A számítástechnika és a zene találkozása néha igen meglepő fordulatot hoz, derül ki a Georgiai Műszaki Egyetem robottudósainak kutatásaiból. Találhatunk itt Örömódát tanító elektronikus kesztyűt és Für Elise-t klimpírozó konzervdobozokat. És ami még váratlanabb: ezek a találmányok tényleg jók valamire.
Viselhető számítástechnika – áll a labor ajtaja melletti táblán, ahova jöttünk. A számítástechnika szó magától értetődő, hiszen itt, az atlantai Georgiai Műszaki Egyetem (Georgia Tech) épületeiben a világ élvonalába sorolt informatikai és főként robotikai kutatások folynak. E tudományterület összekapcsolása a ruházkodással azonban nem nevezhető mindennapinak. A laboratórium kissé a Discovery csatornán futó Állítólag című műsor mítoszokat ellenőrző szereplőinek műhelyére hasonlít. Az egyik polcon bokszkesztyűt látunk, a sarokban egy siketnéma-jelbeszéd felismerésére és gépi fordítására tervezett, komputerekből és kamerákból felépített rendszer pihen. A szoba közepén elhelyezett fogasra akasztott ing felel meg leginkább a labor elnevezésének, hiszen az anyagába varrott fémes fonál az ujjába, gallérjába rejtett apró csipeket, érzékelőket, gombokat és hangszórókat köti össze.
De nem ezek miatt jöttünk, hanem egy zongorázni tanító kesztyűért. Bár ennek haszna (és a fejlesztésére költött vélhetően tetemes összeg értelme) első hallásra meglehetősen kétségesnek tűnik, vendéglátónk határozottan állítja: nagyon is jó szolgálatot tehet azoknak az embereknek, akik például gerincsérülésük miatt nem éreznek a kezükkel, vagy nem tudják mozgatni.
– „Mobil zenei érintésnek” neveztük el ezt az eszközt. A kesztyű a minden ujjába szerelt vibráló motorokból, a motorokat irányító elektronikából és a számítógéppel kapcsolatot teremtő rádiófrekvenciás adóból áll. Működésekor a komputer egy dalt játszik, a kesztyű motorjai pedig annál az ujjnál rezegnek, amellyel épp le kellene ütni a zongora egyik billentyűjét – magyarázza David Quigley, a Georgia Tech interaktív számítástechnikai tanszékének munkatársa, miközben összeszereli a kesztyűt, hogy kipróbálhassam. – Amikor az ember gyakorol a segítségével, igyekeznie kell a klaviatúrán felvillanó billentyűket azzal az ujjával lenyomni, amelyiknél a vibrálást érzi. Kísérleteket végeztünk zongorázni nem tudó emberek részvételével, és úgy találtuk, hogy akik zongoratanulás közben viselték a kesztyűt, sikeresebben fejlődtek, mint azok, akik nem.
Quigley elmondása szerint bár sokan szerették volna már megvásárolni az eszközt, egyelőre nem tervezik kereskedelmi forgalmazását. A kesztyűt felpróbálva jelenlegi állapotában még nem is alkalmas erre. Bicikliskesztyűt kell elképzelni, rá szappantartó méretű dobozt erősítettek, amely a vezérlő alkatrészeket és az elemet rejti. Működés közben érdekes érzést kelt. A számítógéppel összekötött szintetizátor hangszóróiból az Örömóda dallama csendül föl, egymás után villannak föl a billentyűk, kesztyűs kezem ujjaiban pedig érzem a rezgést. A tesztelt emberek heti háromszor harminc percet gyakorolták a hangszeren játszást, így nem várható, hogy belőlem néhány perc alatt zongoraművész válik. Ez nem is következik be. Bár a dal ritmusát érezhetően lassították, az első percekben azt is nehéz elkülöníteni, hogy pontosan melyik ujjamban érzem a vibrálást, olyan gyors az egész.
Persze a fejlesztés célja nem az átlagemberek zongoratudásának fejlesztése. A tesztekben gerincsérültek vettek részt, és ők nemcsak a klaviatúra előtt ülve, hanem mindennapi tevékenységük közben is viselték a kesztyűt, napokon, órákon át. Az eredmények szerint jelentősen javult az önkéntesek érzékelése az ujjaikban, és mozgatni is jobban tudták őket. Többen arról számoltak be, hogy sérülésük óta most először érezték az ágynemű textúráját, amikor ujjukat végigfuttatták rajta. Mások azonnal érezték a meleget, amint megfogták a forró bögrét, nem csak jelentős késéssel, ahogy korábban, vagy a gyakorlatok után könnyebben meg tudtak fogni egy tárgyat.
A kutatók szerint a kéz rehabilitációjához használatos hagyományos eszközök, például a nyomogatható gumilabdák gyakran azért kevéssé hatékonyak, mert egyszerűen unalmas a használatuk, és a betegek nem tapasztalnak semmiféle visszajelzést, miközben gyakorolnak. Ellenben a zongorázni tanító kesztyű viselésekor folyton vibrál valami az ujjaikon, ők maguk pedig zenélnek, ami igen hamar sikerélményt jelenthet számukra.
