A férfi, aki robotkezet készített magának – interjú Lévay Györggyel

2010 őszén harmadéves egyetemista volt Lévay György, mikor egy reggel arra ébredt, hogy zsibbadnak a karjai és a lábai. Néhány órával később az intenzív osztályon kiderült, agyhártyagyulladása van. Elhaltak a szövetek a testében, mind a négy végtagján amputációt kellett végrehajtani: bal karjánál a könyök fölött, jobb kezénél, a kézfej nagyjából felénél és a csukló egy részében, emellett lábfejeiből, sarkaiból is le kellett vágni.

„A műtétek után fél évig otthon lábadoztam, a családommal próbáltuk kitalálni, ezután mi és hogy lesz. 2011-ben befejeztem a tanulmányaimat a Pázmány Péter Katolikus Egyetem mérnök-informatika szakán. Tudtam, hogy ha már ez a helyzetem, akkor robotikával, protézisekkel kellene foglalkozni” – idézi fel a történteket az orvostechnológiai mérnök. Ezt az elgondolást csak erősítette, hogy az első protézise, amit egy évvel az amputációk után kapott, nagy csalódás volt számára a technika szempontjából: nem tudta azt a teljesítményt nyújtani, amire szüksége lett volna.

„Baloldalon volt a protézis és jobb oldalon fonódott át a felsőtestemen egy bowden (huzal – a szerk.), ami egy hevederbe volt kötve. Egyrészt nagyon kényelmetlen volt, másrészt, amikor a lapockákat mozgattam, az húzta a bowdent, ami hajlította a könyököt. Az elektromosan vezérelt csuklórésze forgott körbe, a kézfej pedig tudott nyitni, csukni. Mindennek az irányítását úgy kellett elvégezni, hogy két elektróda bele volt építve a tokba. Ez utóbbi az a része a protézisnek, amihez csatlakozik a felkar megmaradt része. Vagyis ha megfeszítettem a bicepszemet, akkor a kéz becsukott, ha meg a tricepszemet, akkor kinyílott. Ha ezt erősebben csináltam, akkor a csuklóm forgott egyik vagy másik irányba” – magyarázza a gép hallásra is bonyolult működését Lévay. Segítségként hozzáteszi: összességében úgy találta, az eszköz  robotikája jó, de az irányítási rendszere nem. A felismerés után viszont nagyon is zavarta, hogy ha rájött valamilyen javítási lehetőségre, akkor nem tudott a rendszeren változtatni.

„Mikor az ember vesz egy telefont és kiveszi a dobozból, úgy állítja be a százötvenezer beállítási lehetőséget, hogy az neki pont jó legyen. Valami hasonlót szerettem volna megvalósítani a protézissel.”

György később Fulbright ösztöndíjjal jutott ki az Egyesült Államokba, a Baltimore-i Johns Hopkins Egyetemre, ott végezte a mesterképzést. Egy olyan laborban kutatott, ami kifejezetten felkarprotézisek irányítási rendszereinek fejlesztésével foglalkozik. Így került kapcsolatba az Infinite Biomedical Technologies nevű céggel, amely laborokban lévő technológiákat vezet be a piacra.

A mesterképzés végén kapta meg azt a protézist, amit jelenleg is használ. Ez mesterséges intelligencia (továbbiakban: MI) alapú irányítási rendszerrel működik: nyolc elektróda van a bőrfelszínen, a rendszer pedig azt figyeli, hogy a nyolc elektródának egyszerre milyen különböző elektromos jelmintái alakulnak ki.

„Ha képzeletben ökölbe szorítom a kezemet, szétnyitom az ujjaimat, vagy elforgatom a csuklómat, akkor ez a nyolc elektróda különbözőképpen fog jelet leadni.

A rendszer felismeri a mintákat és az alapján meg tudja jósolni – bizonyos megbízhatósággal –, hogy milyen mozdulatot akartam elvégezni” – magyarázza a mérnök.

Ezt hívják mintafelismerésnek, ami az MI működésének egyik alapja. Ahhoz viszont, hogy ez működhessen, a robotkarnak meg kell tanítani a mozdulatokat. „Úgy indul a napom, hogy a telefonomon látok képeket (csukjam, nyissam, pihentessem a kezem, forgassam a csuklóm). Amíg a képeket látom, addig fejben próbálom megcsinálni ezeket a mozdulatokat. Mikor csinálok egy-egy új mozdulatot, megnézi, melyik tanult mintára hasonlít a legjobban, és eldönti, hogy az adott mozdulat éppen csukás vagy nyitás, és akkor a kéz is csukni vagy nyitni fog” – avat be a bonyolult rendszer működésébe.

Mesterséges intelligencia az orvoslásban

Magyarországon az MI használata az orvostechnológiában jelentősnek mondható. Az Oncompass Medicine startup cég például ennek segítségével állapítja meg, hogy bizonyos fajta ráktípusok kialakulásánál milyen genetikai tényezők játszanak közre, így hatékonyabban lehet kezelni egy beteget.

