Esnek ve hassas robotların inanılmaz potansiyeli

Robotlar hız ve hassasiyet için tasarlanıyor, ancak dayanıklıkları genellikle kullanım alanlarını sınırlandırıyor. Bu aydınlatıcı konuşmada, biyotıp mühendisi Giada Gerboni, doğayı taklit eden, robotik bir ahtapot gibi hünerli makineler yaratmayı amaçlayan yeni bir alan olan "hassas robotikler" üzerine son gelişmeleri paylaşıyor. Bu esnek yapıların cerrahide, tıp alanında ve günlük hayatımızda nasıl kritik rol oynayabileceği hakkında daha fazla bilgi edinin.

Evet, robotlar.

Robotlar, aynı görevi milyonlarca kez

minimum hatayla yapacak
şekilde programlanabilir,

bu bizim için çok zor bir şey, değil mi?

Onları çalışırken izlemek de
oldukça etkileyici.

Şöyle bir bakın.

Onları saatlerce izleyebilirim.

Hayır mı?

Daha az etkileyici olan şey,

eğer robotları fabrikaların dışına,

buradaki gibi tam olarak bilinmeyen
ve ölçülmeyen ortamlara çıkarırsanız

pek hassasiyet gerektirmeyen
bir işi bile yapamazlar,

yani sonuç bu olur.

Örneğin kapıyı açmak
çok fazla dikkat gerektirmez.

(Kahkahalar)

Ölçümlerde küçük bir hata oldu diyelim,

kapakçığı ıskalar ve olan olur.

(Kahkahalar)

Çoğu zaman da telafi edemeyiz.

Peki neden?

Çünkü yıllardır,

robotlar hız ve hassasiyet
üzerine tasarlandı

ve bu çok özel bir mimariye dönüştü.

Bir robot kolunu ele alalım,

oldukça iyi tanımlanmış sert bağlantılar

ve harekete geçirici motorları var,

bunlar eklem bağlantılarını taşırlar.

Bu robotik yapıda,

çevreyi mükemmel bir şekilde
ölçmeniz gerekir,

yani çevrede neler olduğunu

ve robot bağlantılarının her hareketini

mükemmel bir şekilde
programlamanız gerekir,

çünkü küçük bir hata
çok büyük bir arızaya yol açabilir.

bu nedenle bir şeye zarar verebilirsiniz

ya da robotunuz hasar görebilir.

O hâlde şimdi onlar hakkında konuşalım.

Bu tobotların beyinlerini

ya da onları nasıl dikkatli
programladığımızı düşünmeyin,

daha ziyade vücutlarına bakın.

Bir şeylerin yolunda gitmediği çok belli,

çünkü robotları güçlü ve hassas yapan şey,

onları gerçek dünyada inanılmaz şekilde
tehlikeli ve etkisiz kılıyor,

çünkü vücutları deforme olmaz

veya gerçek dünya ile etkileşim için
daha iyi uyum sağlamıyor.

Tam tersi bir yaklaşımla ele alalım,

çevrenizdeki her şeyden daha hassas olmak.

Hassas bir yapınız varsa
pek bir şey yapamayacağınızı düşünürsünüz,

muhtemelen.

Ancak doğa bize tam tersini öğretiyor.

Örneğin okyanusun dibinde,

binlerce kilo hidrostatik basınç altında,

tamamen yumuşak bir
deniz hayvanı hareket edebilir

ve kendisinden çok daha sert
bir nesneyle etkileşime girebilir.

Ayak ve el görevi gören
tentaküllerinin esnekliği sayesinde

bu hindistan cevizi kabuğunu
taşıyarak yürüyor.

Görünüşe göre, bir ahtapot da
bir kavanoz açabilir.

Bu oldukça etkileyici, değil mi?

Ancak açıkçası, bu sadece
bu hayvanın beyninin değil,

aynı zamanda onun bedeninin de
mümkün kıldığı bir şey

ve bu, tüm canlı organizmaların
sahip olduğu bir tür zekâ olan

somutlaşmış zekânın
belki de en net örneği.

