2019. szeptember: jegyzet, fizika, biofizika, biológia, lézer, tudomány, kémia, egészségipar, portré, bioinformatika, egyetem, ipar 4.0, innováció, öntészet, fenntarthatóság, energiagazdálkodás, disszemináció, zöldkörnyezet, építés, környezetvédelem, ipari automatizálás, it, mesterséges intelligencia

Létrejöhet a szuper­intelligens ember?

A nyári uborkaszezon közepén pezsdítette fel alaposan a tudományos élet iránt rajongók érdeklődését Elon Musk legújabb bejelentése. A SpaceX és a Tesla projektek után az amerikai üzletember ezúttal a neurotechnológia területén alkotna maradandót. Neuralink elnevezésű startupjával arra tesz kísérletet, hogy az embereket összekapcsolja a számítógépekkel. Sci-fibe illő, emberi testet érintő beavatkozásokban eddig sem volt hiány, de Musk új szintre emelné ezt a folyamatot.


Akik látták, emlékeznek még a Mátrix trilógia egyik legmeghatározóbb jelenetére, amikor a piros kapszula bevétele után Neo azzal szembesül, hogy az élete pusztán egy „irányított álom”, és az emberiség valójában nem több inkubátorokban tenyésztett bioelem-populációnál? A filmtörténelem egyik legkedveltebb és legismertebb alkotásának futurisztikus víziója – a számítógépre kapcsolt ember – alig húsz évvel a premier után már nem pusztán fantazmagória, hanem a közeljövő. Elon Musk ugyanis ez év nyarán San Franciscóban, egy robotépítési, szoftverfejlesztési, neurológiai tehetségek toborzására rendezett eseményen állt elő legújabb ötletével, mely szerint mesterséges intelligenciával (MI) kötné össze az emberi agyat. A fejlesztés rövid távú célja számos betegség, a többi között az Alzheimer- és a Parkinson-kór gyógyítása, azonban az ambiciózus távlati tervek között a teljes szimbiózis megvalósítása szerepel a számítógéppel.

Másképpen fogalmazva, a 48 éves amerikai milliárdos feltaláló a szuperintelligens emberek létrehozását tűzte ki célul. Musk korábban többször óva intett az MI lehetséges, kontroll nélküli hatalmától, és utalt arra, amennyiben el akarjuk kerülni, hogy a mesterséges intelligencia túlnőjön az emberen, akkor az emberi elmét kell valahogy összekötni a gépekkel. Egy tavalyi konferencián pedig a jövő egyik fontos technológiájának nevezte a komputerekkel való kapcsolattartásra szolgáló mesterséges idegszöveteket. Ám arról mind ez ideig még nem beszélt, hogy milyen eredményeket is tud felmutatni az általa oly lényegesnek nevezett tudomány­területen. Egészen mostanáig.

Sikeres állatkísérletek

A Neuralink cég egy hajszálvékony szálakkal ellátott szenzor első változatát fejlesztette ki, amelyet nagy pontosságú műveletek végrehajtására épített robot ültet be egy kis vágáson keresztül az agyba. „Ezek kicsiny elektródák, amelyek ezreit építheti be a robot az agyba a jövőben” – vázolta az eddigi eredményeket Elon Musk, aki egymaga eddig mintegy 100 millió dollárt invesztált a kutatásokba. A beültetéshez négy darab, 8 milliméter átmérőjű lyukat kell fúrni a koponyába. A szálak vastagsága 5 mikrométeres (0,005 milliméter), ami az emberi haj vastagságának negyede. Az erre készített speciális gép a maximális fordulatszámon működve percenként öt szálat tud bekötni, amelyekben összesen 192 elektróda található. Az elektródák nagyságrendileg közel tízezer neuron működését követhetik. A rendszer előnye, hogy az agy igen specifikus területeit célozhatja meg. A chip vezeték nélkül kommunikál a fülben lévő eszközzel, amely Bluetoothon keresztül egy telefonos alkalmazásba továbbítja az információt, és így a páciens a gondolataival irányítja a rácsatlakoztatott számítógépet.

A kutatók elsősorban arra keresik a választ, hogyan lehet biztonságosan idegen tárgyat csatlakoztatni az emberi agyhoz, ugyanis a szerv minden külső objektumot idegenként kezel, hegszövetet képezve köré, ami nehezíti az eszköz dolgát a tiszta jelek kiszűrésében. Tovább nehezíti a helyzetet, hogy az agy aktivitása a leggyakrabban nem egyetlen területre koncentrálódik, hanem az agy több különböző területéről érkező jelekből áll össze. Emiatt a jel „kiolvasása” is nehézkes, ezért a kutatóknak még meg kell fejteniük az agy kódolásának pontos folyamatát. Ahhoz pedig, hogy az emberi agy és a számítógépek közötti kommunikáció során minimális legyen a jelveszteség, nagy sávszélességet kell biztosítani.

