2000/10.

Műszaki tudomány és a változó világ

Érzékelő számítógépek - távjelenlét

Információs technológiák új perspektívái - Magyarországon is

Roska Tamás

Néhány éve már kirajzolódnak a ma használatos információ-technika korlátai. Nem az "informatikáról" beszélek, amely ma mindent takar és mindenki ért hozzá - egy kicsit, nem az ügyes programozókról, akik leleménnyel használják a ma használatos eszközöket és hálózatokat, nem a népszerűen agyonragozott "információs társadalomról" mint társadalmi jelenségről, hanem azokról a perspektívákról, amiket az elektronika és információ technológia új hulláma, a mai eszközök korlátainak ismerete és az új eszközök lehetőségei felvetnek.

Ezek a témák ma tudományosan és praktikusan fontos és Magyarországon is nemzetközi kooperációban művelhető területek. Talán a biotechnológiák és az új anyagok, nanotechnológiák mellett a mai csúcstechnológiák igazi frontvonalai, az előbbiekkel integrálódva, a mikro- és nano-mérnökség és az erre épülő információs technológiák jövő irányai. Az elektronika, számítástechnika, távközléstechnika (információ technológia) első két forradalma - az olcsó mikroprocesszor gerjesztette PC-ipar és az olcsó sávszélesség által teremtett internet-ipar - után az olcsó érzékelők (beavatkozók) forradalma rövidesen egy új iparágat hoz létre. Mindehhez járul az élő világ - és különösen az ember - információ-feldolgozó tulajdonságainak alaposabb ismeretéből fakadó új lehetőségek kiaknázása.

1. E technológiák egyik új vonulata az érzékelők forradalma. Az emberi érzékszervek, az élővilág érzékelőinek másolatai és az egyéb mesterséges érzékelők új serege válik olcsó tömegcikké. Ezek az érzékelő tömbök ontják a valós idejű analóg jelek millióit. Mit kezdjünk velük? Ma már nagyon sok kamerával tudunk "nézni". De mit érzékelünk a kamerával? Először is sokkal kevesebbet, mint amennyit a szemünk érzékel. Pedig nem a szemünkkel látunk, hanem az agyunkkal, sőt az egész tanult intellektusunkkal.

Ma az érzékeléssel kapcsolatos kutatás egyik kulcskérdése annak felfedése, hogyan is működik a látórendszer, hogyan is asszociálunk tanult képeket, sőt ismereteket. De mit lát egy orvos egy képen? Egy kiváló radiológus, a közelmúltban elhunyt Liszka György professzor megtanította nekünk, hogy mit nézzünk és mit lássunk a mammogrammokon, milyen geometriai szimptómákat keressünk. Tahy Ádám főorvos egy mozgó ultrahangos szív- echokardiogrammon mutatta meg, hogy melyek a releváns információk. Meg kell tanulnunk megérteni, hogy egy nagy tapasztalatú orvos, ez esetben egy kardiológus tudásának egy részét hogyan tudjuk modellálni, hogy olyan algoritmust tervezzünk ezeken az újfajta mikroprocesszorokon, amelyek segítenek a korai diagnosztikában.

Az analogikai celluláris számítógépen már egészen másfajta algoritmikus elemek használhatók, mint a megszokott digitális mikroprocesszorokon. Az elemi művelet egy nemlineáris parciális differenciálegyenlet-rendszer (PDE) megoldása, ami eddig a legnehezebb feladat volt. Az új számítógépen nagyon egyszerű ez, sőt ismételten alkalmazható. Ezek a PDE alapú algoritmusok ma a komplex képfeldolgozási feladatok megoldásának legmodernebb eszközei, matematikai megalapozottságuk néhány éve született meg. A mai egyik leggyorsabb, 2000 darab alpha-processzort tartalmazó digitális számítógép 5 milliárd művelet másodpercenkénti sebességével egyetlen ilyen analogikai számítógép-chip képes versenyre kelni a PDE alapú algoritmusok megoldásában.

