2015. október: jegyzet, robotika, portré, tudomány, it, öntészet, egyetem, anyagtudomány, innováció, paragrafus, kiállítás/konferencia, disszemináció, megújuló energia, zöldkörnyezet, vízgazdálkodás, lézer
2015. október 2.

Szerző:
Szegedi Imre

A plágium felderítésétől a drónok irányításáig

Az 1964-ben alakult MTA Automatizálási Kutatóintézete 1973-ban kebelezte be az Akadémia – 1960-ban létrejött – Számítástechnikai Központját, így jött létre a mai nevén ismert MTA Számítástechnikai és Automatizálási Kutató­intézet, azaz az MTA SZTAKI. Jelenleg közel háromszáz szakember dolgozik a világ legjobb intézetei között számontartott budai tudományos központban.


Az intézet munkatársai a hetvenes években döntően a hazai nagyvállalatok számítógépes folyamatirányítását korszerűsítették, szoftverekkel látták el a szerszámgépipart, és elismerésre méltó eredményeket értek el a számítógéppel segített tervezésben, a szabályozáselméletben, majd később a hálózatok tudományában. A nyolcvanas-kilencvenes években az intézet életében alapvető változások történtek. Hosszú éveken keresztül a legkorszerűbb nyugati – zömmel informatikai – technológiák beszerzését tiltó, úgynevezett COCOM-lista megkerülését elősegítő fejlesztések zajlottak itt. Majd a rendszerváltás után éppen a COCOM megszűnése rengette meg a biztosnak hitt alapokat. De csak megrengette, össze nem dőlt az intézet. A nyugatról szabadon beáramló korszerű technológiákat már nem kellett – hiszen nem volt értelme – lemásolni, valami újat kellett kitalálni. A megoldás az volt, hogy a korábbinál is erőteljesebben fordultak a vállalatok felé. A váltás véráldozatokat is követelt: a több mint nyolcszáz főből négyszáztól megváltak.

Noha a rendszerváltással a régi ipari partnerek zöme – néhány kivételével, mint például a százhalombattai Dunai Finomító vagy a Paksi Atomerőmű – tönkrement, ügyes megoldásokkal túlélték a kilencvenes éveket, majd lassan elkezdtek jönni az uniós pénzek is. A saját pénzből, másfél milliárd forintért felújított három épületben dolgozók akkor sem kerültek veszélybe, amikor 2012 elején a korábbi 38 kutatóintézetből és két kutatóközpontból álló rendszer helyett egy új – öt kutatóintézetből, valamint tíz kutatóközpontból álló – struktúra jött létre az MTA-n. A SZTAKI önállósága nem volt kérdéses.

Bokor József tudományos igazgatótól, akadémikustól tudjuk, hogy az intézetben jelenleg 280-an dolgoznak, ebből legalább 200 munkatárs szerzett (vagy ha­marosan megszerzi a) tudományos fokozatot. Mintegy harminc PhD-hallgató munkálkodik a kutatóközpontban, döntő többségük a Műegyetem doktori iskoláiban tanul. Egyébként is jellemző a szoros együttműködés az egyetem és az intézet között, Bokor József is az egyik műegyetemi doktori iskolát vezeti. A járműelektronika és irányítástechnika iránt érdeklődő fiatal szakemberek számára ideális hely a SZTAKI, hiszen a magas szintű kutatások mellett élő ipari kapcsolatok is működnek. A fiatal mérnökök, mire végeznek, szerteágazó kapcsolati hálót építhetnek ki.

A PhD-hallgatók belépésük után azonnal nagyon erős elméleti kutatással találják szembe magukat. Ott kezdődik a munka, ahol a műegyetemi mester és PhD-programok végződnek. Az intézet az alapkutatásoktól a prototípus elkészítéséig viszi végig a kutatásokat. A diák tehát végigkísérheti szinte a teljes innovációs folyamatot. Rajta múlik, hogy később az elméleti megalapozásban akar részt venni, vagy inkább a gyakorlati megvalósítások érdeklik jobban. Ennek köszönhetően olyan mérnököket képeznek, akik tudományosan igényesek, de ha egy vállalathoz kerülnek, ott is megállják a helyüket. „Nem engedhetünk a minőségi képzésből, mert aki nem szerzi meg a szükséges ismereteket, abból nem lesz mérnök. Nem szaporítjuk úgy a létszámot, hogy közben visszaveszünk a követelményekből” – jelenti ki Bokor József.