Hepimiz buna sahibiz.

Vücudumuz, şekli, dokusu ve yapısı

fiziksel görevler esnasında
temel rol oynadığı için

çevreye uyum sağlayabiliriz.

Böylece, çok fazla planlama
ve hesaplama yapmadan

çok çeşitli durumlarda
başarılı olabiliriz.

Öyleyse neden bu somutlaşmış zekâyı

robotik makinelerimize ekleyerek

onları durmadan çalışma, hesap yapma

ve hissetmeye dayalı
makineler olmaktan çıkarmıyoruz?

Bunu yapmak için
doğanın stratejisini takip edebiliriz,

çünkü evrimle çevre etkileşimi için
makine tasarlarken

oldukça iyi bir iş çıkarıldı.

Ayrıca doğanın yumuşak
malzemeleri sık sık kullanırken

sert malzemeleri nadiren
kullandığını fark edersiniz.

Hassas robotikler olarak adlandırılan
bu yeni robotbilim alanında temel amaç

süper hassas makineler yapmak değil,

çünkü biz zaten onlara sahibiz,

amaç onların gerçek dünyada beklenmedik
durumlarla yüzleşebilmelerini sağlamak,

yani onları dışarı çıkarabilmek.

Bir robotu yumuşak yapan şey,
her şeyden önce birbiriyle uyumlu gövdesi;

bu gövde çok fazla aşınmaya dayanabilecek
malzeme veya yapıdan oluşuyor,

o hâlde sabit bağlantı olmayacak.

İkincisi, onları harekete geçirmek için
dağıtımlı aktivasyon kullanıyoruz,

bu yüzden bu aşınmaya çok müsait gövdeyi
sürekli kontrol etmemiz lazım,

gövdede çok fazla bağlantı ve eklem
varmış etkisi yapıyor

ama hiç sert bir yapıya sahip değiliz.

Yumuşak robot yapmanın çok daha
darklı bir süreç olduğunu görebilirsiniz,

sert robotlarda birbirine
belli şekilde geçirmeniz gereken

bağlantılar, vontalar
ve cıvatalarla uğraşırsınız.

Hassas robotlarda ise yalnızca
sıfırdan bir aktüator yapıyorsunuz,

çoğu zaman böyle,

ama esnek materyalinizi

belirli bir girdiye cevap verecek
formda şekillendiriyorsunuz.

Örneğin burada aynı şeyi sert bağlantı
ve eklemlerle yapmayı düşürseniz

pek karmaşık olmayan bir şekil için
yapıyı deforme edebilirsiniz.

Burada ise sadece
bir girdi kullanıyorsunuz,

örneğin hava basıncı.

Pekâlâ, şimdi bazı yumuşak
robot örneklerine bir göz atalım.

Burada Harvard Üniversitesi'nde
geliştirilen küçük sevimli bir adam var

ve vücudu boyunca uygulanan
basınç dalgaları sayesinde yürüyor,

esnekliği sayesinde
alçak bir köprü altından geçebilir

ve yürümeye devam edebilir.

Sonra biraz daha farklı bir biçimde
yürümeye devam ediyor.

Bu demo bir prototip,

ama sonrasında hayatın içine gönderilerek
hayatla etkileşime girecek

çok daha dayanıklı bir versiyon yapıldı,

örneğin araba üzerinden geçtiği hâlde

yürümeye devam etmesi.

Sevimli.

(Kahkahalar)

Belki de gerçek bir balığın
suda yüzdüğü gibi yüzen bir robot balık,

çünkü dağıtımlı aktüatöre sahip
yumuşak bir kuyruğu var

ve sabi hava basıncı kullanıyor.

Bu örnek MIT'dendi

ve tabii robotik ahtapotumuz da var.

Bu aslında yeni hassas robot alanında
geliştirilen ilk projelerden biriydi.

İşte yapay tentakülü görüyorsunuz,

aslında birkaç tentakülle
tam bir makine inşa ettiler,

rahatlıkla suyun içine atabiliyor

ve makinenin denizaltı keşfi
yapmasını izleyebiliyorsunuz,

bunu sert robotlardan
oldukça farklı bir şekilde yapıyor.