A hajszálvékony szálakkal ellátott szenzorokat, melyek kicsiny elektródák, robot ülteti be egy kis vágáson keresztül az agyba. A szálak vastagsága 5 mikrométeres, ami az emberi haj vastagságának negyede. A speciális gép percenként öt szálat tud bekötni, és azokban összesen 192 elektróda található. Az elektródák nagyságrendileg közel tízezer neuron működését követhetik.

Az eseményen egy kísérleti egeret is bemutattak, amelynek agyába a startup által fejlesztett eszközt ültették be. Az eszköz egyszerre több neuronból is képes információt kinyerni. A Neuralink eddig összesen 19 állaton végzett el ilyen műtétet, ezek közel 90 százaléka sikeres volt. Az amerikai üzletember a kísérleti alanyokkal kapcsolatosan arra hívta fel a figyelmet, hogy kutatásaik során már egy majom is képes volt kontrollálni a számítógépet. Musk az állatkísérletekről elmondta, hogy bármennyire is szerették volna elkerülni, a kutatás jelenlegi fázisában nem volt más alternatíva.

Kísérleti egér agyába ültetett eszköz egyszerre több neuronból is képes információt kinyerni. Hamarosan megkezdődhet a szerkezet embereken történő alkalmazása is. A várakozások szerint nemcsak e-maileket lesz képes az ember írni pusztán a gondolatai segítségével, de minden külső eszköz nélkül tud majd internetezni, sőt a távlati tervek között szerepel, hogy komplett idegen nyelveket tölthet le és tanulhat meg azzal a lendülettel.

A fejlesztők számára komoly kihívást jelent az agyat körül­vevő sós oldatnak az a speciális tulajdonsága, ami miatt rendkívül gyorsan tönkremegy a műanyag. A kutatók éppen ezért olyan bevona­ton dolgoznak, amely hosszú távon is ellenálló lesz az agy körüli környezettel szemben. A Neuralink az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatalának jóváhagyását kérte a klinikai vizsgálatok megkezdéséhez. Elon Musk azt reméli, hogy a jövő év folyamán, a Stanford Egyetem idegsebészeivel közösen, megkezdhetik a szerkezet embereken történő alkalmazását is. Várakozásaik szerint nemcsak e-maileket lesz képes az ember írni pusztán a gondolatai segítségével, de minden külső eszköz nélkül tud majd internetezni, sőt a távlati tervek között még az is szerepel, hogy komplett idegen nyelveket tölthet le és tanulhat meg azzal a lendülettel.

Szuperszámítógép magyar részvétellel
Nemcsak Elon Musk fantáziáját mozgatják meg a kivételes számítógépek, hanem egy olasz vezetésű konzorciumét is – a társaságnak Magyarország is tagja –, melynek célja, hogy Bolognában hozza létre a világ egyik legnagyobb kapacitású szuperszámítógépét 2020 közepéig. Hazánk szürkeállománnyal segíti a projektet: a magyar szakemberek, tudósok ta­pasz­ta­la­tával, munkájával támogatja a konzorcium működtetését és a szolgáltatások fejlesztését. A csatlakozásnak köszönhetően számos komplex kutatási témán dolgozó hazai kutatócsoport, innovatív vállalkozás számára válik lehetővé, hogy hozzáférjenek a világ egyik legfejlettebb (150 petaflop feldolgozási sebességű, azaz másodpercenként 150 milliárd számítás végrehajtására képes) szuperszámítógépéhez. A technológia kiemelt alkalmazási területei lehetnek egyebek mellett a gyógyszer- és vegyészeti kutatások, a mesterséges intelligencia, az önvezető járművek és az ezekhez kapcsolódó infrastruktúra.

