Ha visszamegyünk az időben, akkor mikorra tehető a robotika és a robottechnológiai kutatás berobbanása?

Ha magát a koncepciót nézzük, akkor egészen a 70-es évekig kell visszamennünk. A NASA mérnökei ugyanis akkor kezdték el először azt vizsgálni, hogy miként lehetne az űrbe juttatott asztronautákat sebészeti beavatkozással megmenteni – akikre a kiképzés során rengeteget költöttek, ezáltal nagyon értékesek –, ha arra kerülne a sor. Akkor született meg a da Vinci-típusú teleoperációs eszközök koncepciója, de a fejlesztés forráshiány miatt elakadt, így a tervek egészen a 80-as évekig a fiókban maradtak. 1985 körül kezdték el aktívan tanulmányozni ezeket újra, mert a műszaki fejlődés akkora érte utol az egykori ötleteket. Az első fizikai, működőképes prototípusok ekkor születtek meg, ezt már a hadsereg (DARPA) finanszírozta. A 90-es évek elején már inkább a földi alkalmazásra szerették volna továbbfejleszteni a távsebészeti robotokat, a harcoló katonák támogatására. Ugyanakkor megváltozott a katonai doktrína, mire ezek a rendszerek alkalmazásra készek lennének, addigra már szintén fejlődik annyit a technika, hogy a harcoló egységek helyett inkább távirányítású robotrepülőket és tankokat vetnének be.

Ennek az lett a vége, hogy a technológiát a hadsereg polgári használatra ajánlotta fel. 1995-ben minden addig fejlesztett fontos technológia licence a későbbi Intuitive Surgical-hoz került, és a ma is használatos technológia etalonja 2000-re készült el. A da Vinci különböző változatainak hála a vállalat most 95 milliárd dollárt ér. Sőt, még az idei év pandémia okozta válságát sem érezte meg különösebben, a részvényei emelkednek.

A da Vinci sebészeti robot
Fotó: HVG, Draskovics Ádám

Minden technológia és fejlesztés az űrkutatásból ered?

Nem. Jó példa erre az ipari szférából a General Motors: ott használtak először robotot képcsöves tévék összeszerelésére 1969-től kezdődően. Az a terület, ahol a fejlődés nagyon gyorsan elindult, a nukleáris kutatások területe, hiszen bármely radioaktív anyag kezelésén a teleoperáció egy rendkívül kritikus dolognak számított, hiszen nem lehet a közelébe menni megfelelő védelem nélkül. Így ki kellett alakítani azokat az eszközöket, amelyek az ember helyett megtehetik ezt.

De kétségtelen, hogy az űrtechnológia meghatározó motivációs tényező volt. Gondoljunk csak a marsjárókra: amit ezeknél az eszközöknél alkalmaztak, például a navigáció, az idővel bekerült a kereskedelmi forgalomba, így egyfajta „spin offnak” tekinthető. De van erre ellenpélda is, amikor a kereskedelmi forgalomból kerül át, viszonylag későn, egy eszköz az űrkutatásba: csak idén küldtek először drónt az űrbe a Perseverance rover részeként. Furcsa ez, hiszen manapság már potom összegért rendelhet bárki egy drónt magának az interneten, de persze egy másik bolygón egészen más kritériumoknak kell megfelelnie egy drónnak.

Az Óbudai Egyetem Bejczy Antal iRobottechnikai Központjában több típusú robotot is láthatunk: találkozhatunk itthon még ilyen nagyságú robotparkkal?

Nagyon büszkék vagyunk arra, hogy közép-európai szinten is egyedülálló a robot infrastruktúránk. Természetesen nemcsak a konkrét darabszámról beszélek, hanem az egyes robotok típusáról, azok szoftvertámogatottságáról is. A legjobb példa erre a már említett da Vinci-rendszer, ami az országban az egyetlen, minimál invazív sebészethez használható robotja. Persze találhatunk több más típusú sebészeti robotot is, akár a klinikumi használatban, de ebből a világon a legelterjedtebb da Vinci robotból ez az egyetlen.

