Jobban megismerni a világot! 2017. október 5.

Kutatók éjszakája az ITK-n

Jobban megismerni a világot!

A Kutatók éjszakája elnevezésű program keretében a Pázmány Péter Katolikus Egyetem (PPKE) Információs-, Technológiai és Bionikai Karán (ITK) érdekes, a természettudomány iránt esetleg kevésbé érdeklődő személy is lebilincselő bemutatóknak lehetett részese szeptember 29-én. Az egyes laboratóriumok és kutatóhelyek – közérthető módon, mégis tudományos igénnyel – bepillantást engedtek ezen a napon tudományos műhelyükbe. Néhány helyet kerestünk fel közülük.

A valóság csak illúzió: mese a virtuális és kiterjesztett valóságtól. Ezzel a címmel tartott előadást Egervári Csanád innovációs ügyvivő. Ebből megtudhattuk, hogy a virtuális valóság a számítógép által generált mesterséges világot jelenti, amelybe a szemlélő, a felhasználó minél jobban igyekszik beleélni magát. Olyan virtuális térbe kerülhet, amelyben nincs ott valójában.
Mit jelent ez a gyakorlatban? Az érdeklődőknek lehetőségük nyílt arra, hogy egyszerű, kartonpapírból maguk hajtogatta kis eszközbe helyezzék mobiltelefonjukat, s ennyi elég ahhoz, hogy egy virtuális világba léphessenek. A mobiltelefonról ugyanis letölthető olyan alkalmazás, amely kettéválasztja a kijelzőt, s párhuzamosan jelenít meg két képet. A kartonpapír eszközbe két lencse kell csak, s máris olyan térérzet alakul ki, hogy úgy érzi az ember, a „valóságban" ott áll például az Eiffel-torony előtt; de akár a holdra szállás részesévé is válhat...