Robotkartól a műszemig

A Neuralink kísérletét több hasonló kutatás előzte meg a világban. Az amerikaiak hadi technológiai fölényét megőrizni hivatott DARPA – az Egyesült Államok Védelmi Minisztériumának kutatásokért felelős részlege – számos eredményt tudott felmutatni az elmúlt időszakban. Ezek közül az egyik legérdekesebb sikeres projekt egy több mint egy évtizede lebénult férfi új robotkarjával kapcsolatos. A férfi nemcsak tárgyakat képes mozgatni a szerkezettel, de érzi is, mihez ér hozzá. Mindez az agyába helyezett elektródák segítségével valósul meg, amelyek összeköttetésben állnak a műkarral. Hasonló elektródákkal látták el a mozgásért felelős motoros agykérgi területeket is, ezek tették lehetővé, hogy a végtagot mozgatni lehessen. A férfi ráadásul még arra is képes, hogy érzékelje, pontosan melyik ujjával tapintja meg az adott tárgyat, és akár azt is, hogy az milyen anyagból van.

Ugyancsak érdekes Jan Scheuermann esete, aki egy hosszú lefolyású degeneratív betegség következtében 2003-ra elveszítette a végtagjai mozgatásához szükséges képességét, és nyaktól lefelé teljesen megbénult. A kerekesszékbe kényszerült kétgyermekes anyuka élete 2012-ben vett ismét fordulatot, amikor az agykérgébe két, borsóméretű szondát ültettek be a jobb kéz mozgatásáért felelős területre. A Scheuermann agyában található elektródákat egy számítógéphez csatlakoztatták, olyan interfészt létrehozva ezzel, amely az emberi agy működését próbálja leutánozni. Ezt követően pedig képes lett arra, hogy a gondolataival mozgasson egy robotkart, s idővel egyre kifinomultabb mozdulatsorokat is meg tudott valósítani. Jan Scheuermann-nak kezdetben már az is sikerélményt jelentett, hogy egyedül ki tudott bontani és meg is tudott enni egy csokoládét, de az is, hogy képes volt felemelni egy tárgyat és arrébb is tette. 2015-ben már egy pilóták gyakorlására fejlesztett szimulációs programban vett részt, ahol Cessnát és egy F–35-ös vadászgépet irányított gondolatain keresztül egy joystick és a robotkar segítségével.

Kerekesszékbe kényszerült beteg agykérgébe két, borsóméretű szondát ültettek be a jobb kéz mozgatásáért felelős területre, és egy számítógéphez csatlakoztatták. A beteg gondolataival mozgatni tudott egy robotkart, s idővel egyedül ki tudott bontani és meg is tudott enni egy csokoládét.

Az Ossur nevű vállalat a bionikus lábak területén ért el jelentős sikereket: néhány éve egy lábamputáción átesett izlandi férfi megmaradt izomszöveteibe ültettek be 3-5 milliméteres mio­elektromos érzékelőket, melyek mindenféle vezetékes összeköttetés nélkül biztosítják a kapcsolatot a műláb és az agy között. Az izmokhoz a központi szerv küldi a jeleket, melyeket a beültetett szenzorok felvesznek, és közvetítik a műláb felé, ami végül az agy utasítása alapján végre is hajtja a parancsot.

A retinitis pigmentosa nevű örökletes betegségben szenvedők számára nyújt alternatívát az Argus II. elnevezésű retinális implantátum. A betegség a látásban nélkülözhetetlen szerepet betöltő fotoreceptorok pusztulását idézi elő, a szerkezet pedig ezek működését veszi át. Az implantátum egy szemüvegbe épített kamerán keresztül érzékeli a vizuális információkat, melyeket elsőként egy feldolgozóegység elektromos jelekké alakít át, majd azok a vezeték nélkül a retinába épített elektródákig jutnak. Az elektródák stimulálják a sérült retina még ép sejtjeit, így juttatják el az információt az agyhoz. Természetesen ezzel a beavatkozással nem nyerik vissza a páciensek az eredeti látásukat, ám a különböző tárgyakat, épületeket és embereket képesek felismerni.

Az Argus II. elnevezésű retinális implantátum egy szemüvegbe épített kamerán keresztül érzékeli a vizuális információkat, melyeket elsőként egy feldolgozóegység elektromos jelekké alakít át, majd azok vezeték nélkül a retinába épített elektródákig jutnak. Az elektródák pedig stimulálják a sérült retina még ép sejtjeit, így juttatják el az információt az agyhoz.

