A robotfoci és a sakkozó számítógépek veszélyesek, mert a mérnökök semmi másra nem használható gépek építésére vesztegetik az energiájukat, véli Dario Floreano, a világ egyik leghíresebb robotfejlesztője. Szerinte a jövő robotjai olyan feladatokkal is szembesülhetnek, mint amilyenekkel a környezetükhöz alkalmazkodó állatoknak is meg kell küzdeniük. A biológiai kutatások emiatt fontos tanulságokkal szolgálhatnak építésükkor, sőt magát az evolúciót is segítségül hívhatjuk a gépek tanításakor.
Álom az elektronikus bárányról
Az intelligens robotok már jóval a filmművészet kezdetei előtt is foglalkoztatták a tudományos fantasztikum iránt fogékony embereket. Gondoljunk csak Kempelen Farkas sakkozógépére, amellyel feltalálója 1770 körül nagy hírnévre tett szert, bár igazából egy törpe növésű ember működtette. A népszerű kultúrában mégis a mozi alapozta meg a robotok népszerűségét. Öszszegyűjtöttük a legolajozottabb mozgású filmsztárokat, a legnagyobb hatású filmes kiborgokat.
Nexus–6. Ezek a legfejlettebb androidok, amelyekre a jövő sivár San Franciscójában vadászik Rick Deckard fejvadász Philip K. Dick Álmodnak-e az androidok elektromos bárányokkal? című regényében. Az 1968-ban megjelent regényből tizennégy évvel később készítette Ridley Scott Szárnyas fejvadász című filmjét, főszerepben a nem sokkal korábban az ugyancsak robotokkal telezsúfolt Csillagok háborújával népszerűvé lett Harrison Forddal.
T–800. A jelenleg Kalifornia kormányzói székében ülő Arnold Schwarzenegger talán legsikeresebb szerepeként három filmben is eljátszotta a jövőből visszautazó gépezetet, a Terminátort, amelyet a múlt megváltoztatására programoztak be. Ma már alig valaki emlékszik arra, hogy a film első magyarországi megjelenésekor igyekeztek lefordítani a címét, és A halálosztó elnevezéssel került a mozikba.
Sonny. Ahogy a robotok egyre intelligensebbé válnak a jövőben, felvetődhet a kérdés, vajon tényleg különböznek-e annyira az emberektől, hogy gépként bánjunk velük. A jövőbeli moralitás mestere, Isaac Asimov 1950-ben jelentette meg a robotika etikai vetületét körüljáró kötetét Én, robot címmel. Az elbeszélések alapján 2004-ben forgattak azonos című filmet Will Smith főszereplésével, amelyben egy Sonny nevű öntudatra ébredő robot segít a rendőrnek.
Maria. Minden filmbéli robotok ősanyja a Fritz Lang 1927-es Metropolisában szereplő „Maschinian-Mensch”, amelyet készítője szerelme képére alkotott. A némafilm tisztelői kiemelik, hogy hosszú évtizedekkel megelőzte korát. Míg sok hatvanas–hetvenes években született filmes robot már néhány évvel később is köznevetség tárgya lett, Maria még ma is futurisztikusnak tűnik. Hétmillió akkori német márkát felemésztő költségvetésével (43 milliárd mai forint) a Metropolis máig az egyik legdrágább sci-fi.
Az alkalmazkodóképesség és az új, korábban nem ismert problémák megoldásának képessége miatt nevezzük mesterségesen intelligensnek az általunk fejlesztett robotokat. A korábbi gépezetek csak a beléjük programozott feladatot tudták elvégezni, a kreativitás hiányzott belőlük. Ezt igyekszünk megadni nekik – mondja Dario Floreano, a lausanne-i műszaki főiskola tanára, aki a Collegium Budapest meghívására tartott előadást hazánkban.
Az intelligens robotok gyakran hasonló kihívásokkal találják szembe magukat, mint az állatok. Nagyjából tizenöt éve ismerték fel a kutatók, hogy ha igazán önálló cselekvésre képes robotokat akarnak létrehozni, amelyek alkalmazkodnak az új helyzetekhez, hasznos ötleteket kaphatnak a biológiától, amely évmilliók evolúciója során talált megoldást számos problémára.