A protézisek területén vagyunk elmaradva, ugyanis itthon nagyon ritkák a felkar amputációk, míg az Egyesült Államokban, a háborúkból – például Irakból vagy Afganisztánból – százával jöttek vissza sérült vagy hiányzó végtaggal a katonák. A veteránokat az állam megpróbálja a lehető legjobban ellátni, ezért a protézisek kutatás-fejlesztésébe rengeteg pénzt fektetnek. „Morálisan a protéziseket könnyebb eladni, de a háttérben rengeteg a hadiipari és az általános piaci felhasználási potenciálja még a mesterséges intelligencia használatának” – teszi hozzá György.

Magyarországon is hozzá lehet jutni mesterséges intelligencia alapú protézishez.

Csak az a kérdés, meg lehet-e győzni az állami vagy magánbiztosítót, hogy egy rászoruló megkapjon egy ilyen eszközt. „Adott egy 60 éves, vidéken élő ember, aki favágás közben véletlenül levágta az ujjait. Neki sokkal kevésbé fog bármilyen biztosító olyan eszközt vásárolni, ami tele van elektronikával. Egy mechanikai protézis, ami ezredannyiba kerül, sokkal jobban tud az ő életéhez alkalmazkodni. Ugyanakkor egy 18 éves, városi mérnökhallgatónak, aki egy autóbalesetben elvesztette a karját, van értelme egy sokkal fejlettebb, de sokkal drágább eszközt adni, mert ki fogja tudni használni, jobb befektetés lesz számára. Bármennyire csúnyán is hangzik, ez így működik mindenhol a világon.”

Milyen lesz a jövő orvoslása?

Az orvoslásban már gyakorlatilag mindenhol alkalmazzák az MI-t. Az egy főre jutó orvosok száma egyre inkább csökken, ezért nem lesz kapacitásuk, hogy mindenkivel foglalkozzanak, muszáj lesz ennek a munkának egy jelentős részét leadni. Efelé haladunk azáltal, hogy olyan eszközök kerülnek forgalomba, amelyek alapvető élettani jeleket mérnek, feldolgoznak és ezek alapján információkat tudnak visszaadni.

„Szerintem 20-30 év múlva az lesz általános, hogy folyamatosan mindenkinek figyelnie kell magát, vagy egy rendszer figyelni fogja az alapvető értékeit és csak akkor kell orvost bevonni, ha probléma gyanúja merül fel. Ez rengeteg adminisztrációs munkát fog levenni az orvosokról, akiknek valóban nem azzal kéne foglalkozniuk, hogy valaki tüsszent egyet, és rögtön szalad hozzájuk” – véli.

„Itt van például az elektromos autók elterjedése. Öt évvel ezelőtt még semmi nem volt, most meg a mindennapok része. Az átalakulás eltart egy ideig, de megtörténik, észrevétlenül” – teszi hozzá.

Ezek a technológiák divatossá válnak. Az Apple egyik legújabb órája lett az első okosóra, amit az FDA (amerikai Élelmiszer- és Gyógyszerengedélyeztetési Hivatal) engedélyezett, gyakorlatilag orvosi eszközként használható, ha az EKG-jelek vizsgálatáról van szó.

„Az emberek nem azért veszik meg, mert orvosi eszköz, hanem mert szeretik. De emellett ha valaki bekerül a kórházba, ez segíthet az orvosoknak.

Húsz-harminc év múlva ez már nagyon elterjedt lesz, ha más miatt nem is, kényszerből. Egyszerűen nem lesz más megoldás.”

Lehallgat minket a mesterséges intelligencia?

A kép és videófeldolgozás területén fejlődik leginkább az MI, ez az önvezető autók fejlesztésénél kulcsfontosságú. De képes hangot is felismerni, mint például a Siri, az Apple alkalmazása, amely kérdéseket válaszol meg,  javaslatokat tesz és egyes műveleteket is elvégez. Ha arra kérjük, képes felhívni egy barátunkat, családtagunkat is.

Az MI egyik idegesítő velejárója az online hirdetés. Mikor két szót beszélsz egy nap valamiről, másnap már ott is a hirdetés. Ezek az ún. prediktív algoritmusok, amelyek a rólunk begyűjtött információk alapján egy bizonyos csoportba raknak minket, és beszélgetések, Google-keresések alapján számolják ki, mi a valószínűsége annak, hogy én valamit vásárolni akarok. „Ez a fajta mesterségesintelligencia-használat nagyon jelentős, és kutatások folynak e téren. Csak ez nem annyira publikus, mert senki nem akarja, hogy erről halljanak az emberek” – fogalmaz György.

„Nem gondolom, hogy jelentős a társadalomnak az a rétege, aki azon aggódna, mikor veszi át a hatalmat a mesterséges intelligencia. Én inkább azt tartom kockázatosnak, hogy apátia alakul ki ezzel kapcsolatban” – mondja a mérnök-kutató. Szerinte ugyanis

sokan úgy gondolkoznak, bár az MI létezik, de nem kell vele foglalkozni, úgysem tudunk vele mit csinálni.

