Az info-bionika három területtel jellemezhető. Az elsőbe tartoznak a biológia motiválta információs technológiák a multimodális érzékelés (látás, hallás és tapintás egyszerre), az információfeldolgozás és a beavatkozás teljes spektrumában. Ilyen feladatokat végez például egy robotporszívó, amely maga kiporszívózza a szobát, egy automatikus navigálóberendezés, amely pilóta nélküli kis repülőgéppel felfedez permetezésre szoruló területeket, és bepermetezi őket, vagy akár egy automatikus lapozógép, amely kiválasztja és lemásolja egy folyóirat oldalait. De ilyen feladat a megbízható beszéd- és kézírás-felismerés is.
A második terület képviselőiként említhetők az élő szervezetbe épített autonóm mesterséges érzékelő-számító-beavatkozó eszközök és interfészeik (illesztők, csatolók, két egység összekapcsolhatóságát és együttes működését biztosító érintkező felületek), az elhalt szövetrészek pótlására szolgáló protézisek, valamint a gyógyszeradagolók. Ilyen feladatot végez a ma már széles körben elterjedt fülbe operálható protézis, amellyel világszerte mintegy százezer halláskárosult újra képes hallani, a krónikus betegségben szenvedő ember beépített gyógyszeradagolója vagy egy mozgáskárosult személy újra mozgásképessé tétele. Ennek a területnek talán legnagyobb kihívása a szemprotézis megalkotása.
Mindezek előkészíthetik az utat a harmadik területhez, a mesterséges-élő szimbiózisok kidolgozásához újfajta információtechnikai feladatok ellátására. Ezekkel az eszközökkel már interaktív összjáték jön létre a mesterséges és az élő rendszer között.
Miért oly hihetetlenül ügyes a számítógép, ha számokkal kell műveleteket végeznie vagy logikai döntések millióit meghoznia, adatok milliárdjaiból kiválasztania valamit? Ugyanakkor miért oly ügyetlen, ha bármely ügyes állat legegyszerűbb érzékelőképességeit kellene utánoznia? A hal úszását, a légy repülését, egy galamb párjának felismerését, a sas látásának „élességét”, a majom akrobatikus ugrását, fogását, a kutya szaglását? Sorolhatjuk a példákat, amelyekben jelenlegi gépeinkkel eleve vesztésre állunk a legegyszerűbb teljesítmények versenyében. Hangsúlyozzuk, hogy itt nem az emberi gondolkodásról van szó, hanem a viszonylag könnyűnek tűnő tér-időbeni tájékozódásról, ügyességről. Mi itt a titok?
E feladatsorok egyik sajátossága, hogy az érzékelés és az azt követő „számítás”, majd beavatkozás „eggyé van integrálva”, egybeolvad. A másik, hogy az érzékelő elemekből nagyon sok van, a harmadik pedig az, hogy a gyakorlás és az adott helyzethez való adaptálódás is számít. A szélben ingadozó fákon ugráló majom a mozgó ágat is jól el tudja kapni. Szintén fontos, hogy sokszor egyszerre több érzékszervre és ezek összehangolására van szükség, sőt az érzékelések előtti ügyes érzékelőműködtetésre (például a tapintáshoz meg kell tervezni a hatóerőt és a kéz vagy a bajusz megfelelő mozgatását).
A sas, a bagoly, a denevér azonban nemcsak érzékel, hanem „kiszámít”, és alkalmazkodva végre is hajt valamit. A mesterséges érzékelők forradalmához hozzátartozik az érzékelőket követő számítógép. Ma már van olyan repülőgépszárny, amely egyrészt érzékeli a felületi nyomást, másrészt – azonnal – alkalmazkodóan változtatja is a felületét, hogy csökkentse a turbulenciát.
A folytonos, úgynevezett analóg jelek sokaságát követő, velük szinte integrálódó számítógép kézenfekvő lehetősége az analogikai celluláris számítógépelvre épülő „érzékelő számítógép”. Az adatok tehát itt nem digitálisan kódolt számok, hanem tipikusan képfolyamok, hanghullámok folyama vagy a tapintással szerzett nyomáshullámok folyama. De nemcsak az adatok mások, hanem a számítóegységek meg az utasítások is.
Ebben az új algoritmikus és szoftvervilágban új fogalom a proaktív, adaptív, interaktív érzékelő-beavatkozó algoritmus. Ennek egyik különleges lépése az érzékelés előtti akció kialakítása, amelynek eredménye maga az érzékelés. Például ha tapintunk, akkor először a kezünkkel kell akcióba lépni, tehát adott irányú nyomást alkalmazni, és utána érzékelünk tapintó érzékelőinkkel, majd ennek eredményétől függően változtatjuk a nyomást.
