Novinky Rozhovory a názory Média
Roboty sice zlepšujeme, o lidském mozku toho ovšem víme stále málo, říká kybernetik Žalud

Sdílet Sdílet Sdílet

24. ledna 2020

Když Karel Čapek před sto lety sepsal hru R.U.R., představoval si, že se její hrdinové - Rossumovi univerzální roboti - budou fyzicky podobat lidem, napodobí jejich inteligenci a budou obdařeni vlastním vědomím. Čapkova vize, že se umělé bytosti proti lidem vzbouří, se zatím nenaplnila. Dnešní roboti většinou představují jednoúčelové tovární stroje, které člověku sice usnadňují práci, zároveň se mu ale v přemýšlení rovnat nemohou. Rostoucí inteligenci strojů dnes reprezentují především automatizované počítačové programy založené na umělé inteligenci. Ty už lidi předčí třeba v rozpoznávání obrazů nebo v překladu textů.

Práce Luďka Žaluda ovšem ukazuje, že se robotika i přes dosud nenaplněná očekávání vizionářů prudce rozvíjí a je třeba s ní počítat nejen ve výrobě. Tým profesora z Vysokého učení technického (VUT) v Brně a výzkumného ústavu CEITEC už třeba vytvořil roboty, kteří místo lidí detekují radioaktivitu v zamořených oblastech. Jiné Žaludovy přístroje zase mohou využívat zemědělci k úspornějšímu obhospodařování polí a lékařům pomohou zpřesnit a rychlit diagnostiku. "Možná to nevypadá dost sci-fi, naší snahou ale je lidem hlavně pomáhat v ochraně životů a zdraví," říká oceňovaný kybernetik. Zároveň varuje, že rozvoj inteligentních strojů může v budoucnu lidstvo i ohrozit, jak to předpověděl Čapek nebo série hollywoodských filmů s Terminátorem.

HN: Když se nyní řekne robot, spousta lidí ve výrobě si představí stroj, který jim může potenciálně vzít práci. Máme se takového vývoje obávat?

Obor automatizace se s touhle otázkou potýká od svých počátků. Už od rozjezdu první průmyslové výroby vidíme, jak stroje nahrazují lidskou práci. Je potřeba to vnímat tak, že roboti člověku berou jen práci, která ho nebaví, je fyzicky náročná a monotónní. Na druhou stranu to lidem umožňuje, aby místo svalů spíše používali mozek a vymýšleli něco nového. Tohle je filozofie automatizace, která platila vždy a platí i nadále. Spousta lidí si ještě nedávno myslela, že roboti a stroje zcela vytlačí lidi z výroby. Pěkně je to vidět na příkladu Elona Muska a jeho automobilky Tesla. Musk chtěl postavit plně automatizovanou továrnu, kde by se výrobku v podstatě nedotkla lidská ruka. Záhy ale zjistil, že je stále efektivnější a levnější se spolehnout i na lidi. Dnes se hodně mluví o fenoménu Průmyslu 4.0. Jeho cílem ale není vytvářet plně robotizované linky, nýbrž vylepšovat spolupráci mezi lidmi a stroji. V této oblasti přitom stále máme velké rezervy.

HN: V čem přesně bychom se měli zlepšit?

Velkým problémem je zatím rychlost takzvané kolaborativní neboli spolupracující výroby, kdy se o práci dělí člověk s robotem. Roboty je v takovém případě třeba zpomalit až na desetinu jejich rychlosti, aby lidi ve svém okolí nemohli zranit. To ale zase znamená podstatně nižší produktivitu práce. S naším týmem se budeme tímto problémem zabývat v evropském projektu RICAIP, na který jsme dostali asi čtyřsetmilionový grant. V Brně se už proto buduje experimentální továrna pro Průmysl 4.0. Bude naplněná nejnovějšími technologiemi a především robotickými rameny nebo mobilními roboty, kteří budou po továrně rozvážet materiál. Počítat ale budeme také s lidskými pracovníky. Budeme zkoumat, jací lidé se právě v hale pohybují, jak moc je každý z nich poučen o výrobě, a podle toho budeme přizpůsobovat chod továrny. Zjednodušeně řečeno: když systém detekuje třeba Františka Vopičku, který je v závodě zaměstnán a pohybuje se na svém pracovním místě, dá se předpokládat, že ví, co dělá. Všechny stroje v jeho okolí tak mohou jet na plný výkon. Když se ale ve výrobě bude pohybovat třeba nějaký návštěvník, rychlost strojů se tomu uzpůsobí, roboty zpomalíme.