Látószervünkre már pusztán cserélhető hardverként tekint az olasz biotech cég, az MHOX. Filippo Nassetti és munkatársai nem egyszerűen a szem pótlására, hanem a szem tovább­fejlesztésére készülnek. Termékük az Enhance Your Eye (tuningold a szemed), azaz EYE (a mozaikszó jelentése: szem) fantázianevet kapta, és három különböző verzió elkészítését vállalták 2027-re. Az alaptermék a látássérülteket vezetné vissza a látók világába, az úgynevezett Enhance modell pedig nemcsak az éleslátást javítaná, de különböző filtereket is tartalmazna – ehhez hasonló filterek vannak az okostelefonokban –, azaz döntésünk alapján más-más színben láthatnánk a világot. A filtereket tabletták bevételével lehetne működésre bírni. A csúcskategóriás Advance még inkább elrugaszkodik a jelenlegi realitástól: wifis csatlakozás mellett még fényképezni is tudnánk az új szemmel. A szintetikus érzékszerv nemcsak meg­lehetősen drága, de komoly áldozatot is követel használójától. A sebészeti beavatkozás során ugyanis a szemet ténylegesen el kellene távolítani, a retinát a fényképező­gépekéhez hasonló fényérzékelő chipre kellene cserélni, melyet a cserélhető szemgolyóval egészítenének ki. A tervek szerint 3D bioprinterrel, illetve egy speciális tű segítségével alakítanák ki a szemet felépítő sejteket.

Gondolatolvasással a kómás betegekért
A gondolatolvasás, azaz az agy és a számítógép közötti kommunikáció, a BCI (brain-computer interface), más néven a közvetlen neurális csatlakozás körüli kutatás-fejlesztések története lassan fél évszázada kezdődött el. 2018-ban a Feinstein Orvosi Kutatóintézet jelentős mérföldkőhöz érkezett kutatásai során: egy olyan eszközt fejlesztettek ki, amely képes az agy elektromos jeleiből dekódolni, hogy mire gondol a beteg, és aztán ezt beszéddé is tudja alakítani. Ennek segítségével a betegek a legalapvetőbb szükségleteiket kommunikál­hatják majd a világgal. A kísérlet keretében az eszközöket olyan páciensek agyába ültették be, akiknek epilepszia miatt ettől függetlenül is koponyaműtétre volt szükségük. A kutatóintézet által fejlesztett BCI nem kizárólag a beszédképtelen (gerincvelősérült, bezártságszindrómás vagy amiotrófiás laterálszklerózisos) betegek esetében jelenthet megoldást, de még a kómába esetteken is segíthet. Az orvosok ugyanis képesek lesznek meghatározni, mennyire mély kómában fekszik az alany, és azt is, van-e remény az ébredésre. A kutatók ugyanakkor arra is felhívták a figyelmet, hogy ezek a chipek nem örök életűek, azaz bizonyos időnként cserélni kell őket, ami viszont újabb beavatkozást igényel az emberi agyban.
A jövőt illetően még számos további lehetőség rejlik a bionikus szervekben. Segítségükkel a beteg vagy sérült emberek ismét teljesebb életet élhetnek, az irány maga azonban súlyos etikai kérdéseket is felvet. Hogy mindez az evolúció egy következő lépcsőfoka-e, és segítségével mindenki maga dönthet arról, milyen extra képességekkel akarja felvértezni magát, vagy ezzel épphogy veszélyeztetjük emberi mivoltunkat, még igen sok vitára ad alkalmat.

Etikai kérdések

A jövőt illetően nem maradhat bennünk szemernyi kétség sem afelől, hogy ezen a területen is feltartóztathatatlan tempóra kapcsolt a technikai fejlődés, és még számos további lehetőség rejlik a bionikus szervekben. Tagadhatatlan az is, hogy segítségükkel a beteg vagy sérült emberek ismét teljesebb életet élhetnek, az irány maga azonban súlyos etikai kérdéseket is felvet, hiszen az implantátumok és a számítógépekkel irányított végtagok gyakorlatilag felszabadítják az agyat a test fizikai korlátai alól. Hogy mindez az evolúció egy következő lépcsőfoka-e, és segítségével mindenki maga dönthet arról, milyen extra képességekkel akarja felvértezni magát, vagy ezzel épphogy veszélyeztetjük emberi mivoltunkat, még igen sok vitára ad alkalmat. Ráadásul az is nyilvánvaló, hogy a gyógyászati szempontok mellett egyre nagyobb szerepet kapnak az üzleti és ezen belül a hadászati érdekek is. Ezért is lenne hasznos mielőbb megvitatni a kereteit, hiszen a wifis műszemek vagy éppen Elon Musk egészen más dimenzióba készül repíteni az embert. Onnan pedig már nem könnyen lesz visszaút…•

 
2019. október – Közlekedésfejlesztési különszám

2019. október – Közlekedésfejlesztési különszám

Hírlevél feliratkozás

Innotéka