– Mi nem másoljuk a természetet, hanem ihletet merítünk belőle – pontosít Floreano. A korábbi robotok szinte kivétel nélkül kis bevásárlókocsikra hasonlítottak: kerekeken gurultak, doboz formájuk volt, a tetejükön egy vagy több kamerával. Nem véletlen, hogy az állatok és mi magunk sem így nézünk ki. Az állatok sok mozdulata nem is tudatosul, az izmok, az ínszalagok, a csontok és az idegi vezérlés automatikussá teszi a mozgás részleteit. Jó példa erre a kezünk mozgatása. Amikor meg akarjuk ragadni egy bögre fülét, elegendő, ha felé nyújtjuk a karunkat. A fogó mozdulatot már nem kell elképzelnünk, az működik magától. Már az újszülött babák is rendelkeznek fogó reflexszel: ha valami a tenyerükhöz ér, gondolkodás nélkül megmarkolják. Sok robotkar is ezen az elven működik, így nincs szükség részletekbe menő programokat írni a mozgás minden milliméterének irányítására. Léteznek olyan többrétegű műanyag fóliák, amelyek felső rétegében érzékelőket helyeznek el, a középső réteg pedig a szenzorok jelzéseinek megfelelően össze tud húzódni és újra elernyedni, így utánozza a bőr viselkedését.
A végrehajtó feladattal megbízott testrészeket irányító idegrendszer működése szolgálhat a legtöbb tanulsággal a mérnökök számára. Már a legegyszerűbb gerinctelenek idegrendszerének modellezése is hatalmas lépést jelenthet a gondolkodó gépek fejlesztésében. E mesterséges idegsejthálózatok neuronjai nem léteznek fizikai valójukban, csupán a számítógép programjának különálló elemei. Közöttük kapcsolatok jöhetnek létre és szűnhetnek meg, így befolyásolva egymás működését. Az egész rendszer viselkedése attól függ, hogy mely idegsejtcsoportok „tüzelnek” éppen. Az idegélettani és a robotikai kutatások kéz a kézben haladnak, hiszen ahogy a neurológusok egyre pontosabban ismerik meg az élő szervezetek idegsejtjeinek működését, a mesterséges neuronhálók is hatékonyabbá válnak. A sikerhez hozzájárulhat, hogy az utóbbi öt évben drámaian csökkent a vezérlő csipek mérete, és a robotikában a méret az egyik legfontosabb tényező.
Floreano és munkatársai a navigációban szánják a legnagyobb szerepet a mesterséges neuronhálózatoknak.
– Az egyik legújabb fejlesztésünk egy kis robot, amely önállóan képes akár a házon belül is röpködni. A mai robotrepülők, amelyeket főként katonai célokra használnak, távvezérléssel működnek, vagy pedig a globális helymeghatározó rendszer (GPS) koordinátái segítségével önállóan navigálnak – mondja. E robotrepülők hátránya az, hogy csak magasan az épületek fölött képesek repülni, mert önállóan nem tudnak kikerülni egy hirtelen eléjük kerülő akadályt. Erdőben, a városi utcákon vagy akár épületek belsejében csak a kisméretű szerkezetek képesek repülni. A robotok ekkor nem használhatnak csupán GPS-jeleket a tájékozódásukhoz, hanem a látott képet kell értelmezniük. A tömegük nem haladhatja meg a néhány grammot, hiszen takarékoskodniuk kell az energiával, így a kerekeken guruló robotok megszokott érzékelőit sem lehet rájuk szerelni. A szakemberek tíz éve kezdték a rovarok repülését vizsgálni, a testfelépítésüket, szárnycsapásaikat igyekeztek másolni. E kutatások azonban mindeddig nem vezettek eredményre, egy ilyen robot sem emelkedett még a magasba. Ebből tanulva Floreanóék visszatértek a hagyományos repülőformához.
A repülő rovarok tájékozódását vizsgálandó építettek egy kísérleti eszközt, amelyet maguk között légymozinak neveztek el. Henger alakú falának belső felületét fénykibocsátó diódákkal, LED-ekkel borították, így képeket tudtak vetíteni egy légynek, amelyet a henger közepén, madzagra kötve helyeztek el. Azt figyelték, hogy változtat irányt a légy a képeket látva. Apró elektródokat szúrtak az agyába, így az idegsejtek működését is vizsgálni tudták.
– A rovarok azért ideális alanyai e kutatásoknak, mert idegrendszerük egyszerű: alig néhány száz idegsejt fogadja az összetett szemükből érkező ingerületet és irányítja a repülésüket. Mégis sikeresen navigálnak – mutatja Floreano a rovaragy ábráját laptopjának képernyőjén. – Ilyen kevés neuron pedig könnyedén modellezhető a számítógépek segítségével. Az hozta az áttörést, hogy felismertük, a rovar csak akkor képes meghatározni a tárgyak távolságát, ha mozog. Ilyenkor a tárgyak képének elmozdulásából számítja ki, hogy milyen közel vannak. Ha megpillant egy veszélyes közelségben lévő akadályt, irányt változtat, és újra egyenes vonalban folytatja a repülését. A robotunk is így működik, ezért viszonylag kevés számítás is elegendő a tárgyak elkerüléséhez.