Fakat bu, mercan resifleri gibi
hassas ortamlar için çok önemli.

Hadi yeryüzüne geri dönelim.

Burada gördüğünüz...

Stanford'daki meslektaşlarımın
yaptığı büyüyen bir robot.

Kamera üstüne sabitlenmiş durumda.

Bu robotun özel olmasının sebebi,

hava basıncı kullanarak
bir uçtan büyümesi,

bu esnada kalan kısmı
çevreyle sıkı temas halinde kalıyor.

Bu teknik için hayvanlardan değil,

benzer bir şekilde materyal aracılığıyla
büyüyen bitkilerden esinlenildi.

bu yüzden oldukça geniş
bir çapta farklı durumla yüzleşebilir.

Ben biyotıp mühendisiyim,

belki de en çok sevdiğim
uygulama tıp alanı

ve minimal invasif bir cerrahi
müdahelede olduğu gibi

insan vücudunun içine girmektense

insan vücuduyla daha yakın
bir etkileşim hayal etmek çok zor.

Ve burada robotlar,
cerraha yardımcı olabiliyorlar,

çünkü küçük delikler
ve sabit aletler kullanarak

vücudun içine girmeleri gerekiyor

ve bu aletlerin çok belirsiz bir ortamda
çok hassas yapılarla

etkileşime girmesi gerekiyor

ve bunun güvenle yapılması lazım.

Ayrıca vücudun içine kamera girmesi

klasik bir endoskop gibi
sert bir çubuk kullanarak

cerrahın gözlerini cerrahi
alanın içine getirmek çok zor olabilir.

Avrupa'da önceki araştırma grubumla

klasik endoskoptan çok farklı olan

her yöne bükülen ve uzayan modülün
esnekliği sayesinde hareket edebilen

bu hassas kamera robotunu geliştirdik.

Aslına bakarsanız
cerrahlar tarafından kullanıldı,

çevrede neye temas
edildiğine bakılmaksızın

değişik açılardan diğer aletlerin
nasıl işlediğini görmeyi amaçlıyorlardı.

Burada da hassas robotu
iş başında görüyorsunuz,

gördüğünüz gibi içeri giriyor.

Bu bir vücut simülatörü,
gerçek insan vücudu değil.

İçeride hareket ediyor.

Bir ışığı var çünkü genellikle
vücudumuzun içinde çok fazla ışık yok.

Öyle umuyoruz.

(Kahkahalar)

Ancak bazen cerrahi bir müdahale
basit bir iğne kullanılarak yapılabilir

ve şu anda Stanford'da
çok esnek bir iğne üzerinde çalışıyoruz,

bir bakıma çok minik bir yumuşak robot,

mekanik olarak dokularla etkileşim kurmak

ve gerçek bir organmış gibi
hareket etmek üzere tasarlandı.

Bu, tek bir ekleme noktası ile
derin bir organın içinde

tümörler gibi pek çok farklı hedefe
ulaşmayı mümkün kılıyor.

Üstelik hedefe doğru ilerlerken

kaçınmak istediğiniz
yapı etrafında dolaşabilirsiniz.

Gördüğünüz gibi bu robotbilim için
oldukça heyecan verici bir zaman.

Hassas yapılarla üzerinde
çalıştırdığımız robotlar var,

Bu da robotbilim topluluğu için
yeni ve cevaplanması zor sorular demek

ve aslında bu esnek yapıların
nasıl kontrol edileceğini,

sensörlerin nasıl yerleştirileceğini
yeni öğrenmeye başlıyoruz.

Ancak elbette milyonlarca
yıllık evrim sürecinde

doğanın keşfettiklerine
yakın bile değiliz.

Ancak kesin olarak bildiğim tek şey:

robotlar daha hassas ve güvenli olacak

ve hayatın içinde
insanlara yardım edecekler.

Teşekkürler.

(Alkışlar)