Felvetődhet a kérdés: egy idő után a valóságos valóságot esetleg összetévesztjük a virtuális valósággal? A fiatal kutató persze mosolygott ezen: „Ettől még mesze vagyunk, de ma is vannak már olyan szemüvegek, amelyekkel „kevert valóságba" kerülhetünk. Ezek az eszközök féligáteresztő tükröt vagy lencsét tartalmaznak, amellyel látszik a valódi valóság, de ezt ki lehet terjeszteni mesterségesen generált objektumokkal, s interakcióba lépni velük. Ez hasznossá válhat autóvezetés esetén navigációs adatok megjelenítésével. Ugyancsak felhasználhatják az orvostanhallgatók anatómiai vizsgálatok során, de a virtuális valóság alkalmazható terápiás céllal különböző fóbiák – például irtózás a pókoktól vagy félelem a repüléstől – kezelésére is."
Egy másik teremben Gáspári Zoltán docens irányításával fehérjéket hajtogathattunk. A laboratóriumban egy fehérje előállításához és szerkezetének feltérképezéséhez akár másfél esztendőre is szükség van, most azonban az oktatási segédanyagként használt, papírlapon lévő fehérjemodellek segítségével tizenöt-húsz perc alatt kivághatók és összeragaszthatók, s ezek hasonlítanak valamilyen fehérjének vagy vírusrészecskének a szerkezetéhez. Olló és ragasztó használatával betekintést nyerhettünk a fehérjeszerkezetek világába.
Hogyan látunk mi, és hogyan látnak a gépek? – ezt a kérdést tette fel Horváth András adjunktus. Kutatási területük a gépi látás, s a kutatók éjszakáján abból adtak ízelítőt, amit a mindennapokban természetesnek veszünk: milyen érdekes és csodálatos az emberi látás! Mégis mennyire összetett folyamat, miközben nagyon egyszerűnek gondoljuk – folytatta Horváth András. „Szemünkkel könnyen meg tudunk oldani olyan bonyolult feladatokat, amelyekre a gépek ma még képtelenek. A látásban sokat fejlődtek mostanában a gépek, de az emberek még mindig – egyre kisebb előnnyel ugyan – jobban látnak." Sokat tanulhatunk az emberi látórendszertől, s erre mutattak be néhány példát, ugyanakkor a valóság olykor „becsapja" az emberi szemet, aminek a gép „nem dől be".
Mostanában jelentek meg az önvezető autók. Egy másik autó felismerése még nem működik ugyanazzal a pontossággal, mint amilyennel mi, emberek képesek vagyunk erre. A gépi felismerés nemcsak a látásra épül, sok egyéb modalitást – radart, stb. – használnak hozzá. A legnagyobb különbség, hogy erre a felismerésre sokszor száz wattos fogyasztás mellett képes a gép, míg az emberi látórendszer ennek töredékenergiáját használja fel. Másként fogalmazva: egy néhány éves kisgyerek már meg tudja mondani, hogy éppen autót lát-e vagy valami mást. „De megjegyzem, a vezető nélküli autók terén igen felgyorsult a fejlődés..."
A gépi világ látása be fogja érni az emberi látást – mondta Horváth András. A gépi világ előnye, hogy minden mérhető és minden rekonstruálható. Az ember vezette jármű esetében újra és újra el kell mondani a vezetőknek, hogy például téli útviszonyok között, jeges úton hogyan kerülhető el a baleset. Ha gépi vezető esetén fordul elő valamilyen baj, rendszerfrissítéssel (up-date-tel) az összes autóra eljuttatható olyan algoritmus, amely jobban teljesít adott körülmények között – elkerüli az ütközést, a balesetet.
Arra is láthattunk néhány érdekes példát, hogyan „csap be" minket a szemünk. Egy kocka oldalai különböző színű négyzetekre vannak osztva, s három megjelölt négyzet más színűnek látszik az egyik oldalon, mint a másikon, miközben ugyanolyan színűek. A színkörnyezet különbözősége idézi elő tévedésünket. Amely négyzet közvetlenül kapja a fényt – azonos intenzitás mellett –, világosabb árnyalatúnak látszik az árnyékban lévőnél.
Számos olyan eset fordul elő, amikor az agyunk azért csap be minket, mert megszokott olyan módszereket, amelyek az esetek kilencvenkilenc százalékában jól működnek, de nem mindig igazak – magyarázta Horváth András.
A „becsapás" azzal kezdődik, hogy – mint közismert – szemünkben fejjel lefelé ábrázolódik le a kép. Külföldön végeztek olyan kísérletet, amikor emberek szemére periszkópot helyeztek, amely megfordítja a képet. Egy idő után a kísérleti személyek agya visszafordította a képet már nem fejjel lefelé látták a világot. Amikor levették róluk az eszközt, megint fejjel lefelé tárult eléjük környezetüket, s néhány napra volt szükség, mire visszaállt az eredeti látvány.
A sok érdekesség közül idézzünk fel még egyet: a képernyőn vízcseppek esnek le, közben huszonnégy herzes szinuszjel szól egy hangszóróból. Ha ezt az eseményt huszonnégy herzes kamerával rögzítik, úgy néz ki, mintha a vízcseppek állnának a levegőben. Ha huszonhárom herz-cel „hajtják meg" a vízcseppeket, akkor úgy néz ki, mintha fölfele esnének.