A repülő robot prototípusa mindössze öt grammot nyom, és a súlya az érzékelőkkel és az elemmel együtt sem haladja meg a tíz grammot. Hossza harminchét centiméter, és tizenöt percig képes a levegőben maradni. (Olvasóink is megnézhetik a robotot repülés közben, ha a YouTube videomegosztó internetes oldalon rákeresnek a Float like a robot butterfly – Repülj, mint egy robotpillangó – címre.) Olyan nagy látószögű kamerát szereltek rá, amelynek fényérzékelői egy sorban helyezkednek el. A kutatók hasonló ábrákat, sötét és világos négyzeteket, téglalapokat vetítettek a laboratórium falára, mint amelyeket a legyek láttak, és a robot ma már gond nélkül röpköd ebben a helyiségben, nem megy neki semminek. Természetesen egy nappali „tereptárgyai” sokkal bonyolultabbak, mint a falra vetített négyzetek, így még Floreano szerint is sok fejlesztenivalójuk van. Különösen nehéznek ígérkezik annak a megoldása, hogy miként ismerheti fel a robot az ajtókat, amelyeken át tud repülni egy másik szobába.
E robotok elsődleges feladata az lesz, hogy vészhelyzetek esetén olyan helyiségekbe is berepüljenek, ahova az emberek nem tudnak bemenni, mert el vannak zárva a külvilágtól, vagy vegyszerek, gázok teszik életveszélyessé a benn tartózkodást. A repülő robotok sokkal szabadabban tudnak mozogni, mint a kerekeken guruló társaik, hiszen a plafon közelében általában kevesebb akadály állja útjukat, mint a padlón. Ettől azonban még messze vagyunk. Floreano a következő években csak játékként igyekszik majd forgalmazni repülőjét. Részben egyetért velünk, amikor felvetjük, hogy a robotok lassabban fejlődnek a vártnál.
– A mai robotok valóban butábbak, mint azt vártam húsz évvel ezelőtt, amikor elkezdtem velük dolgozni. Vannak azonban sikertörténetek is, amelyeket könnyen elfelejtünk. Nekem van otthon egy porszívózó robotom, amely fantasztikus munkát végez, bár a sarkokban a feleségem szerint nem olyan ügyes. Nemrégiben Japánban részt vettem egy nemzetközi kiállításon, ahol az egyik pavilon előtt, tőlem húsz méterre egy fiatal japán lány tartott előadást. Japán akcentussal, de jól beszélt angolul. Több mint egy perc telt el, mire rájöttem, hogy csak robot. Akkor megdöbbentem. A robotokat azonban rossz célokra is fel lehet használni. Észak-Korea például olyan géppuskával felszerelt robotokkal akarja határait őrizni, amelyek képesek ölni is.
A repülő robotok tájékozódásukhoz a legyek évmilliók törzsfejlődése során kifejlesztett trükkjeit alkalmazzák. A evolúció azonban sokkal közvetlenebb módon is szerepet játszik az értelmes gépezetek fejlődésében. Floreano és munkatársai rábírtak robotokat arra, hogy maguk alakítsák ki kommunikációs rendszerüket: a laboratóriumban szabadjára engedtek több robotot, amelyek színes fényekkel tudták értesíteni egymást a táplálékot jelképező elemtöltőről, illetve a veszélyes akkumulátormerítőről. A robotokat mesterséges génekkel is felruházták, és a legsikeresebbeket időről időre „pároztatták” egymással, így génjeik keveredni tudtak. Harminc generációval később azt tapasztalták, hogy az apró kerekeken guruló gépezetek intelligensen kommunikálnak egymással. Rokonaikat (amelyeknek mesterséges génjei hasonlítottak az övéikhez) segítették, míg az idegeneket becsapták.
A gépi intelligencia tehát legfőképpen az ismeretlen helyzetekhez való alkalmazkodás képességében mutatkozik meg. A televízióban gyakran látott robotok azonban inkább táncolnak, kutyát utánoznak, vagy a futballra távolról emlékeztető játékban próbálnak egy labdát a kapuba tuszkolni.
– A robotfoci ugyanabból az okból veszélyes, mint néhány éve a nagymestereket legyőző sakkozó számítógépek voltak. Az emberek akkor azt gondolták, hogy az intelligencia nem több a stratégiánál és a tervezésnél. Az összetett környezetben való navigációra nem sok figyelmet fordítottak – mondja Dario Floreano. – A focizó robotok igyekeznek ugyan navigálni, de csak egy probléma megoldására alkalmasak. Az efféle fejlesztésekre a kutatók sok időt és energiát fordítanak, az eredmény azonban túl specializált, kevéssé tud megfelelni a tényleges kihívásoknak – így valós értéke megkérdőjelezhető.
2008. november 15.