Mindez érthetőbbé válik egy lehetséges alkalmazás, a távjelenlét példáján keresztül. A távjelenlét azt jelenti, hogy a sokféle érzékelővel ellátott számítástechnikai eszközök képesek egy távközlési csatornán keresztül nemcsak közvetíteni, hanem értelmezni is a szituációt. Tekintsünk például egy gyerekszobát, ahonnan az édesanya kimegy a konyhába dolgozni. Milyen felügyeleti távjelenlétet terveznénk ide? Első gondolatunk egy kamera felszerelése, amely detektálná a veszélyes helyzeteket, és ilyen esetben jelezne, csöngetne a mamának, hogy figyeljen oda a kamera képét mutató konyhai monitorra. Már ezt az egyszerű feladatot sem könynyű megoldani. Hiszen nagyon sokféle módon kerülhet veszélybe egy gyermek, nem csak akkor, ha kimászik az ágya szélére. Ezért esetleg sokkal egyszerűbb, ha kép helyett hangokat rögzítünk, elemzünk és/vagy közvetítünk a konyhában felszerelt hangszóróba. Lehet azonban, hogy az anya csak a látvány és a hang együttes érzékeléséből következtethet a veszélyhelyzetre. A sírás hatására a kamera odafordul a hang felé. Esetleg a szag érzékelése „elektronikus orral” kezdődő tűzesetre hívhatja fel a figyelmet. Ekkor már három mesterséges érzékszerv vesz részt a távjelenlét helyzetértékelésében. Emellett azonban ismernünk kell az adott szoba berendezését, a gyerekek szokásait, fizikai képességeit, hangszínét és tipikus, illetve rendkívüli esetekre jellemző hanghordozását.
Az élő szervezetbe ültethető protézisek területén ma a legnagyobb kihívás a szemprotézis, amelynek megoldása a közelmúltig távoli feladatnak tűnt. Sok éve több nagy kutatócsoport dolgozik rajta szerte a világon (elsősorban Németországban és az Egyesült Államokban). Mégis évek után is csak részeredmények születtek. Ha tökéletesen ismernénk a retina működését, és maradéktalanul tudnánk elektronikusan, csippel utánozni, akkor is óriási feladat marad hátra: az állandó és megbízható kapcsolat megteremtése az idegrendszerrel. E kapcsolat megteremtése sokkal nehezebb, mint bármely más protézisnél. Ugyanis itt a protézisnek nem csupán néhány ponton kell csatlakoznia, hanem több száz vagy több ezer ponton. Ráadásul a szemünk csodálatosan jól van elrejtve. Sok más nehézség is van, amelyekről most nem beszélünk.
Az első kérdés persze, hogy milyen a retina, hogyan működik. Három évvel ezelőttig a retina belső részének működése ismeretlen volt. Ekkor publikálták felfedezésüket a Nature folyóiratban Berkeleyben dolgozó kutatók arról, hogyan működik egy emlős retinájának belső része és egésze. Egy csapásra megváltozott a retináról alkotott képünk: mintha tucatnyi képernyőn látnánk a retina kimenetén a nézett világ különböző tulajdonságait. Az egyiken a kontúrok látszanak, néhány másikról ma még nem tudjuk, pontosan mit is kódolnak. De ki tudtunk dolgozni ennek alapján egy közelítő, programozható retinamodellt a cellulárishullám-számítógépünkön. Mindez persze mit sem változtatott a többi nehézségen, amely a retinaprotézis létrehozásának útjában állt.
A múlt év végén azonban Los Angelesben, a Dél-kaliforniai Egyetem egy klinikáján sikerült úgy beültetni kis felbontású (4 x 4 pixel) szemprotéziseket három valamikor látó, majd megvakult betegbe, hogy az illetők láttak a csipeken keresztül, és fejük mozgatásával pásztázták a környezetet. Bár jól tudjuk, hogy ez még csak az első lépés, és nem szabad vérmes reményeket fűzni az eljárás közeli tömeges bevezetéséhez, sokéves fáradozás után mégis megtört a jég. Az egyik legfontosabb kérdés, amelyre a továbbiakban meg kell találni a választ: hány csatornát kell rávezetni a protézisre ahhoz, hogy elég jól közvetítse a valóságot, de ne keverje össze a különböző csatornákat? Ez valószínűleg nem dönthető el elméletileg és szimulációval. Újabb érdekes kérdés: mennyiben számíthatunk arra, hogy bár tökéletlenek a protéziseink, az agy hihetetlen rugalmassága és tanulóképessége (plaszticitása) segít majd abban, hogy e tökéletlen eszközök révén szerzett információk alapján jobban lássunk, halljunk, tapintsunk?