Az érzékelés és az azt követő számítás, információfeldolgozás azonban nem szekvenciális folyamat. Hámori József professzorral és munkatársaival együtt több éve dolgozunk egy interdiszciplináris posztgraduális központban, ahol munkatársaimmal együtt igyekszünk megtanulni az érzékelés és processzálás interaktív, adaptív voltának néhány rejtelmét. Ehhez kapcsolódnak a Berkeley egyetemen Leon Chua és Frank Werblin professzorokkal és munkatársaikkal végzett közös kutatásaink. Ma biztosan állíthatjuk, hogy az érzékelés a számítással kölcsönösen dinamikusan integrálva van a legtöbb magasabbrendű funkcióban. Sőt, az érzékelők egy részében az érzékelt valóság tartalma és kontextusa is visszahat magára az érzékelő tömbre, sokszor az elemi érzékelők, például a retina fotóérzékelőinek a szintjéig. Olyan ez, mintha egy kamera több mint egymillió elemi érzékelőjének zársebességét külön-külön állítgatnánk, attól függően, hogy éppen mit látunk. Ezek az "intelligens" érzékelő számítógépek ma a kutatás frontvonalát jelentik ezen a téren, az érzékelőknek szinte a teljes spektrumában.

Kulcskérdéssé válik az érzékelő-közeli érzékelő-számítógép integráció, az intelligens érzékelés és felismerés. Külön kérdés az érzékelők fúziója, a hippocampus-kutatások. Freund Tamás és munkatársainak úttörő munkája egy sor új mechanizmust kínál mesterséges utánzásra. Ugyancsak átalakíthatja az idegrendszer mesterséges utánzásának mechanizmusát Vizi E. Szilveszter klasszikus eredménye, mely szerint nemcsak az idegsejtek közötti szinapszisokon keresztül terjednek a jelek. Hámori József és munkatársai legújabb eredménye az idegrendszer plaszticitásának új formáit vetíti elénk. Tudjuk-e mindezt mesterségesen utánozni?

2. De lépjünk eggyel tovább! Kapcsolatba kerülnek az élő és a mesterséges rendszerek egy új szimbiózisban. Régi álmaink egy része kezd valóra válni a mesterséges protézisek által. A süketek egy része hallókészülékkel hall, a sánták egy részén is lehet segíteni, a szívritmus- szabályozó sokak életét évtizedekkel meghosszabbítja. A bionikus chipek és társaik már nemcsak néhány protézisben lesznek hasznosak, mint az előző példákban, de például folyamatosan mérve a vércukorszintet, adagolni is tudják az inzulint. Szemprotézis még nincs, de érdekes kísérletek vannak.

3. A megértés képessége csak az ember sajátja. Ezek között is kiemelkedik a nyelv. A nyelvtechnológiák fontos frontvonal. A nyelv megértése, a beszéddel/hallással, látással való integrált kapcsolatban már túllép az érzékelő számítógépeken, de egyben építünk is rájuk. Vannak esetek, amikor egy szó megértésében jobban hiszünk a szemünknek, mint a fülünknek. Lehet, hogy az elmúlt fél évszázadban üdvözítőnek hitt nyelvi reprezentációs modellek gyengéi okozzák, hogy a mai beszédértő és fordító gépek nem állnak a helyzet magaslatán. Itthon Prószéki Gábor és Csuhaj Varjú Erzsébet nemzetközileg úttörő nyelvtechnológiai és matematikai nyelvészeti munkái mind a konkrét számítógépi implementációkban mind a nyelvtanrendszerek szintjén sikertörténetek. Itt most nem beszélek más, a beszéd felismerésével, a látott beszéd megértésével kapcsolatos egyéb kiváló munkákról (Gordos Géza és munkatársai és mások). Egy soknyelvű Európában ezek a technológiák kulcsfontosságúak. Nem a különböző nyelvi kultúrák elszegényítése irányában kell lépnünk, hanem azok gazdagságának kihasználására törekedni (ahogyan talán Arany János hozzá is tett valamit Shakespeare-hez).

4. A fentiek egyik izgalmas gyakorlati következménye a távjelenlét legkülönbözőbb formáinak használata. Az új, szélessávú mobiltelefónia lehetővé teszi a távjelenlétet, ha intelligens érzékelő, felismerő, elemző számítógépek kerülnek a mobil szolgáltatás végpontjaira. Nemcsak a hatékonyabb videokonferencia, de a távoli biztonsági rendszerek, az ipari folyamatok távfelügyelete, a vizuális ellenőrzés hazárd körülmények között, a távsebészet és sok más feladat válik megoldhatóvá.