Ha jól értem, akkor ez a robot nem csak a méretei miatt emelkedik ki a többi eszköz közül.

A robot különlegessége, ami miatt számunkra nagyon nagy értéket képvisel, hogy nemcsak az eredeti hardver-változat van itt nálunk, hanem egy nemzetközi kutatási együttműködés során megszerzett fejlesztési interfész is kapcsolódik hozzá. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy a laborban felül tudjuk írni vagy helyettesíteni a gyártó eredeti elektronikáját a Da Vinci Research Kit egységeivel, és teljesen szabadon tudjuk programozni. A világon összesen 35 olyan laboratórium működik – melyek nagy többsége amerikai elitegyetemeken, például a Harvardon, a Stanfordon, az MTI-n vagy a Berkeley-n találhatók – akik egymás között megoszthatják ezeket a kódokat a kutatói közösségen belül. Például, ha Magyarországon kitaláljuk azt, hogy szeretnénk automatizált szívkoszorúér-varrást csinálni, akkor nem a nulláról kell elindulnunk, hanem elérhető számunkra az a kódbázis vagy a különböző kutatási fázisban lévő eredmények, amelyekkel a kutató közösség több tagja már rendelkezik, mi pedig szabadon használhatjuk ezeket.

A da Vinci működés közben
Kép: HVG, Draskovics Ádám

Hogyan osztható fel a már alkalmazott klinikai robotok és a kutatási fázisban lévők aránya?

Ameddig egy ilyen da Vinci típusú robotot a sebész és csak a sebész irányít, addig egy 20 éve elterjedt rutineljárásról beszélünk (szabályozástechnikai értelemben), a világon több mint 5000 darabot használnak belőle, a tavalyi évben több mint egymillió műtétet hajtottak végre ilyen eszközökkel. De abban a pillanat, amikor a számítógépnek adjuk át a vezérlést, azaz a lágyszöveti részek algoritmusok által vezérelt sebészetéről beszélünk, akkor az már egy kutatási terület. Hiszen még ma sem tartunk ott, hogy 100%-os biztonsággal tudnánk végrehajtani akár egy egyszerű, laparoszkópos epehólyag-eltávolítást. Egy ilyen rutinműtét során is felléphetnek váratlan nehézségek, ahol a beavatkozásban részt vevő robotnak vagy orvosnak fel kell találnia magát. A kutatási oldalon mi erre a fellépésre-viselkedésre-működésre próbáljuk megtanítani a robotokat. De bizakodók vagyunk, hiszen például a Johns Hopkins Egyetemen az elmúlt tíz évben már számos olyan eredmény született a robotkutatásban, amelyek a szabadalmi eljáráson is túl vannak, és jelenleg már a kereskedelmi forgalomban kapható robotokba is beépültek. Szerencsére a kutatási-technológia transzfer mindkét irányban működik, így egyre több laboratóriumi eredmény kerül át a gyakorlati alkalmazásba.

Jelenleg kiemelten azon dolgozunk, hogy az általunk kifejlesztett szimulációs eszközök mellett szenzoros és képfeldolgozás alapján működő algoritmusok révén több információt nyerhessünk arról, hogy valójában mit csinál a sebész például egy epehólyag vagy egy prosztataműtét során, azaz objektíven fel tudjuk mérni a sebészi készségeket.

Kép: HVG, Draskovics Ádám

A jelenlegi kutatási eredményeket nézve mikor válhatnak teljesen automatizálttá a műtétek?

