Tanuljunk az állatoktól!

Ez a cikk több mint egy éve került publikálásra. A cikkben szereplő információk a megjelenéskor pontosak voltak, de mára elavultak lehetnek.

Ahhoz, hogy a vakok újra lássanak, a sánták megtanuljanak járni, a süketek pedig hallani, az emberiség egész eddigi történelmében isteni csodának kellett bekövetkeznie. Egy vadonatúj tudományágnak, a bionikának köszönhetően azonban napjainkban – és még inkább a jövőben – mindezt akár emberi erőfeszítéssel is el lehet érni. A hatalmas, „világmegváltó” lehetőség egyben fokozott felelősséget jelent.

Az utóbbi évszázadokban a biológia, a technika, majd később az elektronika külön-külön is olyan újdonságokkal gazdagította az emberiséget, amelyek emlékezetes mérföldkövet jelentettek a tudomány történelmében. A közelmúltban azonban minőségi ugrásnak lehettünk tanúi, amikor a három diszciplina összevonásából, illetve együttes értelmezéséből megszületett a bionika. A szakemberek már eddig is vizsgálták az élő szervezetek működését, s az állatok, növények viselkedésének megfigyeléséből nyert tapasztalatok régóta szerepet játszanak például a gyógyászatban. Ahhoz azonban a digitális kornak kellett beköszöntenie, hogy mindez – a számítógépek tudásával ötvözve – korábban elképzelhetetlen módszerek és találmányok kifejlesztését tegye lehetővé.

Az újdonság lényege, hogy a számítógép immár nem csak a belé táplált információkkal tud dolgozni, hanem egyre inkább képes maga is a környezetének érzékelésére, hogy aztán az általa észlelt jeleknek megfelelően folytassa a feladatot vagy avatkozzon be a rá bízott folyamatokba. A látás, a hallás és a tapintás már eddig sem okozott különösebb gondot a gépeknek, és a közeljövőben a szaglás, az ízlelés, valamint a hely és a helyzet mérése is egyre inkább tanulható készséggé válik. Ebben pedig nagy segítségünkre vannak az élő szervezetek – ők ugyanis az évmilliók alatt számtalan olyan „találmánnyal” tették könnyebbé a saját létüket, amelyeket kár volna nem hasznosítani az emberek javára is. Ez a felismerés pedig komoly szemléletváltozást jelent a korábbi korokban uralkodó mechanikus felfogással szemben, mely az állatok szervezetét a gépekhez tartotta hasonlatosnak, s az élőlények működését a gépek alapján igyekezett magyarázni.

A bionika vagy info-bionika néven ismert tudományág Roska Tamás – a Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs Technológiai Karának dékánja – felosztása szerint három főbb területre osztható. Az első az úgynevezett multimodális érzékelés (például látás, hallás és tapintás egyszerre) megvalósulása. Hogy köznapi alkalmazási lehetőséget említsünk: idetartozik egy robotporszívó, amely környezetének észlelésével maga takarítja ki a szobát, egy automatikus navigáló berendezés, amely egy pilótanélküli repülőgéppel bepermetezi a megfelelő területeket vagy egy lapozógép, mely kiválasztja és lemásolja a másolandó oldalakat egy folyóiratból. A következő terület értelemszerűen az orvostudomány. Itt például az élő szervezetbe épített mesterséges érzékelő, beavatkozó eszközökre, valamint az elhalt szövetrészek pótlását szolgáló protézisekre, a gyógyszeradagolókra, illetve a mozgássérülteket segítő eszközökre kell gondolni.

A harmadik terület egyelőre a távolabbi, ám ma már korántsem beláthatatlan jövőbe mutat. Az első két alkalmazási mód eredményeinek felhasználásával mind közelebb kerülhet az az idő, amikor az állati viselkedésből már nem csak tapasztalatot nyerhetünk a tudományos kutatásokhoz, hanem a mesterséges eszközök és az élővilág sajátos, interaktív összjátékával újfajta információtechnikai feladatokat is el lehet végeztetni, adott esetben agyvezérelt robotokkal. Erre példát az a kísérlet mutat, melynek során egy majom agykérgéből elvezetett jelekkel – egy távoli robottal – teljes pontossággal le lehetett utánozni azokat a mozdulatokat, melyeket a majom a keze ügyében lévő botkormánnyal végez. A következő, már-már science-fiction művekbe illő lépés pedig az lenne, ha a majommal nem csak modellezni lehetne a mozgást, hanem az állat agyából elvezetett jelek segítségével távmozgatást is el lehetne érni. Nevezetesen: ha a majom képes lenne rá, hogy egyetlen kézmozdulat nélkül, a közelében lévő karra tett banánt a szájához emelje, miközben a karhoz csak az agykéregből elvezetett jelek révén kapcsolódik.

