساسکیل کلائمیٹ ایمولیٹر موسمیاتی سائنس اور پالیسی سازی میں بعض سب سے زیادہ دباؤ والے چیلنجز کو حل کرنے میں ایک تبدیلی لانے والا آلہ ہے۔ "اس کی صلاحیتوں سے ہم موسمیاتی واقعات کو سمجھنے، پیش گوئی کرنے اور ان کے جواب میں پیش رفت کو نمایاں طور پر آگے بڑھایا جا سکتا ہے، چاہے وہ مقامی ہو یا عالمی پیمانے پر،" ڈاکٹر خالد کہتے ہیں۔ عالمی سطح پر، جیسا کہ پاکستان میں، موسمیاتی تبدیلی کی وجہ سے انتہائی موسمی واقعات — جیسے سیلاب، طوفان، گرمی کی لہریں اور خشک سالی — زیادہ بار بار اور شدید ہوتے جا رہے ہیں۔ روایتی موسمیاتی ماڈلز اکثر کمپیوٹیشنل حدود کی وجہ سے درست، مقامی پیش گوئیاں کرنے میں جدوجہد کرتے ہیں۔ ایکساسکیل کلائمیٹ ایمولیٹر ان واقعات کی پیش گوئی میں درستگی اور رفتار کو بہتر بناتا ہے اور اس طرح بروقت اور درست پیش گوئیاں ممکن بناتا ہے۔ لیکن اس کی سب سے زیادہ زمین کی تبدیلی کرنے والی خصوصیت یہ ہے کہ یہ انتہائی باریک پیمانے پر موسمیاتی ڈیٹا فراہم کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے (جگہ میں کلومیٹر کے پیمانے پر اور وقت میں گھنٹہ وار)۔ "یہ تفصیل چھوٹے شہروں اور کمیونٹیز میں مقامی آفات کی تیاری ممکن بناتی ہے جن کو وسیع ماڈلز اکثر نظر انداز کر دیتے ہیں،" ڈاکٹر خالد مزید کہتے ہیں۔ ایمولیٹر کا ایک اور بہت متعلقہ اطلاق کسانوں کو انتہائی مقامی موسم اور موسمیاتی پیش گوئیوں کے مطابق پودے لگانے کے شیڈول اور آبپاشی کی حکمت عملی کو بہتر بنانے کے قابل بنانا ہے۔ پاکستان میں، ایمولیٹر عملی فرق پیدا کر سکتا ہے، کیونکہ یہ موسمیاتی سائنس کو حقیقی زندگی کے حل کے قریب لاتا ہے جو جانوں اور روزگار کی حفاظت کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر، مستقبل میں سندھ میں 2022 کے سیلاب جیسی واقعات کی پیش گوئی کرکے، حکام لوگوں کو پہلے ہی نکال سکتے ہیں اور گھروں اور فصلوں کو ہونے والے نقصان کو کم کر سکتے ہیں۔ گرمی کی لہر سے تیاری ایک اور پہلو ہے۔ 2024 میں گرمی کی لہروں کے دوران، یہ جاننے سے کہ درجہ حرارت کب اور کہاں بڑھے گا، شہروں کو احتیاطی تدابیر اور طبی اقدامات کی منصوبہ بندی کرنے میں مدد مل سکتی ہے۔ بہتر کاشتکاری کے فیصلے کرنے کی صلاحیت ایک اور مثال ہے جہاں پاکستانی کسان ایمولیٹر کی پیش گوئیوں کا استعمال کرکے فصلوں کی کاشت یا کٹائی کے لیے بہترین وقت کا فیصلہ کر سکتے ہیں، پیداوار میں اضافہ کر سکتے ہیں اور نقصان کو کم کر سکتے ہیں۔ اس کے ساتھ ساتھ، کراچی اور لاہور جیسے شہروں میں بڑھتی ہوئی بارش یا انتہائی موسم سے نمٹنے کے لیے بہتر نکاسی کا نظام اور انفراسٹرکچر ڈیزائن کیا جا سکتا ہے۔ پنجاب میں جاری دھند کا بحران ایک اور موسمیاتی مسئلہ ہے، جہاں ہوا کی کیفیت خطرناک سطح پر پہنچ گئی ہے اور عوامی صحت اور معاشی سرگرمیوں کو متاثر کر رہی ہے۔ اس کے علاوہ، شمالی پاکستان میں گلیشیئرز کے پگھلنے سے پانی کی حفاظت کو خطرہ ہے اور تباہ کن گلیشیئرز جھیل پھٹنے کے سیلاب کا خطرہ بڑھ رہا ہے جس سے اس خطے میں کمیونٹیز کو خطرہ لاحق ہے۔ یہ مثالیں واضح کرتی ہیں کہ موسمیاتی تبدیلی ایک مشترکہ عالمی چیلنج ہے جس کے لیے جدید حل کی ضرورت ہے۔ یہ بحران کمزور آبادیوں کو زیادہ متاثر کرتے ہیں، اس ضرورت پر زور دیتے ہیں کہ ایسی اوزار کی ضرورت ہے جو ٹیکنالوجی کو قابل عمل پالیسی کے ساتھ جوڑتے ہیں۔ ڈاکٹر خالد امید مند ہیں کہ ایکساسکیل کلائمیٹ ایمولیٹر موسمیاتی مسائل اور ناگزیر طور پر انسانی مسائل کے کئی جوابات فراہم کر سکتا ہے۔ "مجھے امید ہے کہ یہ کامیابی پاکستان میں نوجوان سائنسدانوں کو بغیر خوف کے تحقیق اور جدت کو آگے بڑھانے کی ترغیب دے گی، یہ جانتے ہوئے کہ ان کے کام کا عالمی اثر ہو سکتا ہے،" وہ کہتے ہیں۔