A SZTAKI-ban dolgozók fele fiatal – az intézeti korfa közel sem olyan torz, mint a hazai műszaki értelmiség egészének korfája. A kezdő kutatóktól a szeniorokon át az MTA rendes tagjáig – ezzel a címmel négy munkatárs büszkélkedhet – minden korosztály képviselteti magát. Ez az intézet átgondolt, tudatos tudománypolitikájának az egészséges következménye.

Az intézeti kutatások sokrétűek. Van, ami a nagyközönség számára is érdekes. Ilyen a szövegek plagizálásának felderítése. Azt a hazai közvélemény is számtalanszor megtapasztalta, hogy még a politikusok is visszaélnek mások szellemi termékével. Az intézetben kidolgozott számítógépes plágiumvadászat lényege, hogy a gyanús dokumentumot összehasonlítják olyanokkal, amelyeket eredetinek ismernek el. A plágiumkereső modell esetében a legáltalánosabban használt megoldás az ujjlenyomat módszer, amely a szövegben lévő úgynevezett n-gramok elemzésén alapul. Az n-gram a nyelvészetben egyszerűen n darab egymást követő szót jelent, de jelenthet ugyanennyi egymást követő szótagot is. Ezek egy adott mű esetében olyan egyedi vonásokkal bírnak, mint az ujjlenyomatok. A hazai piacon a SZTAKI által fejlesztett KOPI ingyenesen használható plágiumkereső szoftver is ezzel a módszerrel szűr – hatékonyan, a plagizálók nem kis bosszúságára.

Big Data a SZTAKI-ban
Benczúr András és társai kutatási eredményeiből az átlagos internet- és mobilhasználó is profitálhat. A mobil bázisállomásokon átfolyó óriási adatforgalom percre kész elemzések hátterét biztosítja, vizsgálják a közösségi média viselkedésmintáit, multimédia-tartalmakat osztályoznak, és személyre szabott ajánlásokra képes rendszerekkel is foglalkoznak.
Az MTA SZTAKI kutatója a Lendület Program keretében a Big Data néven emlegetett óriási méretű adathalmazok feldolgozásának lehetőségeit tanulmányozza 2012 óta. (A központ Informatikai Kutatólaboratóriumának vezetője doktori fokozatát a Massachusetts Institute of Technologyn szerezte alkalmazott matematikából.) A kutató és csoportja olyan radikálisan új algoritmusokat is keres, amelyek globális, világméretű informatikai rendszerek adatain képesek megfelelő reakcióidőt biztosítani. A világban ezen a területen igen nagy a verseny. Európa a Berlini Egyetemről indított Apache Flink eszközzel vesz részt a versenyben, amelynek fejlesztésében Benczúr András laboratóriuma az egyik legfontosabb résztvevő.
A csoport által kinevelt szakemberekre igen nagy a kereslet mind itthon, mind kül­földön. Ma már minden, magára valamit adó nagyvállalat alkalmaz úgynevezett Data Scientisteket, akiknek képzésében világszerte nagy a hiány. Ezt a hiányt a csoport az Aquincum Institute of Technologyval együttműködve tervezi betölteni, ahol egyelőre még elsősorban csak amerikai vendégdiákokat képeznek, de keresik a konstrukciót, amelyben megnyithatják a lehetőséget a magyar hallgatók előtt is.

A kutatóintézet másik, ugyancsak sokak által ismert fejlesztése a Guide@Hand Budapest alkalmazás. Idén májusban jelentették be, hogy vakok és gyengénlátók számára akadálymentesített verzióban is hozzáférhető a szolgáltatás. Az okostelefonokra telepített hangos idegenvezető azért született, hogy sétáink során más szemmel nézzünk az új vagy már ismert helyekre. A hangos GPS-es útikalauzt használva nem kell térképekkel és útikönyvekkel bajlódni, ráadásul mindig kéznél van. A szolgáltatás offline interaktív térképet ad, ezért a használat során az internetért sem fizetünk. Nem mellesleg különböző nyelveken is használható ez a speciális útikönyv.