Belátható: a fenti kísérlet azért is életbevágó, mert ezzel az emberi művégtagok minél pontosabb mozgatásához kapnánk felbecsülhetetlen segítséget. Ezek a kutatások azonban egyúttal adott esetben az erkölcsi határokat is feszegethetik, hiszen ha a tudósoknak sikerül megteremteni a közvetlen kapcsolatot az aggyal, az nem csak nemes célokra, hanem akár emberek manipulálására is használható. Nem véletlen az sem, hogy az Egyesült Államokban egyes bionikai kutatások az amerikai hadügyminisztérium ösztönzésére és anyagi támogatásával folynak. A Pentagont többek között az érdekli, hogy élő izomszövet képes-e robotok mozgatására, s megbízásukból a kutatók azon dolgoznak, hogy – a rovarok által viselt kitinpáncél tanulmányozásával – olyan úgynevezett protézisruhákat fejlesszenek ki, amelyekkel a katonák gyorsabban futhatnak, magasabbra ugorhatnak vagy több fegyvert cipelhetnek.

Természetesen a gazdasági élet szereplői is élénken figyelik ezeket a kutatásokat. A Volvo autógyár például következő modelljeinek kifejlesztésekor a szöcskék ütközéselkerülő mechanizmusát vizsgálja – hogy az így nyert tapasztalatokkal biztonságosabbá tegye a közlekedést. A szöcskének ugyanis öt szeme van: két nagy, mellyel oldalirányban néz, a három kisebbel pedig csak előre; és ha ezt a „körültekintést” a megfelelő számítógépes eszközökkel sikerülne az autóba is beletáplálni, akkor a balesetveszélyes helyzetbe kerülő vezető nem csak a saját reflexeire, hanem a bionika eredményeinek felhasználásával még annál is megbízhatóbb segítségre számíthatna.

A szakemberek egyöntetű véleménye szerint a jövő egyik legnagyobb kihívása ebben a tárgykörben a mesterséges látás képességének megteremtése. Amiként a korábbi kutatások eredményeként egyes végtagokat már sikerült protézissel helyettesíteni, és a nagyothallókat is egyre tökéletesebb műszerek segítik az életben, úgy a tudósok egy ideje már felvették szótárukba a „látóprotézis” kifejezést is. Azzal ugyanis, hogy a közelmúltban sikerült alaposan megismerni és leírni a retina szerkezetét, elérhető közelségbe került a „műszem” kifejlesztésének korábban képtelenségnek tartott lehetősége is. Biztató részeredmények pedig máris vannak. Az Egyesült Államokban volt már példa rá, hogy korábban látó, ám megvakult emberek retinakimenetére, a látóideget vezérlő sejtekhez az orvosok egy apró chipet helyeztek el, melyek segítségével a páciensek részben visszanyerték a látásukat – egyelőre legalábbis a rendelkezésükre álló 4×4 pixeles keretben.

Szőnyi Szilárd

 

 

A gekkók esete a teflonnal

A bionika művelőinek minden bizonnyal az egyik kedvenc állata a gekkó. Ez a hüllő ugyanis felettébb szemléletes példát nyújt a XXI. század tudományának mibenlétére és alkalmazási lehetőségeire. Nos, aki már egyszer is látott gekkót mozgás közben, rácsodálkozhatott, hogy az állat milyen játszi könnyedséggel mászik fel bármilyen tükörsima felületen. E különös képesség titka a talp szerkezetében rejlik. Az állat talpa ugyanis kis lamellákból áll – e lamellák pedig rendkívül apró és vékony „nano”–szálakból, melyek sűrű csokrokban helyezkednek el, és a csokrok is csokrokat alkotnak. A kis szálacskák és a felület között a fizikából ismert van der Waals erő lép fel; és mivel ez az önmagában gyenge kölcsönhatás a gekkó mindegyik nanoszálacskájának végződése és a felület között fellép, a sok apró hatás összeadódva megakadályozza az állatot a lepottyanástól. Az egyetlen ma ismert anyag, amelyen a gekkó nem tud felmászni, a teflon – annak a minden háztartásból jól ismert tapadásmentességét ugyanis az biztosítja, hogy ellenáll a van der Waals erő hatásának. A gekkó lábszerkezetének tanulmányozása pedig azért lényeges, mert így az egészségre alkalmasint veszélyes vegyszerek felhasználása nélkül, a molekuláris vonzerő kihasználásával olyan ragasztót lehet készíteni, amely adott esetben létfontosságú lehet a gyógyászatban.

Új útvonal őseink kivándorlására?

