Robotmacska lehet a tudomány új sztárja

A University of South California (USC) egyik laboratóriumában különös szerzetekkel találkozhat, aki arra jár. Az egyik egy robotizált ujj, amely semmi mást nem tud, mint a kék színű dolgokra mutogatni. Bár ez elsőre nem tűnik túl izgalmasnak, a robot működése teljesen eltér az eddig megszokott verzióktól.

Míg ugyanis egy „hagyományos” robot a szoftverébe beleírt kódsorok alapján teljesíti, amit számára meghatároztak, a USC robotujja az emberi idegrendszer működését szimulálva mutogat a kék színű dolgokra.

ELTE-kutatók: kutyákról kéne mintázni a robotokat

„A szimulált idegsejtek mindegyike annyira képes, hogy egy mesterséges izomban apró rángásokat idézzen elő – magyarázta a Wirednek adott interjújában Terry Sanger biomérnök. – Képes elmozdítani balra, jobbra, fel vagy lefelé. A robot pedig csak annyit „tud”, hogy ha kék színt érzékel, arrafelé kell haladnia.”

Ez a megközelítés gyökeresen eltér a robotikában eddig alkalmazott megoldásoktól, a USC szakértői pedig természetesebben mozgó, illetve a környezetükkel organikusabb kapcsolatot fenntartó robotok megjelenését várják tőle. Az egyes idegsejtek alapvetően egyszerű funkcióira cserélnék le a komplikált algoritmusokat, és itt jön a képbe a robotmacska.

Sanger irodájával szemben ugyanis egy másik laboratóriumban fickándozik Kleo, a robotmacska. A macska szó használata enyhe túlzásnak tűnhet, a csapat mégis így hivatkozik a fura szerkeztere, amely a nevét egy Clayo nevű igazi cica után kapta. A fickándozást viszont szó szerint kell érteni, a négylábú szerkezet ugyanis egyelőre távolról sem képes olyan jellegű mozgásra, mint például a Boston Dynamics világhírű robotkutyái, amelyek láttán nem nehéz a közelgő robotapokalipszis rémét látni a fejünkben.

Kleo megjelenése és mozgása ehhez képest röhejesen primitív, ugyanakkor sokkal progresszívabb technológiával kísérleteznek a „gazdái”. Francisco Valero-Cuevas biomérnök célja ugyanis nem kevesebb, mint, hogy olyan mesterséges idegsejteket hozzanak létre, amelyek elférnek egy nyomtatott áramkörön, ugyanakkor képesek szimulálni az emberi gerincvelő idegsejtjeinek működését.

A kevesebb több

Felmerülhet a kérdés, hogy miért nem az emberi agy működését próbálják reprodukálni, de erre Valero-Cuevasnak kész válasza van.

„A gerincvelő nem egyszerűen egy vezeték, ami összeköti az izmainkat az agyunkkal – magyarázta a szakember. – A gerincvelőnek vannak olyan alacsonyabb szintű »áramkörei«, amelyek az izmok mozgatásáért felelősek. A mi célunk, hogy ennek az egész rendszernek a működését visszafejtsük.”

Ezt a folyamatot pedig a legegyszerűbb építőköveknél, az idegsejteknél kell kezdeni. A kutatók azt nagyjából már tudják, hogyan helyezkednek el a neuronok a gerincvelőben, ami kevésbé egyértelmű, hogy milyen kapcsolatok alakulnak ki az ilyen sejtek között annak érdekében, hogy például a lábak mozgását elő tudják idézni.

A legtöbb robot mozgása még nagyon messze van a természetestől

Kleo működtetésének megkezdéséhez ezért rengeteg szimulált idegsejtet hoztak létre, amelyeknek véletlenszerű funkciókat adtak.

„Eleinte csak annyit láttunk, hogy Kleo üldögél, az egyes neuronok pedig véletlenszerű aktivitást mutatnak – magyarázta Valero-Cuevas. – Aztán egyszer csak az egyik ilyen véletlen aktivitás kimozdítja előre Kleót, a rászerelt gyorsulásmérők pedig érzékelik ezt. Ezután a rendszer visszajelzést kap, amely összeköti az idegi aktivitást a mozgással.”

Ezt a módszert megerősítő tanulásnak hívják, segítségével pedig Kleo mesterséges gerincvelője szépen lassan megtanulja, hogy melyik idegi kapcsolat milyen művelet végrehajtására alkalmas. Ezekből az apró elemekből építkezve a robotmacska előbb kúszni kezd, majd előbb-utóbb megtanul járni is.

„Hol van itt az intelligencia? – teszi fel a költői kérdést Valero-Cuevas. –Rá kell jönnünk, hogy sehol. Ezek mind nagyon egyszerű, azt is mondhatnám buta kis részletek. Egy egyedülálló idegsejt semmire sem képes, de ha építünk belőlük egy hálózatot, valami rendkívüli történik.”

Tanuló robotoké a jövő?

A fenti módszer alapjaiban változtathatja meg a robotikát. Egy mai robotot, ha mozgatni szeretnénk, minden egyes mozdulatát le kell programozni. Mozdítsa meg az egyik lábát, helyezze le, egyensúlyozzon, majd ismételje meg ugyanezt a másik lábbal is. Hosszú és bonyolult folyamat, amelybe számtalan hiba csúszhat. Azonban, a gerincvelő működésének megfejtésével a robotok tervezői a jövőben a járáshoz hasonló folyamatokat komplikált algoritmusok nélkül oldhatják meg úgy, hogy a robot egyszerűen magától rájön, hogyan tudja mozgatni a végtagjait.

A Honda ASIMO nevű robotjának a mozgásáért bonyolult szoftver felel

„Gondoljunk bele, amikor az utcán sétálunk, nem számolgatjuk fejben, hogy mekkora erővel kell előrelendíteni a lábunkat, vagy milyen erővel csapódik a talpunk a talajhoz – magyarázta Sanger. – Ehelyett csak nézünk a szemünkkel, érzünk az idegeinkkel és ebből áll össze a mozgás.”

Természetesen a jövő robotjainak szükségük lesz egy végtagjaikat mozgató mesterséges idegeknél bonyolultabb „műveleti központra”, de a fenti megoldások kiváló alapot teremthetnek mindehhez.

„Kapcsoljunk egy agyat erre a rendszerre – mondta Valero-Cuevas. – A robotmacska esetében az agy azt fogja mondani: most, hogy már tudok járni, akár mehetek balra, vagy mehetek jobbra is. Ezzel a módszerrel pedig akár egy egeret is el tudnék kapni.”