Az, hogy egy mai feltételekhez hasonló módon bármilyen komplex lágyszöveti műtétet végrehajtson egy robot, még évtizedek kérdése. A jelenlegi számítástechnikai módszereink nem alkalmasak erre. Ugyanakkor létezik rengeteg alternatív módozat is, jó példa erre a rádiósebészet, azaz a sugárterápia alkalmazása. Ma már Magyarországon is rutinszerűen alkalmazzák a CyberKnife rendszert, amely egy KUKA-robot végére épített lineáris gyorsító: fregmentumokban, különböző irányokból és szögekből adja meg a megfelelő sugárdózist azon a kis térrészen, ahol a tumor található. Ez egy olyan összetett sugárterápiás kezelés, ahol a robot a kezelés alatt képes a beteg légzésére vagy a mozgására is figyelni, vezérli a képalkotást, megtervezi a kezelés menetét, tehát maga a folyamat 99%-ban teljesen automatizált. Ebből is az látszik, hogy egyre több olyan műtétre kerülhet majd sor, ahol a technológia átugorja az emberi jelenlét kérdését, hiszen hamarabb fejlesztünk le egy új eljárást, minthogy a régi eszközeinkkel, például egy szikével megtanítsuk pontosan vágni a robotot vagy éppen varratot készíteni. Utóbbi is hihetetlenül komplex és nehéz metódus, különösen, ha a testen belüli varrásról van szó. Ahelyett, hogy erre az orvostanhallgatók számára is rendkívül nehezen elsajátítható tudásra megtanítanánk a robotot, inkább speciális sebvarró gépet fejlesztünk. Szinte mindenre van már fejlesztés alatt álló alternatív, rendszerint jóval gyorsabb eszköz vagy módszer, ami helyettesítheti az embert, de jelenleg ez még rendkívül költséges. Így az igazi kérdés valójában az, hogy ki mennyi pénzt hajlandó áldozni erre: ha meglenne a kellő forrás, akkor bármelyik műtéti területen gyors és átütő eredményeket lehetne elérni a robotok és mesterséges intelligencia módszerek alkalmazásával.

A robotok megjelenése az orvoslásban korszakváltó: ez a változás az orvosképzésre is hatással lesz?

Természetesen. Ez egy nagyon komoly kihívás manapság, hiszen megszületett egy új, készség szinten elsajátítandó technika. A tapasztalatok pedig azt mutatják, hogy nagyjából 100 robotos beavatkozáson kell túlesnie valakinek ahhoz, hogy tökéletesen tudja használni a da Vinci típusú eszközt. Persze ezt sok minden támogatja a képzés során, például nagyon fejlett szimulátorrendszerek, ezeket az Egyesült Államokban már napi szinten használják a robotsebészeti képzéseken. Ugyanakkor aki itt végez, az a manuális sebészet rovására sajátítja el a robotsebészeti technikákat. Első megközelítésben persze ez jó, hiszen a műszaki innováció csak így képes tovább fejlődni, ha új szakembereket képzünk az új eredmények alkalmazásba vitelére. De ma azért még túl gyakran előfordul az, hogy robot-asszisztált minimál invazív sebészeti beavatkozás közben komplikáció lép fel, és vissza kel térni a hagyományos, manuális laparoszkópos, vagy épp nyílt sebészeti módszerekhez. Ezt viszont már a roboton edzett sebész nem feltétlenül tudja megoldani, holott egy ilyen, azonnali beavatkozást igénylő helyzetben nincs idő gondolkodni vagy hezitálni, mert az a beteg életébe kerülhet. Jó analógia erre az önvezető autók rendszere.

Dr. Haidegger Tamás
Kép: HVG, Draskovics Ádám

Milyen módon?

Gyakorlatilag az automatizálás eredményeinek társadalmi elfogadtatása ugyanaz a folyamat a két területen. Az önvezető autók engedélyezése szinte már itt van, akár teljeskörű szolgáltatásoknál, például taxik esetében. Ha árban ez megéri a felhasználóknak, akkor rövid időn belül nagyon népszerű lehet. De ha egyszer arra kerülne a sor, hogy egy olyan városba vagy akár vidéki faluba kell utaznia az embernek, ahol a rendszer még nem megfelelően támogatott, akkor mit fogunk csinálni? Lesz még saját autónk? Tudjuk majd még biztonságosan vezetni? Különösen azok, akik akár évek óta nem ültek volán mögött, és teljesen kijöttek a gyakorlatból, mit kezdenek majd mindezzel?