A központ fejlesztőinek másik népszerű alkotásaként idén nyáron született meg – Ferencváros Önkormányzata megbízásából – a Petőfi Irodalmi Múzeum közreműködésével készített hangos, vezetett séta József Attila életének néhány, a kerülethez kapcsolódó helyszínére. Az applikáció legnagyobb előnye, hogy a számos érdekességet tartalmazó séta egy okostelefon segítségével bármikor megismételhető, az alkalmazás és a séta letöltése után internetes kapcsolat sem szükséges hozzá. A bejárt helyszíneket a program rögzíti, tehát a séta bármikor megszakítható, illetve könnyedén folytatható.

A SZTAKI másik egyedi fejlesztése egy különleges fülke, amelyben tizenhárom kamera rögzíti négydimenziós (időben változó) adatállományba a bent lévő mozgását. A Norvég Alap 2,4 millió eurós támogatásával létrejött 3DICC és 4D Stúdió névre keresztelt laboratórium (Európában is egyedülálló rendszerként), több millió képpont alapján, háromdimenziós képet készít bárkiről. Egy másik szobában egy érzékelőkkel felszerelt ruhát ölthet magára az ember, amely ugyan csak hetven pont mozgásáról informál, de azok egymáshoz viszonyított helyzete a térben pontosan rögzíthető. A mozgás a rendszer segítségével minden irányból megfigyelhető. Mindez annak köszönhető, hogy a speciális kutatóintézeti infrastruktúra (VirCA; Virtuális Kollaborációs Aréna) elérte azt a szintet, ahol lehetővé válik az emberi test minden pontjának térbeli követése és megörökítése, akárcsak e pontok hozzáillesztése. Bokor Józseftől tudjuk, hogy a VirCA távoli laboratóriumok, gépek együttműködésének a lehetőségeit is megteremti. Ennek legújabb változatait most készítik elő.

VirCA labor virtuális képe

Intézeti specialitás, hogy 1987 óta minden kutatóegység önelszámoló: a megbízások­kal, pályázatokkal megkeresett pénz az övék, ugyanakkor bevételeik 40 százalékát befizetik a közösbe, amit az akadémiai támogatással (ez jelenleg a költségvetés mintegy harmada) együtt egyebek mellett a kutatások támogatására fordítanak. A kutatóközpont költségvetésében a fennmaradó közel 30 százalékot ipari megbízásokból teremtik elő.

A nívós publikációk szerzői között évente 300 millió forintot osztanak szét, de a tudományos minősítések és a doktoranduszok után is jár pénz, sőt minden fiatal után, aki legalább két évig marad a SZTAKI-ban, kétmillió forintot kap az adott részleg. Azonban csak akkor fizetnek ennyit – árnyalja a képet Bokor József –, ha a költségvetési támogatás nem csökken, illetve, ha a pályázati forrásaik elérik a tervezett mértéket. Ezek a támogatások egyébként nem a kutatók zsebébe vándorolnak, hanem a kutatási feltételek javítását szolgálják. Számítógépekre, folyóiratokra, konferenciák részvételi díjára fordítják. Nagyon sokba kerül ugyanis a részvétel a nemzetközi tudományos életben.

„Az én laboratóriumomban az a szokás, hogy a profitot visszaforgatjuk a kutatásba. Van olyan munkatársam, aki nem dolgozik be a Paksi Atomerőmű tervezett irányítástechnikájának előkészítésébe, a pályázatok szakmai bírálatában sem vesz részt, hanem kizárólag csoportelméleti problémákkal foglalkozhat. Ezt a folyamatot szeretném fenntartani, illetve biztosítani az átjárást az elmélet és a gyakorlat között” – vázolja az általa teremtett körülményeket az akadémikus.

A SZTAKI kutatói dolgozták ki az országos nagynyomású gázvezeték-hálózat, a ferihegyi légi irányítók radarszimulációs és oktatórendszerét, számtalan intelligens ipari gyártórendszert, de itt született az első kormányzati honlap is. A húsz éve indult híres SZTAKI-szótár az első ilyen nyilvános webes szolgáltatás volt hazánkban. Saját honlapjuk is az első olyan portál volt, amely egy magyar kutatóintézet kutatás-fejlesztési munkájáról adott hírt a világhálón. A Paksi Atomerőmű számára fejlesztett reaktorvédelmet ellenőrző rendszerük olyan jól sikerült, hogy bár 12 éve készítették, a paksiak nem akarják lecserélni, mert olyan jól működik, noha a rendszert tíz évre tervezték. A „sztakisok” már újat terveznének, hiszen tíz év egy elektronikánál nagyon hosszú idő.