„De ez nem igaz. Fontos, hogy az emberek kezdjenek el foglalkozni vele. Ha a működésüket mindenki egy kicsit jobban megértené, akkor terelhetnénk azt, és látnánk, hogyan fejlesztik ezeket a technológiákat.” A mérnök leszögezi, nem jellemző, hogy azért fejleszt valaki mesterséges intelligenciát, mert gonosz és át akarja venni a világ fölött az uralmat. A legnagyobb része a fejlesztéseknek azért történik, mert mennek a profit után. A profit pedig abból ered, hogy az emberek hogyan használják az MI-t. Ha tudatosabban használják, akkor lehet változtatni azon, milyen irányba megy a fejlesztés: mindig abba az irányba lesz érdemes mennie, ahol a több használat van. „Ha mindenki csak macskás képeket nézegetne a neten, akkor minden cég azon dolgozna, hogy a legjobb macska-felismerő, -generáló algoritmust fejlessze, minden hirdetés e körül forogna” – vázol egy példát.

„Ez nem gonoszság, ez a rendszer, amiben élünk” – fogalmaz – 

Most alapozzuk meg a világot, amelyben ötven év múlva a gyerekeink és az unokáink élni fognak.

Az alapján, ahogy a telefonunkat használjuk, ahogy dolgokra keresünk, vagy ahogy hirdetésekre kattintunk. Ezek befolyásolhatják azt, hogy fog kinézni a világ néhány évtized múlva, ezért most még sokkal könnyebb lenne ezt korrigálni.”

A mérnök szerint az MI-t próbálják úgy beállítani, mintha egy fekete doboz lenne, amit senki nem érthet, pedig nem így van. „Az én protézisem nem olvassa a gondolataimat, és nem onnan tudja, hogy nyitni, vagy csukni akarom a kezemet, hanem feszülnek az izmaim, ugyanúgy, mint bárki másnak.”

A robotkar képes tanulni a hibáiból

Lévay György Magyarországon él, de évek óta az amerikai Infinite Biomedical Technologies kutatásvezetője, a cég több projektjén dolgozik. Ezek mind protézisek irányítási rendszeréhez kapcsolódnak. Coloradóban, mind a keleti, mind a nyugati parton, de kanadai laborral is dolgoznak együtt. A Johns Hopkins Egyetemen elkezdett saját fejlesztése pedig hamarosan piacra kerülhet.

Korábban minden alkalommal meg kellett tanítani a protézist a különböző jelekre (kéz nyitása, csukása stb.). De ha az elektródák egy kicsit elmozdulnak, mert például a szobában hűvös volt, amikor tanította, de az utcán meleg van, mikor alkalmazná a tanultakat, akkor az eszköz nem ismeri fel, mit szeretne csinálni. „Erre az volt a megoldás, hogy kidobok minden információt, amit egyszer már megtanítottam neki és újra tanítom, ami sok időt vesz igénybe és nem praktikus” – magyarázza.

György egy olyan rendszert készített, ami hasonlóan az emberhez, képes tanulni a hibáiból.

 „Ha kinyúlok a protézissel, hogy megfogjak egy pohár vizet, de helyette a csukló kezd el forogni, akkor a rendszerrel meg kell állapítanom, hogy itt történt egy mozdulat, anélkül, hogy hagyatkoznék a mesterséges intelligenciára, és utána visszaadjak a felhasználónak információt erről, mondjuk egy okosórán keresztül. Ha a felhasználó az óráján rákattint a csuklóforgás gombra, akkor meg tudja mondani, hogy a csuklóforgás helyett ennek kézcsukásnak kellett volna lennie. Két gombbal meg lehet mondani, hogy hiba történt” – szemlélteti a technikát. Eredményei fontosak, mert a rendszert használva ahelyett, hogy minden alkalommal újra kellene tanítani a mozgásokat,

hibánként tanul a protézis a használójától, és egyre jobban csinálja meg a feladatokat.

„Ezt laborban teszteltük embereken, ezután finanszírozást szereztünk, majd következett a gyakorlati megvalósítás: például az irányítási rendszer nem lehet túl nehéz, nem melegedhet túl, az ember nem tud egy autóakkumulátort cipelni a hátán, stb.” – folyatja.  És mivel ez orvosi eszköznek minősül, a dokumentációja nagyon bonyolult. Be kellett bizonyítani, hogy nem veszélyes.  

A termék fejlesztése öt-hat évbe telt. Az új irányítási rendszer a jövő év elején, de akár már az idén ősszel elérhető lesz világszerte. 

Nyitókép: Dr. Lévay György

A tájékozottság életet menthet! A cikk megjelenését az Innovatív Gyógyszergyártók Egyesülete támogatta. Az innováció érték. Az új gyógyszer új esély.