A National Geographic Társaság és az IBM összefogása nyomán példátlan genetikai kutatási program kezdődött 2005 tavaszán. A Genográfiai Tervezet (Genography Project) nem kisebb célt tűzött ki maga elé, mint hogy a legaprólékosabban feltárja azokat az útvonalakat, melyeket az emberiség követett, amikor Afrikából kiindulva benépesítette a földet. A széles körben elfogadott elképzelés szerint a korai modern emberek 120 ezer éve a Nílus völgyén át vándorolhattak ki Afrika Szaharától délre fekvő vidékeiről. Az boldi Tudományos Akadémia lapjában a minap megjelent kutatási eredmények alapján egyes szakértők alternatív útvonalat javasolnak. A Bristoli Egyetem munkatársai által vezetett kutatócsoport kimutatta, hogy a nedvesebb területek akkoriban északabbra húzódhattak, mint korábban gondolták. Így egy vízben gazdag „folyosó” nyílhatott a mai Líbián keresztül a korai emberek vándorlásához. A kutatók szerint a Csádban és Szudánban talált kőkorszaki leletek hasonlósága a Líbiában találtakkal alátámasztja elméletüket. A most fölfedezett ősi folyómedrek és tavak környékén folytatott jövőbeni régészeti kutatások még inkább megerősíthetik a most fölvázolt elképzelést az emberi vándorlás alternatív útvonalairól.

[origo]

Egy pixelen kell földönkívüli életet találni

Az Európai Űrügynökség Venus Express űrszondája 2005 novemberében indult útjára, belső bolygószomszédunk vizsgálatára. A denveri természettudományos múzeum munkatársa, David Grinspoon ez alkalomból szokatlan kísérlet végrehajtását javasolta: eldönthető-e ekkora távolságból, hogy hordoz-e életet a föld? A kérdés szokatlan, hiszen tudjuk, hogy bolygónkon az élet számtalan formája létezik. A Vénusz körül keringő szonda számára a föld havonta kétszer-háromszor kerül megfigyelésre kedvező helyzetbe. A szonda immár közel 40 felvételt küldött vissza a földre. A felvételeken a föld korongja kisebb, mint egyetlen pixel a Venus Express kameráiban, így kiterjedés és részletek nélküli pontként jelenik meg. Pontosan erre számíthatunk egy távoli, földméretű exobolygó felvétele esetében is.

A kísérlet során sikerült a föld légkörében a vízmolekulák és a molekuláris oxigén jelenlétét kimutatni, de ezek az anyagok az élet számára kedvezőtlen feltételekkel rendelkező Vénuszon is megtalálhatók, tehát ezek alapján nem dönthető el a kérdés. Ennél finomabb jelek észlelésére is szükség van, mint például a közeli infravörösben kimutatható jellegzetes sugárzás észlelésére, amelyet a fotoszintetizáló élet okoz. A kutatók folytatják a kísérleteket, s bár valószínűleg azok sem fognak semmi újat mondani a földről, segíthetnek a felfedezendő új világok vizsgálatában.

Index

Rekordmeleg ősz az Északi-sarkon

Az idei a legmelegebb ősz az Északi-sarkon a rendszeres mérések kezdete óta, és példátlan mértékben emelkedik a tengervíz szintje a térségben. A sarkvidéki hőmérséklet öt Celsius fokkal magasabb, mint a sokéves őszi átlag. A melegedés oka egyebek között a tengeri jég olvadása; minél kevesebb a jég, annál erősebb a napsugárzás hatása, mert a sugarak nem verődnek vissza a jégről, hanem melegítik a levegőt és a tengervizet, így még több jég tűnik el. Tavaly minden korábbinál több tengeri és szárazföldi jég olvadt el a sarkvidéken. A térség legnagyobb szárazföldjén, Grönlandon 101 köbkilométernyi. Az olvadás miatt csökken a tengervíz sótartalma és emelkedik a vízszint. Az utóbbi 12 hónap során negyed centimétert, ami ugyancsak példátlan. A jégolvadás üteme idén némileg alábbhagy, de még így is 34 százalékkal kisebb tengerfelületet borít jég, mint az 1979 és 2000 közötti évek átlagában.

A változó klíma felforgatja a térség ökológiai rendszerét. A zsugorodó élettér miatt kisebbek lesznek a rénszarvascsordák, egyes területeken már alig élnek jegesmedvék, a vadludak viszont elszaporodnak; vannak hanyatló egyedszámú bálnafajok, más fajok populációja ellenben növekszik. Az egyik legriasztóbb folyamat csak most kezd kibontakozni. A jelentés szerint a tengerfenékről nagy mennyiségben tör fel a jég fogságából kiszabaduló metán, amelynek üvegházhatása gázhalmazállapotban hússzor erősebb, mint a szén-dioxidé.

MTI

Mikrohullámmal tömegoszlat az amerikai hadsereg

Öt mikrohullámú tömegoszlató fegyvert rendelt az amerikai hadsereg. A páncélozott kamionokra szerelt, nagyméretű eszközök 25 millió dollárba kerülnek. A fegyver a mikrohullámú sütőhöz hasonlóan működik, egy 96 gigahertzes, magas frekvenciájú energiasugarat küld a szétoszlatandó tömegbe. A fegyver hatósugarába került emberek úgy érzik, lángol a bőrük, és menekülnek az elviselhetetlen fájdalom forrásától. Bár elvileg csak tömegoszlatásra szánták, az eszköz egy friss tanulmány szerint akár halálos is lehet.

Index

---