Jelenleg az egyik legígéretesebb kutatási irány az okos közlekedési rendszerekhez kötődik. A SZTAKI munkatársai Gáspár Péter vezetésével a Knorr-Bremse fejlesztőivel közösen bemutatták, hogyan lehet irányítani 80 kilométeres sebességgel, konvojban közlekedő kamionokat. Egy német sofőr ült az első kocsiban, a mögötte haladó kamionok robotpilótái a vezető által küldött jelek alapján 3–5 méteres távolsággal követték, és még hirtelen fékezésnél is időben be tudtak avatkozni. A fejlesztésnek az ad értelmet, hogy nagyjából 10-15 százaléknyi üzemanyag-megtakarítás érhető el pusztán azzal, ha a többi kamion csak követi az elsőt, és tartja a távolságot, ami által csökken a légellenállás. A fejlesztőmunka következő lépéseként az autonóm parkolórendszert fejlesztik. Nem egyszerű feladat e hatalmas, soktonnás eszközök precíz mozgatása. (Emellett a kamionok sávelhagyásainak kezelésére már elég régóta létezik egy fontos, szabadalmaztatott eredményük a Knorr-Bremsével közösen.)

Kooperatív, vezető nélküli járműirányítás a Knorr-Bremse kamionjaival

Az utóbbi években Bokor József akadémikus – a US Office of Naval Research támogatásával – algoritmusokat dolgoz ki az ember nélküli légi járművek (drónok) irányítására. Ezen a témán a legjelentősebb amerikai partnerükkel, a University of Minnesota Repülési Tanszékével dolgoznak együtt. A kutatások egyik célja, hogy engedélyezni lehessen a drónok működését akár a magyar légtérben is. Ehhez különféle észlelési és elkerülő algoritmusokra van szükség. A drónoknak ugyanis észre kell venniük, ha egy másik, ember nélküli vagy emberrel működő repülőgép közeledik, de nem elég észlelnie, el is kell kerülnie az ütközést.

A nemzetközi együttműködésekre számos további példát találni, ezek egyike szintén a repüléshez kötődik. A Fejlett Hibadetektálás és Diagnosztika a Fenntartható Repülésirányításért és Szabályozásért (ADDSAFE) programban nyolc európai intézmény fogott össze. A konzorciumot ipari partnerek (Airbus, Deimos Space), kutatóintézetek (DLR, MTA SZTAKI) és egyetemek (Bordeaux, Delft, Hull, Leicester) 2009 júliusában hozták létre az EU 7. keretprogram finanszírozásával, azzal a céllal, hogy a jövő fenntartható repülőgépei által támasztott kihívásokat kutassa: tisztább, csendesebb, okosabb és megfizethetőbb legyen minden légi jármű. A Deimos Space által vezetett projekt a jövő repülőgépeinek kifejlesztését a fejlett hibadetektálás és hibadiagnosztika repülésszabályozási rendszerben való felhasználásával segíti. A repülésszabályozó rendszerhez kapcsolódó hibafelderítési rendszer fejlesztésével a repülőgép tervezése tovább optimalizálható (kisebb tömeget eredményezve), ami közvetlenül hozzájárul a teljesítmény javításához és az ökológiai lábnyom csökkentéséhez (fogyasztás és zaj).

A projekt keretében az MTA SZTAKI Rendszer- és Irányításelméleti Kutatólaboratóriuma Bokor József, Edelmayer András, Szabó Zoltán és Vanek Bálint részvételével két hibadetektálási módszer kutatását végezte el. Az egyik a repülőgép teljes matematikai leírását (modelljét) figyelembe vevő átfogó módszer, míg a másik az aktuátorok (beavatkozószervek) lokális fizikai leírásán alapul. A szigorú elbírálási folyamat után az MTA SZTAKI második módszere bizonyult az egyik legígéretesebbnek, és lehetőséget kapott a valós repülésirányítási számítógépeken való alkalmazásra.

