ফাংশনাল প্রোগ্রামিং কনসেপ্ট

ফাংশনাল প্রোগ্রামিংয়ের ভূমিকা

Earth Engine, সমান্তরাল প্রসেসিং সিস্টেম ব্যবহার করে বিপুল সংখ্যক মেশিনে কম্পিউটেশন করে। এই ধরনের প্রসেসিং চালু করতে, Earth Engine সাধারণত ফাংশনাল ল্যাঙ্গুয়েজের মাধ্যমে ব্যবহৃত স্ট্যান্ডার্ড টেকনিকের সুবিধা নেয়, যেমন রেফারেন্সিয়াল ট্রান্সপারেন্সি ও লেজি ইভ্যালুয়েশন, যার মাধ্যমে উল্লেখযোগ্যভাবে অপ্টিমাইজেশন ও দক্ষতা বৃদ্ধি করা যায়।

ফাংশনাল প্রোগ্রামিংকে প্রসিডিউরাল প্রোগ্রামিং থেকে আলাদা করে যে মূল ধারণাটি তা হল সাইড এফেক্টের অনুপস্থিতি। এর অর্থ হল, আপনার লেখা ফাংশন, ফাংশনের বাইরে থাকা ডেটার উপর নির্ভর করে না বা তা আপডেট করে না। নিচের উদাহরণে আপনি দেখতে পাবেন যে, আপনার সমস্যাকে এমনভাবে পুনর্গঠন করা সম্ভব যাতে সাইড-এফেক্ট ছাড়াই ফাংশন ব্যবহার করে তা সমাধান করা যায় - যা সমান্তরালভাবে কার্যকর করার জন্য অনেক বেশি উপযুক্ত।

লুপের জন্য

Earth Engine-এ for-loops ব্যবহার করতে নিরুৎসাহিত করা হয়। একই ফলাফল পাওয়া যেতে পারে map() অপারেশন ব্যবহার করে যেখানে আপনি এমন একটি ফাংশন উল্লেখ করেন যা প্রতিটি এলিমেন্টে স্বাধীনভাবে প্রয়োগ করা যেতে পারে। এটি সিস্টেমকে বিভিন্ন মেশিনে প্রসেসিং ডিস্ট্রিবিউট করার অনুমতি দেয়।

নিচের উদাহরণে দেখানো হয়েছে যে কীভাবে আপনি সংখ্যার একটি তালিকা নেবেন এবং map() ব্যবহার করে প্রতিটি সংখ্যার বর্গ সহ আরেকটি তালিকা তৈরি করবেন:

কোড এডিটর (জাভাস্ক্রিপ্ট)

// This generates a list of numbers from 1 to 10.
var myList = ee.List.sequence(1, 10);

// The map() operation takes a function that works on each element independently
// and returns a value. You define a function that can be applied to the input.
var computeSquares = function(number) {
  // We define the operation using the EE API.
  return ee.Number(number).pow(2);
};

// Apply your function to each item in the list by using the map() function.
var squares = myList.map(computeSquares);
print(squares);  // [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

If/Else শর্তাবলী

প্রোসিডিউরাল প্রোগ্রামিং প্যারাডাইম ব্যবহার করতে অভ্যস্ত নতুন ব্যবহারকারীদের আরেকটি সাধারণ সমস্যা হল Earth Engine-এ if/else কন্ডিশনাল অপারেটরের সঠিক ব্যবহার। যদিও, API একটি ee.Algorithms.If() অ্যালগরিদম প্রদান করে, তবে map() এবং ফিল্টার ব্যবহার করে আরও কার্যকরী পদ্ধতির পক্ষে এর ব্যবহারকে দৃঢ়ভাবে নিরুৎসাহিত করা হয়। Earth Engine বিলম্বিত এক্সিকিউশন ব্যবহার করে, যার অর্থ হল কোনও এক্সপ্রেশনের মূল্যায়ন ততক্ষণ পর্যন্ত বিলম্বিত হয় যতক্ষণ না এর প্রকৃত ভ্যালু প্রয়োজন হয়। কিছু ক্ষেত্রে, এই ধরনের এক্সিকিউশন মডেল ee.Algorithms.If() স্টেটমেন্টের সত্য ও মিথ্যা উভয় বিকল্পই মূল্যায়ন করবে। এর ফলে অতিরিক্ত কম্পিউটেশন ও মেমরি ব্যবহার হতে পারে, যা এক্সপ্রেশন ও সেগুলি এক্সিকিউট করার জন্য প্রয়োজনীয় রিসোর্সের উপর নির্ভর করে।

ধরুন, আপনি উপরের উদাহরণের একটি ভেরিয়েন্ট সমাধান করতে চান, যেখানে টাস্ক হল শুধুমাত্র বিজোড় সংখ্যার বর্গ গণনা করা। if/else শর্ত ছাড়াই এটি সমাধান করার একটি কার্যকরী পদ্ধতি নিচে দেখানো হয়েছে:

কোড এডিটর (জাভাস্ক্রিপ্ট)

// The following function determines if a number is even or odd.  The mod(2)
// function returns 0 if the number is even and 1 if it is odd (the remainder
// after dividing by 2).  The input is multiplied by this remainder so even
// numbers get set to 0 and odd numbers are left unchanged.
var getOddNumbers = function(number) {
  number = ee.Number(number);   // Cast the input to a Number so we can use mod.
  var remainder = number.mod(2);
  return number.multiply(remainder);
};

var newList = myList.map(getOddNumbers);

// Remove the 0 values.
var oddNumbers = newList.removeAll([0]);

var squares = oddNumbers.map(computeSquares);
print(squares);  // [1, 9, 25, 49, 81]

কালেকশন নিয়ে কাজ করার সময় এই প্যারাডাইম বিশেষভাবে প্রযোজ্য। আপনি যদি কিছু শর্তের উপর ভিত্তি করে কালেকশনে অন্য অ্যালগরিদম প্রয়োগ করতে চান, তাহলে প্রথমে শর্তের উপর ভিত্তি করে কালেকশন ফিল্টার করা এবং তারপর প্রতিটি সাবসেটে আলাদা ফাংশন map() করা হল সবচেয়ে ভালো উপায়। এটি সিস্টেমকে অপারেশনটি সমান্তরাল করার অনুমতি দেয়। যেমন:

কোড এডিটর (জাভাস্ক্রিপ্ট)

// Import Landsat 8 TOA collection and filter to 2018 images.
var collection = ee.ImageCollection('LANDSAT/LC08/C02/T1_TOA')
  .filterDate('2018-01-01', '2019-01-01');

// Divide the collection into 2 subsets and apply a different algorithm on them.
var subset1 = collection.filter(ee.Filter.lt('SUN_ELEVATION', 40));
var subset2 = collection.filter(ee.Filter.gte('SUN_ELEVATION', 40));

// Multiply all images in subset1 collection by 2;
// do nothing to subset2 collection.
var processed1 = subset1.map(function(image) {
  return image.multiply(2);
});
var processed2 = subset2;

// Merge the collections to get a single collection.
var final = processed1.merge(processed2);
print('Original collection size', collection.size());
print('Processed collection size', final.size());

কিউমুলেটিভ আইটেরেশন

আপনাকে সিকোয়েন্সিয়াল অপারেশন করতে হতে পারে, যেখানে প্রতিটি ইটারেশনের ফলাফল পরবর্তী ইটারেশনে ব্যবহার করা হয়। Earth Engine এই ধরনের কাজের জন্য একটি iterate() পদ্ধতি প্রদান করে। মনে রাখবেন যে iterate() সিকোয়েন্সিয়াল পদ্ধতিতে এক্সিকিউট করা হয় এবং তাই বড় অপারেশনের ক্ষেত্রে এটি ধীর গতিতে কাজ করবে। আপনি যখন কাঙ্ক্ষিত আউটপুট পেতে map() এবং ফিল্টার ব্যবহার করতে পারবেন না, শুধুমাত্র তখনই এটি ব্যবহার করুন।

iterate()-এর একটি ভালো উদাহরণ হল ফিবোনাচি সংখ্যার ক্রম তৈরি করা। এখানে, সিরিজের প্রতিটি সংখ্যা হল আগের ২টি সংখ্যার যোগফল। iterate() ফাংশন ২টি আর্গুমেন্ট, একটি ফাংশন (অ্যালগরিদম) এবং একটি শুরুর ভ্যালু নেয়। ফাংশনটি নিজেই ২টি ভ্যালু পাস করে, ইটারেশনের বর্তমান ভ্যালু এবং পূর্ববর্তী ইটারেশনের ফলাফল। নিম্নলিখিত উদাহরণে দেখানো হয়েছে যে Earth Engine-এ কীভাবে ফিবোনাচি সিকোয়েন্স প্রয়োগ করতে হয়।

কোড এডিটর (জাভাস্ক্রিপ্ট)

var algorithm = function(current, previous) {
  previous = ee.List(previous);
  var n1 = ee.Number(previous.get(-1));
  var n2 = ee.Number(previous.get(-2));
  return previous.add(n1.add(n2));
};

// Compute 10 iterations.
var numIteration = ee.List.repeat(1, 10);
var start = [0, 1];
var sequence = numIteration.iterate(algorithm, start);
print(sequence);  // [0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89]

এখন যেহেতু আপনি জাভাস্ক্রিপ্ট কনসেপ্ট সম্পর্কে ভালভাবে বুঝে গেছেন, তাই Earth Engine API-এর জিওস্পেশিয়াল কার্যকারিতা সম্পর্কে জানতে API টিউটোরিয়াল দেখতে পারেন।