5. A mikrochipek világa fontos határvonalhoz érkezik: lassan már nem lehet tovább lépni azokkal az ismeretekkel, amiket az elmúlt 50 évben megtanultunk a tranzisztorokról és integrált áramkörökről. A 100 nanométer alatti világban új jelenségek lépnek fel. A molekuláris mérnökség ma nem utópia. Fizikusok, biológusok, kémikusok készítik elő az utat a mérnökök számára, illetve velük együtt: egy olyan mérnöki diszciplína születik, amelyben a tervezési módszerek a nanométerek és a molekulák szintjén működnek. Az USA egyik kulcsfontosságú nanotechnológiai programjában Csurgay Árpád eredményei meghatározóak, akinek sikerült hidat teremteni a kvantummechanikai és nanométeres fizikai működés és a tervezhető eszközleírás között. Gyulai József és munkatársai, Kroó Norbert és munkatársai a nanotechnológiák fontos kutatási területein értek el meghatározó eredményeket. Egy érdekes példa az analogikai celluláris optoelektronikai számítógépünk építése, amelynek kidolgozásában a mérnökök mellett, fizikusok, biofizikusok, kémikusok és biokémikusok is részt vesznek, Ormos Pál és munkatársai a partnereink a bakteriorodopszin alapú analóg képmemóriák létrehozásában. Ezeket a lézeres képmemóriákat építjük be az optoelektronikai analogikai számítógépünkbe.

6. De hogyan állítjuk mindezt az ember szolgálatába? Ki az ember? Mi a szolgálata? Hogyan lehet erre kutatási programokat építeni? Tényleg a kutatásba befektetett beruházás a legjobban megtérülő?

És főleg, lehet ezt Magyarországon is csinálni, lehet erre a mai fiataloknak készülniük? Mit kell ehhez tanulni? Meg lehet ebből majd élni? Én azt hiszem: IGEN!

De ehhez néhány sarkalatos feltétel kell. Mik ezek? Vannak ebben történelmi tapasztalataink, példaképeink? Néhány gondolattal jelezve a lehetőségeket:

Tanult, tehetséges, szorgalmas, művelt fiatalok. Kulcsfontosságú a kiváló középiskolák hálózata, tudás, műveltség, erkölcsi értékek becsülete, ebben vannak példaképeink.

Kutató egyetemek, kutatási, oktatási, technológiai központok.

Multidiszciplináris egyetemi és kutatói légkör. Ezt példázza a Pázmány Egyetemen most indul multidiszciplináris Információs Technoló-giai Fakultás, ahol az információtechnika oktatása és az idegtudományok alapjainak oktatása graduális szinten parallel történik, talán Európában először.

Az intellektuális teljesítmény védelme és gazdasági hasznosítása. Két éve már algoritmust is lehet szabadalmaztatni. A szellemi jog védelmében és érdekérvényesítésében még gyengék vagyunk.

Aktív nemzetközi együttműködés a csúcstechnológiai kutatásban. Tíz éve ez lehetséges, és be is indult (EU, USA, japán kutatási projektjeink ezt példázzák).

Utópia mindez? NEM! Szükségszerű, ha nem akarunk bérrabszolgák lenni.

"A 21. század új gazdasága innováció vezérelt gazdaság. A hozzáadott értékben egyre nagyobb a koncepcionális rész. Az absztrakt gondolkodás képessége egyre fontosabb lesz sok foglalkozásban. Az erre való nevelésben igen fontos a filozófia, az irodalom, a zene, a művészet és nyelvek tanítása. A legtöbb új koncepcionális felfedezés alapvetően interdiszciplináris, különböző szakterületek szinergiájára épül. Egyre fontosabb az élet azon élményeinek megértése, amely túlmutat az anyagi jóléten. Az az élmény, amit pl. Mozart nagy d-moll zongoraversenyének hallgatása jelent, kitágítja a horizontot és sok közös vonása van például egy fontos matematikai probléma megoldásával". Az USA Nemzeti Bankja elnökének, Alan Greenspannek egy évvel ezelőtt tartott előadásában találtam ezekre a gondolatokra. Nem ő jött rá elsőként, de ő is felismerte.

Nem szabad elhinnünk, hogy a kisstílű ügyeskedés és a multinacionális cégek termékeinek árusítása jelenti a gazdasági csúcsot. Nem az internet szörfölés a fiatalság oktatásának csúcsteljesítménye. Ellenkezőleg, a kiváló oktatás, a nemes műveltség, a kutatási és fejlesztési tevékenység és természetesen ennek összekapcsolása az új termékek és szolgáltatások használatával és létrehozásával visz előre. Ebbe tartozik bele a multinacionális cégek itthoni kutatási-fejlesztési tevékenysége és egyre inkább az itthoni csúcstechnológiás kis- és középvállalatok elszaporodása és megerősödése.


<-- Vissza az 2000/10. szám tartalomjegyzékére