A Látni és elkerülni rendszer demonstrációjára felkészített UAV repülőgép felszállás előtt

A sikeres együttműködés idén folytatódott. Júniusban jelentették be, hogy az európai repülőgépipar tíz jelentős képviselője, immáron az MTA SZTAKI vezetésével, egy konzorciumban végzi azokat a közös kutatásokat, melyek a repülés gazdaságosabbá tételét hivatottak biztosítani. A konzorcium szakmai vezetője Vanek Bálint, aki korábbi tanítványként, majd a University of Minnesota Repülési Tanszéken szerzett PhD-oklevél után visszatért az intézetbe, és most a Repülésirányítási és Navigációs Rendszerek kutatócsoport vezetője.

A FLEXOP konzorcium tagja a legnagyobb európai repülőgépgyártó Airbuson kívül a Német Űrkutatási Központ, több nagy múltú európai egyetem (Bristol, München, Delft, Aachen), valamint a repülőgépipar fontosabb beszállító cégei (az osztrák FACC és a görög INASCO). Az Európai Unió H2020-as keretprogramja által finanszírozott, három és fél évig tartó projektben nemcsak a repülőgépszárnyak rugalmas viselkedésén és az ezt kezelni képes fedélzeti szabályozórendszeren dolgoznak, hanem az eredményeket a levegőben is kipróbálják egy kísérleti, pilóta nélküli légi járművön. A partnerek szoros együttműködésével két év alatt megalkotott, cserélhető szárnyú prototípust a kritikus viselkedés tanulmányozása során, repülés közben, irányítottan össze is törik. Az e tesztek tanulságai alapján tervezett, aerodinamikailag optimalizált szárnyak pedig az utasszállító gépek következő generációjának kifejlesztéséhez szolgálnak alapul.

A „Sindy” nagy megbízhatóságú avionikai platform repülési teszt előtti ellenőrzése

A 6,7 millió euró költségvetésű pályázatra a 89 beadott pályamunka közül csak néhány nyert támogatást, ami páratlan siker egy magyar vezetésű konzorcium számára. Az MTA SZTAKI Rendszer- és Irányításelméleti Kutatólaboratóriuma több hasonló repülőgépipari projektben vett már részt, ez azonban az első alkalom, hogy a konzorcium irányítását is ők látják el. „Hatalmas felelősség, de egyúttal hatalmas lehetőség is egy ilyen programot irányítani” – véli Bokor József. (Hasonló kutatási program zajlik az Egyesült Államokban is.)

Idén júliusban egy újabb kutatási programot hirdettek meg. Automatizált haszongépjármű-specifikus járműirányítási funkciók megvalósítását, üzemanyag-fogyasztás és károsanyag-kibocsátás csökkentését, a közlekedés biztonságának növelését célzó kutatás indul az MTA SZTAKI vezetésével, a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Alap finanszírozásában. A konzorcium tagja a Knorr-Bremse Fékrendszerek Kft., a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem EJJT Járműipari Tudásközpont, mely az irányításelmélet hazai oktató-kutató helye, a MABI-BUS Kft. autóbuszgyártó, valamint a Trigon-Electronica Kft. gépjárműhajtáslánc kutatás-fejlesztéssel foglalkozó vállalat. A konzorcium a járműtechnológia fejlődését befolyásoló globális trendekre keresi a választ, melyek az üzemanyag-fogyasztás és károsanyag-kibocsátás csökkentése, a közlekedésbiztonság növelése, a magas komfortszint és az alacsony összköltség. Olyan automatizált haszongépjármű-specifikus járműirányítási koncepciókat terveznek, amelyek lehetőséget teremtenek automatizált menetre, gazdaságos és környezetbarát üzemre.

A munkatársak állítják, hogy a SZTAKI nem hétköznapi munkahely, itt dolgozni életformát jelent. Az önállóság és a szellemi szabadság náluk alapvető. „Nem túlzok, amikor azt mondom, hogy a legjobbak jönnek hozzánk a Műegyetemről. Van, aki a mesterképzést is (részben) nálunk végzi” – mondja Bokor József, akinek negyvenfős laboratóriumában számos fiatal ismerkedik a szakmával.