HN: Počítáte se spoluprací lidí a robotů i v jiných ze svých robotických projektů?

Dlouhodobě pracujeme například na projektech mobilních robotů, kteří se pohybují v těžko dostupném nebo člověku nebezpečném prostředí. Ještě dlouho bude trvat, než umělá inteligence dokáže pracovat sama, a roboti budou moci na místě operovat zcela autonomně. Proto sázíme právě na jejich spolupráci s lidmi. Typickým příkladem je robotický systém Orpheus, který může sloužit třeba záchranářům při průzkumu oblastí zasažených živelní katastrofou nebo také armádě při mapování chemických, biologických nebo radiačních hrozeb. Naše hlavní idea spočívá v tom, že v budoucnu bude například záchranář spolupracovat třeba s pěti šesti roboty nebo i dronem. Roboti mohou jednat poloautonomně, takže se jim zadá nějaká oblast, kterou mají prozkoumat. My je navíc vybavujeme kamerami. Člověk má na hlavě helmu s virtuální realitou, na kterou se obraz sledovaný robotem promítá. Kamera na robotovi je navíc pohyblivá a reaguje na pohyby hlavy člověka. Ten si takto může z potřebné vzdálenosti prohlédnout místo, kam sám vstoupit nemůže. Díky termokameře navíc záchranář sleduje i tepelné záření, které by pouhým lidským okem neviděl, což může pomoci třeba při vyhledávání osob uvězněných někde pod troskami.

HN: Jak jste se k takovým typům robotů vůbec dostal?

Někdy kolem roku 2003 jsme s mým tehdejším vedoucím, profesorem Františkem Šolcem, zvažovali, jakým způsobem uspět na trhu univerzitních pracovišť v republice. A zvolili jsme právě oblast průzkumné robotiky, kterou se tu nikdo jiný tou dobou nezabýval. Takovým milníkem byla naše účast na celosvětové soutěži průzkumných robotů RoboCup Rescue League, kterou pravidelně pořádá americká metrologická společnost NIST. Soutěž vypadala tak, že se roboti pohybovali v prostředí zřícených budov v reálném měřítku. Navíc tam byly figuríny simulující postižené osoby, které se dovedly hýbat a vydávaly teplo. Cílem bylo oblast s robotem projet, najít takových osob co nejvíc a popsat co nejlépe jejich stav. Nám se podařilo soutěž vyhrát v docela velké konkurenci týmů z USA, Německa či Japonska, což nás pak povzbudilo v tom, abychom s vývojem průzkumných robotů pokračovali.

HN: Vaše roboty už používá i česká armáda. Můžete popsat, k čemu přesně jí slouží?

Zmínil bych třeba předloňský experiment, na kterém jsme právě s armádou spolupracovali. Fiktivní scénář pokusu uváděl, že teroristé ukradli radioaktivní materiál a při jeho převozu byli zastaveni vojáky. Při tom došlo k úniku neznámého množství radioaktivních látek, takže bylo třeba oblast prozkoumat, aniž by byl potenciálně zasažen člověk. Takže nad postiženou oblastí nejprve přeletěl dron, který vytvořil její podrobnou 3D mapu, což bylo důležité pro zmapování reliéfu terénu. Při dalším průletu musel dron vybavený radiačním detektorem terén přesně kopírovat, aby měření proběhlo správně. Druhý dron vyhledal místa záření a oblast nakonec ještě prozkoumal pozemní robot.

HN: Pokud vím, vaše roboty lze využít i ke střežení objektů. Hlídají například muniční sklady?

My se spíše zaměřujeme na ochranu objektů kritické infrastruktury, jako jsou chemičky nebo třeba jaderné elektrárny. Mobilní robot vybavený kamerou má oproti lidské ostraze množství výhod. Obchůzky třeba dělá v nepravidelných intervalech, takže je pro možné narušitele nepředvídatelný. Oproti statickým kamerám sledujícím jedno místo navíc monitoruje širší perimetr. Postavit takového robota není zase tak složité. Proto zvažujeme, že bychom jeho funkce ještě rozšířili. Vedle toho, že by bránil před vniknutím nežádoucích osob třeba právě do areálu jaderné elektrárny, ho můžeme vybavit i radiačním senzorem. Zároveň by mohl kontrolovat, zda z elektrárny neuniká radiace.