A ruházatba épített informatikai eszközöket elhagyva néhány emelettel lejjebb a Georgia Tech épületében egy másik robotos kutatócsoport laborjába lépünk be. Ők már a hagyományos értelemben vett robotokkal foglalkoznak, hat darab, nagyobb konzervdobozra hasonlító, három keréken guruló masina most is az egyébként üres terem padlóján mozog, látszólag céltalanul. A robotok a vezeték nélküli internetes hálózaton keresztül tartják a kapcsolatot egymással és az őket irányító számítógéppel. Az irányítás kifejezés azonban itt nem pontosan írja le, hogy mi történik, ugyanis éppen az a lényeg, hogy miután a robotok kapnak valamilyen közös feladatot, a végrehajtása már csak rajtuk múlik, a kutatók nem avatkoznak bele abba, hogy melyik éppen mit csinál (a robotok „autonómok”).
Véletlen egybeesésként az előző laborban látottakkal most zongorázni fognak.
– A robotok feladata az, hogy egyikük eljusson a terem egy meghatározott pontjára, mégpedig meghatározott időben. Ha belegondolunk, ez a feladat nagyon hasonlít a zongorázáshoz, hiszen ott is el kell juttatnunk egyik ujjunkat a meghatározott helyre (az egyik billentyűhöz) a kotta által meghatározott pillanatban – mutatja robotjait Smriti Chopra, a Georgia Tech villamos- és komputermérnöki tanszékének doktori ösztöndíjas hallgatója. – A feladat végrehajtása közben döntéseket kell hozniuk arról, hogy melyikük indul el a következő billentyű irányába, mert az a cél, hogy minél kevesebb robot a lehető legkevesebb mozgással oldja meg a feladatot.
Rövid pálcákon ülő színes golyókat erősítettek a robotokra. Ezek nem antennák, hanem segítségükkel határozza meg a számítógép a terem számos pontján elhelyezett kamerák képét elemezve, hogy pontosan hol is tartózkodnak a robotok. Ezt a technológiát alkalmazzák a komputeranimációs filmek készítése közben is, amikor a számítógép valós színészek mozgását lemásolva rajzolja meg a film szereplőinek cselekedeteit. A robotok mozgástere (bevett kifejezéssel: az aréna), amely jelen esetben egy zongora klaviatúrája, nincs a padlóra rajzolva, azt a plafonra szerelt projektor vetíti ki (a demonstráció az interneten itt látható: youtu.be/YigAzrFoN3E).
Amint Chopra kiadja a parancsot, a robotok útnak indulnak, majd megállnak, és láthatóan tanácstalanul kezdenek körbeforogni. Apró malőr történt, lefagyott a program. A következő próbálkozáskor az elem merül le egyikükben, ezért nem történik semmi. Harmadik alkalommal azonban már rendben megy minden, a robotok első látásra összeviszsza gurulnak a klaviatúrán, de ahogy egymás után „lenyomják a billentyűket”, a Für Elise dallama csendül föl. Figyelemre méltó, hogy úgymond előre gondolkodnak, tehát nemcsak a soron következő hang felé gurul egy robot, hanem társa eközben már a következő, a harmadik pedig az az utáni billentyű irányába halad.
Persze itt sem a zongorázás automatizálása a kutatás végső célja, arra ott vannak a westernfilmek kocsmáinak lyukszalagok alapján működő gépzongorái. Chopra láthatóan nem először kapja az „és mire jó ez az egész?” kérdést, mert kissé felsóhajt, de azért elmondja a kész választ. Az autonóm robotflotta polgári célokra leginkább a katasztrófaelhárításban lehet hasznos. Például tankhajó- vagy fúrótorony-katasztrófák után a tengerbe ömlő olajat robothajók segítségével, kevés emberi beavatkozással lehetne lokalizálni és semlegesíteni. A katonai felhasználás pedig már nem is annyira a jövő. Ugyanazt a felderítő vagy támadó feladatot, amelyet most egyetlen robotrepülő végez el, egy együttműködő flotta még nagyobb tűzerővel lenne képes végrehajtani.
A jövőbeni valós alkalmazáshoz talán jobban hasonlító feladatot hajtanak végre a következő demonstráció robotjai (amelyek egyébként ugyanazok, mint az előbb, csak a vetített környezet és az irányító program változott). Most egyszerű téglalapot látunk, amelynek bizonyos részein időnként piros körök jelennek meg, majd eltűnnek.
– Itt azt várjuk a robotoktól, hogy együttműködve optimálisan fedjék le a megadott területet. A cél az, hogy eljussanak oda, ahol a piros körök éppen látszanak – mondja Sung Lee, a komputermérnöki tanszék egy másik doktori hallgatója, a téma felelőse. – A robotok körülbelül félméteres környezetükről „tudnak”, ha ennél közelebb kerül hozzájuk egy társuk, akkor irányt változtatnak, és a másikra hagyják a közeli piros pontok elérését. Végeredményben a robotok a legkevesebb mozgással, a legrövidebb idő alatt érik el az összes célpontot. E célpontok a valóságban lehetnek például erdőtüzek gócpontjai vagy a felderítendő terület bármely más koordinátái.
A bemutató alapján összességében a robotika általános állapotára jellemző kép erősödik meg bennünk. A ma létező autonóm, tehát az ember nélkül is önálló döntésekre képes robotok a laboratóriumok steril világában, sokadik próbálkozásra képesek végrehajtani bizonyos leegyszerűsített feladatokat, de hogy ezt a valóság rengeteg zavaró tényezője közepette is képesek lennének-e megismételni, az kétséges.
Amikor évtizedekkel ezelőtt megszületett a robotika, valószínűleg az összes akkori szakember meg volt győződve róla, hogy mára már emberi léptékű gondolkodásra képes robotok segítik mindennapi életünket.
Ettől még nagyon messze vagyunk.
2013. január 19.