Ultrahangos képek készítésébe avatott be Hatvani Janka, PhD-hallgató. Sötét színű masszába zöldségeket, gyümölcsöket rejtettek el, s a képernyőn megjelent ezek képe.
A laboratóriumban diagnosztikai ultrahang készülékek kifejlesztésével foglalkoznak, elsősorban a bőr vizsgálatához. A bőrdiagnosztikai ultrahang más frekvencián működik, mint például a hasi ultrahang készülék. A bőr vizsgálatához használt magas frekvenciás készülék nagyon jó képfelbontást ad.
A kutatócsoport azzal foglalkozik, hogy a kapott képből matematikai módszerekkel még jobb felbontású képet állítsanak elő. Hatvani Janka hasonló módszerek segítségével a CT-képek még részletezőbb felbontásán dolgozik. A CT-nek jó a képfelbontása, magyarázta, de ehhez nagy dózist kell használni, ami káros lehet a szervezetre. Ezért minimális-optimális dózist alkalmaznak az orvostudományban, s az így kapott képet javítják fel matematikai módszerekkel.
Egy akusztikus mikroszkópot is láthattunk, ennek segítségével ultrahanggal készítenek mikroszkopikus képeket. Közel olyan felbontást érnek el vele, mondja a fiatal kutató, mint a fénymikroszkóppal. Ahhoz azonban, hogy ez utóbbi módon vizsgáljanak például egy anyajegyet, szeleteket kell kivágni belőle. Az akusztikus módszerrel nem szükséges a sebészi beavatkozás, hanem úgynevezett non-invazív eljárással, amikor nincs szükség seb ejtésére, mikroszkopikus nagyításban át lehet nézni a vizsgált képlet teljes térfogatát.
A laboratórium együttműködik a Semmelweis Egyetem bőrklinikájával, ahol a gyakorlatban tesztelik a készüléket: mennyivel nyújt jobb eredményeket, és segíti hozzá ezzel az orvosokat a pontosabb diagnózis felállításához, mint a korábban használatos eszközök.
Erdő Franciska tudományos főmunkatárs az ITK mikrodialízis laboratóriumának vezetője. A cím, amely bevonzott a terembe: Biomedicinális kutatások testközelben. Két elaltatott fehér patkányon (nagyon helyes állatok, és semmi bajuk nem esett) farmakológiai mérést mutattak be az érdeklődőknek.
A mikrodialízis – világosított fel Erdő Franciska – olyan mintavételi eljárás, amellyel különböző szövetekben a gyógyszer-koncentráció mérhető. „A mi esetünkben agyban és bőrben végezzük ezt el. Most azt fogjuk vizsgálni, ha a gyulladt bőrre felviszünk egy gyulladáscsökkentő krémet, annak hatóanyaga milyen hatásfokkal és időbeli lefutással szívódik fel a bőr mélyebb rétegeibe."
Az állatok lábán ödémát hoztak létre, s az ödéma térfogatának mérésével detektálták (mutatták ki) a gyulladáscsökkentő hatását. Egy kis készülék csövébe helyezték a gyulladt lábat, illetve a kontroll lábat, és a kettő közötti térfogati különbség mutatta meg a gyulladás mértékét, azaz az ödéma nagyságát. A gyógyszer csökkentette az ödémát, s a mérést időről időre elvégezve pontosan követni lehetett a gyulladás, illetve a gyógyulás folyamatát.
A kar épületének aulájában Zsedrovits Tamás adjunktus a drónok világába vezette be a látogatókat. „Ezek az eszközök sok szempontból buták: mi történik velük például abban az esetben, ha elveszítik a kapcsolatot a rádióirányítóval, s vissza szeretnének térni? A legtöbb típus még ma is úgy működik, hogy adott magasságban elindul, de ha közben fa vagy épület van, azokat nem látja, és nekirepül."
Nagyobb baj – folytatta Zsedrovits Tamás –, ha netán repülőgépek (kisgépek, vitorlázók) vannak a közelben. A pilóta nehezen veszi észre az ilyen pici eszközt, amely azonban veszélyeztetheti a repülőt.


„Mi azzal foglalkozunk, hogy a drónok minél biztonságosabban repüljenek. Egy kis kamera segítségével körbenéznek, s ha az égen olyan dolgot látnak – például egy repülőt –, amely keresztezheti az útjukat, akkor úgy elkerülik, hogy az ott repülő pilóta észre sem veszi őket. Ez a beépített robotpilótának köszönhető, s a drón a készített képek, videó-felvételek alapján tájékozódva nem jelent veszélyt a levegőben lévő tárgyakra."
Ezt a kutatást az MTA SZTAKI-val (Számítástechnikai és Automatizálási Kutatóintézet) közösen végzik. Más kutatásaik a kamera és a drón, a gépi látás és a drón kapcsolatához csatlakoznak.
S hogy mire használható mindez a gyakorlatban? Gondoljunk csak arra, ha egy omladozó épületben kellene tájékozódnunk, de oda, omlásveszély miatt már senki nem küldhető be. A drón nemcsak berepül, hanem pontos térképet is készít a benti helyzetről. A felhasználás területeit hosszan lehetne folytatni.
Az ilyen bemutatók alkalmasak arra, hogy belássuk, a tudományos kutatások nagyon is közel állnak mindennapi életünkhöz, s annak szolgálatában állnak.

x