HN: Dají se vaši roboti použít i v jiných prostředích?

Možností je třeba takzvané přesné zemědělství, které se spoléhá na získávání dat. Naše idea je taková, že nad polem proletí dron, který udělá třeba hyperspektrální mapu. Taková mapa zachytí více spekter než naše oči, které dokážou rozpoznat jen spektra RGB (červená-zelená-modrá a jejich kombinace - pozn. red.). Existují kamery, které dokážou separovat třeba jednotlivé odstíny zelené, což dává smysl právě v zemědělství. Nad polem tedy proletí dron, vytvoří spektrální mapu zeleně, podle níž se pak určí, zda je třeba některá místa přihnojit, nebo ne. Už dnes jsou zemědělské stroje s dlouhými ráhny, na kterých jsou trysky dávkující hnojivo či závlahu. Takové umí jednotlivé trysky zastavovat podle potřeby. Pokud by se tedy mapa zeleně dala do takového stroje, potom by se přesně vědělo, kde je třeba hnojiva přidat a kde ubrat. Bylo by to zajímavé z hlediska ekologie - nemuselo by se nadbytečně přihnojovat a výhoda by byla i v tom, že by se na hnojivu nejspíš ušetřilo. Tohle je jeden z příkladů, jak lze v praxi využít mobilní robotiku. My se ale zabýváme třeba také zdravotnictvím. Vyvíjíme robota RoScan, který skenuje povrch lidského těla. Robot objede sledovanou část těla, vytvoří trojrozměrný model s vysokým rozlišením na desetinu milimetru a dává i informaci o teplotě.

HN: Při čem by mohli lékaři takový robotický skener využívat?

Testovali jsme to třeba na popáleninovém centru v Brně. Lékaři tam potřebují měřit rozsah popálenin a sledovat, jak se hojí. Výhoda našeho systému, který je čistě optický, spočívá v tom, že člověka nevystavuje žádnému nebezpečnému záření. Skenování se tak dá opakovat vícekrát za sebou, aniž by to pacienta nějak poškodilo. Celé měření je navíc velmi levné. Prováděli jsme ho také v brněnské nemocnici u svaté Anny. Tam je podologické centrum, kde se zabývají problémem takzvané diabetické nohy. Když má člověk dlouhou dobu silnou cukrovku, která není příliš dobře léčená, nemoc primárně napadá jeho nervový systém. Lidem pak odumírají periferní části těla, čemuž se právě říká diabetická noha. Zatím je velký problém určit, která část tkáně už je odumřelá a která není. Náš skener má velký potenciál právě tohle rozpoznávat, protože vidí jak změny v prostorovém uspořádání končetiny, tak změny v teplotě. Tkáň, která začne být nekrotická, je špatně prokrvovaná, a je tedy chladnější než zdravé tkáně. Jsme schopní navíc sledovat i změny v barvě, protože odumřelé tkáně někdy černají.

HN: Je tento robot unikátní ve světovém kontextu a může se začít běžně používat v praxi?

U podobných přístrojů obvykle najdeme kombinaci jen dvou snímačů, zatímco ten náš má tři. Konkurenční zařízení, která se většinou drží v ruce, navíc nebývají tak přesná při měření. Čili si myslíme, že shodné parametry jako náš RoScan nemá žádný jiný přístroj na světě. Každopádně získat všechna oprávnění, aby se mohl běžně používat, trvá až několik let. Jen rok a půl trvalo, než nám takzvaná etická komise povolila skener testovat na skutečných pacientech. Čili na jeho praktické rozšíření si budeme muset ještě počkat.

HN: Když se posuneme do obecné roviny, jak se bude podle vás robotika v příštích letech vyvíjet?