A kérdésre, hogy miért perspektíva a fi­a­taloknak, de akár a befutott kutatóknak is idejönni, több indokot is felhoz az intézet tudományos igazgatója. Az egyik a némi túlzással csak itt megszerezhető speciális, személyre szabott tudás. Az egyetemen csoportokat oktatnak, a SZTAKI-ban egy hallgatóra két-három gyakorlott konzulens jut. Ha egy másik témával kerül kapcsolatba, akkor másik három kiválóságtól lesheti el a szakmai fortélyokat. Ugyancsak vonzó a kiterjedt nemzetközi kapcsolatrendszer. Bokor József nagyon sok diákját küldte már ki a legjobb nyugat-európai és amerikai egyetemekre, kuta­tó­intézetekbe – a zömük visszatért. A harmadik tényező, hogy a multinacionális cégek hazai vállalataitól igen sok megbízást – gép­járműfejlesztés, irányítástechnika, elektronika – kapnak. Aki jól teljesít, könnyen elhelyezkedhet náluk. „Szeretnénk megtartani a legjobbakat, de nem ez az elsődleges célunk. A mi feladatunk az, hogy az ország vezető műszaki értelmiségi rétegét formáljuk. Habitust, gondolkodásmódot, nemzetközi életben is piacképes tudást adjunk. Olyat, ami meg­haladja az európai átlagot. A SZTAKI nem fókuszálhat csak Magyarországra, mert ez egyfajta visszalépést, izolációt jelentene. Nekünk az ország­határokon kívül is meg kell mutatnunk magunkat – lehetőleg eredmé­nyesen.”

Itthon ugyanis nem élnének meg az átlagos tudásból. A németeknek, amerikaiaknak olyan tudást kell kínálnunk, ami náluk nincs meg. Nem rendelkeznek ugyan sok százmilliós kísérleti berendezésekkel, de konzorciumokban megkeresik azt a szegmenst, ahol az elmélyültebb, igényesebb tudásra van szükség. Így fejlesztenek közösen elektronikai, irányítástechnikai kérdésekben a győri Széchenyi István Egyetemmel, az Audival vagy éppen a Boschsal. Innovatív megoldásaik általában sikeresek. Egyébként nem kapnának olyan kutatás-fejlesztést megelőző munkákat, amelyekből később konkrét kutatások indulhatnak.

Az intézet anyagi és szakmai szempontból egyaránt stabil alapokon nyugszik. Mindig van egy-két olyan részleg, ahol átmeneti nehézségek adódhatnak, de egészében nincs gond a likviditással. Bokor József a következő három évre biztosítottnak látja az intézeti munkát. „Tudományos mutatóink eddig is kiválóak, hiszen van olyan terület, ahol a világ hatvan legjobb intézete között vagyunk, de mi ezen a téren is szeretnénk előrelépni. A nemzetközi tudományos színtéren a jegyzett intézetek között kell maradnunk” – szögezi le.

Ahhoz, hogy a törzsgárda megmaradjon, nem csak pénz kell. Elengedhetetlen a folyamatos nemzetközi megmérettetés, azonban legalább ilyen fontos, hogy érezzék a kutatók: van értelme, társadalmi elismertsége annak, amit csinálnak. Az intézetben folyó minőségi munka visszaigazolása, hogy a vendégkutatók szinte egymásnak adják a kilincset – nyugat-európaiak, amerikaiak, de indiaiak is szép számmal jönnek a központba.

„A SZTAKI annyiban különbözik a kereskedelmi informatikai cégektől, hogy mi a megbízásokban a feladatot, és nem kizárólag a profitot látjuk. Lehet, hogy a vállalkozói környezetnél olcsóbban dolgozunk, ám ez nem jelenti azt, hogy engednénk a minőségből. Patetikusan hangozhat, de mint MTA, a nemzet szolgálatát vállaltuk fel. A műszaki tudományok művelésével, támogatásával, képviseletével és eredményeinek terjesztésével foglalkozó kutatóintézetként nemcsak a hazai IT kutatások irányadásában és szervezésében veszünk részt, hanem a tudomány nemzetközi kapcsolatainak erősítésében is” – summáz Bokor József tudományos igazgató.•

 
Innotéka