A társadalom ezekkel a folyamatokkal akkor jár jól, ha hirtelen áll át a régi rendszerről az újra, jelen esetben a hagyományos autókról az önvezetőkre, a hagyományos sebészetről a robotsebészetre (bár ez utóbbi területen még nem minden műszaki feltétel adott, ahogy fentebb is tárgyaltuk). Az önvezető autók tömeges forgalomba állítása (és megbízhatóságuk radikális javítása) is összehangolt infrastrukturális átalakítást igényelne, például speciális, emberi szem számára akár észrevehetetlen jelzőrendszereket. Ha ezeket időben elkezdjük fejleszteni, akkor az önvezető technológia hatékonysága és költséghatékonysága rohamosan fejlődni fog. De ehhez az kell, hogy egyre kevesebb humán sofőr járjon majd az utakon. Ha pedig idővel minden autó önvezető lesz, akkor az emberi tényező jelentette kockázat is eltűnik, hiszen a járművek egymással kommunikálnak majd, ezt pedig az 5G-redszerek már ma is képesek kiszolgálni.

Apropó 5G: milyen más, komplex rendszereknek kell összekapcsolódni ahhoz, hogy a robotika a következő évtizedekben minden területen ugrásszerű fejlődést érjen el, és ténylegesen a hétköznapjaink részévé váljon?

A kollaboratív robotika berobbanásával nagyon sok területen lehet alkalmazni ezeket az eszközöket: bevásárlás, kutyasétáltatás, sőt, akár az idősgondozás is, de az ilyen eszközök hatékonyságának a fejlesztése napi probléma. A kutatásokban számos terület összefonódott. Ide sorolható a mesterséges intelligenciához köthető robbanás, a mélytanulási hálók, a képfeldolgozó eszközök hatalmas fejlődése. Azzal, hogy a mai mobiltelefonokkal adott az olcsó, akár mélységi kamerakép, szintén sok korábbi kérdés megoldódott, hiszen jó minőségű képi információt szerezni manapság már nem kihívás. Az algoritmusok pedig megmondják a robotnak, hogy mi van a képen, ez alapján pedig már könnyen el tudja dönteni, hogy amit lát az egy alma vagy egy kutya.

Kép: HVG, Draskovics Ádám

A robot egy olyan eszköz, ami a fizikai valóságot képes kezelni, sőt, szoftver-vezérléssel segítségével képes interaktívan átalakítani azt. Nekünk az a célunk, hogy olyan robotokat fejlesszünk, amelyek minimális változtatással számos területen alkalmazhatók: tehát a sebészeti robotjaink algoritmusai némi változtatással képesek legyenek egy sertésfeldolgozó robotot is működtetni, vagy akár egy autóipari képalkotó mechanizmust át tudjunk ültetni egy véna kanüláló robotba.

A jövőbe nézve: ha ezek a robotok elterjednek, konzumer termékekké válnak – ahogy manapság már a porszívó vagy a fűnyíró robotok –, akkor idővel oda jutunk majd, hogy az eszközök reflektálnak majd az emberi reakciókra, azaz gyakorlatilag a társas, ember–gép együttélés és interakció szabályai szerint működnek majd. A humanoid robotok is ezért nem halnak ki (tűntek el), és fejlődnek tovább: az ember kivetíti rá az érzelmeit, így sokkal könnyebben tud kapcsolódni hozzájuk. Érdekes kérdés, hogy emiatt milyen új területei nyílnak majd meg a felhasználásnak, például a mentális idősgondozás (ambient assisted living) területén. A mentális fittség fenntartásában nagy szerepük lehet majd ezeknek az eszközöknek. Izgalmas időszakot élünk, a kutatásaink végső célja, a Robotika 4.0 pedig pont erről szól: válaszokat adni az ember–gép együttélés társadalmi kérdéseire.

Mikor jön el a robotok kora?

Már itt is van.