Roboti jsou dnes především úzce specializovaná zařízení, která jsou typicky v průmyslu určená k tomu, aby něco vyráběla přesněji, rychleji a levněji. V oblasti průmyslové robotiky se už neočekávají žádné zásadní změny. Pak je ale druhá část robotiky, takzvaná mobilní, které se předvídá extrémní rozvoj. Roboti by se nám mohli hodit v širším spektru úloh. Víme třeba, že na celém světě stárne populace, a dá se předpokládat, že za nějakých 20 let nebude dostatečné množství lidí, kteří by se mohli starat o starou generaci. Takže se jeví jako vhodné vyvíjet takzvané sociální roboty, kteří by starým lidem například nosili léky nebo s nimi komunikovali a dělali jim společníky.

HN: Ve sci-fi filmech se často objevuje motiv robotů podobných lidem, kteří se proti svým lidským pánům postaví. Dnes je riziko takové vzpoury strojů některými odborníky spojováno hlavně s prudkým rozvojem umělé inteligence. Máme se chytrých strojů bát?

Já se spíš bojím, když vidím, co už teď s roboty dokážeme. Jsem třeba fanouškem Terminátora, který o vzpouře strojů pojednává, a člověk v tom filmu chtě nechtě vidí paralely s tím, co už vyvíjíme. Nyní v rámci umělé inteligence vytváříme umělé neuronové sítě, které mají třeba desetitisíce neuronů. V mozku jich jsou přitom miliardy. O složitostech mozku toho také víme dost málo. Nevíme třeba, zda je správné, když umělé neurony vybavujeme jen jednou funkcí, protože neurony biologických mozků jsou nejspíš mnohem složitější, než se nám dosud zdálo. Největší problém vidím v tom, že nevíme, jak daleko jsme od momentu, kdy sestrojíme stroj, který si sám sebe uvědomí, začne se chovat zcela samostatně a bude nás pak moci třeba i ohrožovat. Na druhou stranu ale zároveň nevíme, zda jsme od takového bodu desítky let daleko, nebo jestli ho nikdy nedosáhneme, protože to třeba nebude ani technicky možné.
 

Kdo je Luděk Žalud?

* Jeho dosavadní kariéra je spjatá s brněnským Vysokým učením technickým (VUT), kde vystudoval kybernetiku, automatizaci a měření. V roce 2016 získal profesuru. Nyní Žalud přednáší na Fakultě elektrotechniky a komunikačních technologií VUT, působí rovněž ve výzkumném centru CEITEC VUT, kde vede laboratoř kybernetiky a teleprezence. Profesor Žalud je autorem nebo spoluautorem celkem čtyř patentů.

* Mezi roboty, které Žaludův výzkumný tým vytvořil, patří stroje ATEROS, RoScan či Orpheus. První ze zmíněných robotů dokáže samostatně prozkoumávat člověku nedostupná či nebezpečná místa. RoScan hledá uplatnění ve zdravotnictví, když vytváří trojrozměrné skeny lidského těla. Orpheus zase zkoumá oblasti zamořené radiací a využívá ho například česká armáda.

* Práce jiných známých českých kybernetiků, jako jsou profesoři Vladimír Mařík či Michal Pěchouček, je vidět především na softwaru rozvíjejícím technologie umělé inteligence (AI). Žalud oproti tomu více sází na propojení AI s robotikou. Roboti brněnského profesora zajímají více než počítače, protože dokážou měnit svět kolem sebe. "Mou filozofií je dělat věci, které neskončí takzvaně v šuplíku, ale budou sloužit lidem, chránit jejich životy a zdraví," říká Žalud.

* V pohledu na budoucnost bývají technologičtí experti většinou optimisty, vyzdvihují přednosti nových technologií a příliš se neohlížejí na rizika, jež jsou s nimi spojená. U Žaluda proto překvapí jeho skepse spojená s možným nástupem superchytrých strojů s vlastním vědomím. U nich si lidstvo nemůže být jisté tím, jak se k němu umělé bytosti zítřka budou stavět a zda ho náhodou nezačnou ohrožovat. Brněnský profesor upozorňuje, že k takovému světu máme nejspíš ještě hodně daleko, každopádně bychom neměli podceňovat výzkum naší vlastní inteligence, z níž rozvoj té umělé vychází. "Pořád toho o mozku víme dost málo. Nevíme, zda je správná cesta v tom, že umělé neurony zjednodušujeme tak, že je vybavujeme jedinou funkcí," uvádí Žalud.

Zdroj: Hospodářské noviny (Jan Úšela)

Fotogalerie