Ugyancsak régi vágyunk, hogy a megbénult végtagokat legalább részlegesen mozgatni lehessen. A közelmúltban több eredmény született ezen a téren. Egy deréktól megbénult beteg a megfelelő izommozgató idegvégződéseinek elektronikus ingerlése nyomán fel tud állni, egy másik fogni képes a megbénult kezével.
A legbonyolultabb feladat kétségtelenül az aggyal való közvetlen kapcsolat kialakítása. Ez nemcsak lehetőségekkel, hanem hihetetlen veszélyekkel is jár. Itt már a bioetikai felelősség is a sokszorosa az előbbi esetekben felmerülőnek, bár a kapcsolat megteremtése az egész területen kulcsfontosságú.
Sok súlyos baleseten átment személy oly mértékben megbénul, hogy nincs mód a csonkok kiegészítésére. A kutatók azt remélik, hogy ha az agy mozgató, úgynevezett motoros kérgéből vezetünk el vezeték nélkül jeleket, akkor ezekkel a jelekkel nemcsak az ép végtagot, hanem egy robotkart is lehet vezérelni. E tekintetben fontos – bár csak első – lépés az a közelmúltban végrehajtott kísérlet, amelynek során egy majom motoros agykérgéből elvezetett jelekkel ugyanazokat a mozdulatokat lehetett elvégeztetni egy távoli robottal, mint amelyeket a majom végzett a keze ügyében lévő botkormánnyal.
Ezek után azt remélik, hogy a majom a látórendszere útján történő visszacsatolással – az agy hihetetlen plaszticitása miatt – képes lesz arra, hogy a motoros kéregből elvezetett jelekkel odaemeljen a szájához egy karra tett banánt. Ez már az a bizonyos szimbiózis, amely interaktív kapcsolatot jelent mindkét irányban az agy és a mesterséges eszköz között.
A technológia lehetővé teszi, és a társadalom igényli az info-bionikai eszközök és az érzékelő számítógépek széles körű használatát. A felhasználás kiterjesztését sürgetik az elöregedő társadalom szükségletei, a biztonsági rizikófaktorok otthon, a munkahelyen, a közlekedésben, valamint az iparban és a környezetben.
Vajon van-e remény rá, hogy Magyarország bekapcsolódjék az új csúcstechnológiai fejlesztésekbe, a kutatás és az innováció élvonalába kerüljön? Hazánkban az elektronika és információtechnika, valamint a neurobiológia hagyományosan erős tudományos iskolákra támaszkodik (Simonyi Károly, Kalmár László és Szentágothai János tudományos iskoláira). E szakterületeken az utóbbi tíz évben erős multidiszciplináris tevékenység folyt, és tucatnyi fiatal kutató szerzett doktorátust. Több helyen zajlik posztgraduális képzés, és a Pázmány-egyetemen harmadévesek azok az egyetemi hallgatók, akik Európában először úgy lesznek információtechnikus mérnökök, hogy az első évtől folyamatosan ismerkednek az idegrendszer információtechnikájával is. Egy éve a Magyar Tudományos Akadémia támogatásával, hat egyetem és hat MTA-intézet együttműködésével megalakult a Magyar Info-Bionikai Kutató Központ. A központ több tucat, a nemzetközi színtéren bizonyított, doktorátussal rendelkező fiatal kutató és doktori iskolákba szerveződött doktorandus munkáját fogja össze, akik remélhetőleg az új irányzat hazai sikerre vivői lesznek. De mindez nem lenne elegendő, ha nem tudnánk bekapcsolódni a világ nagy kutatóközpontjainak munkájába, és aktív együttműködést kialakítani az új szakterületeken most szerveződő vállalatokkal.
A fenti szöveg a június 7-én elhangzott előadás rövidített, szerkesztett változata.
Az előadás megtekinthető június 12-én (szombaton) 10.50-től a Duna Televízióban és június 13-án (vasárnap) 13.10-től az MTV-n, valamint 21.45 órától az M 2-n.
A Mindentudás Egyetemének következő előadása június 14-én 19.30-kor kezdődik a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem informatikai épületének B28-as előadójában (Budapest XI., Magyar tudósok körútja 2/B).
Az előadások teljes szövegét a hozzászólásokkal és a vitával együtt a www.mindentudas.hu weblapon találják meg az érdeklődők.
origo.hu
Jön az energiaital-tilalom, de több koffeintartalmú ital megússza ezt
