Robotnövények a jövő otthonában

Biológia és számítástudomány

Biológia és infokommunikációs technológiák fokozatos egymásba integrálódásán általában három biológiai jelenségcsoport vizsgálatát, a minták számítástudományi alkalmazását értjük: az ember és a főemlősök elmeműködésének, élőlények DNS-alapú működési mechanizmusainak, az élőlények kölcsönhatásain keresztül érvényesülő evolúciónak infokom közegben történő másolását.

A folyamat, mint minden kölcsönhatás esetében kétirányú. Egyrészt a biológia új módszerekkel és tudományterületekkel bővült (bioinformatika, szintetikus biológia stb.), a másik oldalt pedig a biológiai indíttatású számítástudományi részterületek, az evolúciós számításokból és mesterségesélet-kutatásokból levont következtetések egyre több fejlesztésben való konkretizálódása szemléltetik.

A második a természet információkezelő műveleteit, az élőlények működését, az emberi gondolkodást utánozni/másolni próbáló programok, számítógépek stb. fejlesztésére vonatkozik; anélkül, hogy az ilyen új gépek élő anyagot, például tényleges DNS-t tartalmaznának. Ennél fejlettebb szint, amikor konkrét biológiai anyagokat használnak fel, ami szerves molekulákat tartalmazó, azok mechanizmusain alapuló rendszerek fejlesztésére irányul. Utóbbi fejlődését olyan  tényezők hátráltatják, hogy például nincs még kidolgozva, miként küszöbölhető ki a spontán molekula-visszarendeződés, azaz hogyan tarthatók fenn adott állapotok stb. Így például az sem meglepő, hogy ma még nincs verseny a biomolekuláris, illetve szilícium-alapú chipek között.

A kölcsönhatások, valamint a biológiai és infokommunikációs rendszerek közötti hasonlóságok mellett azonban olyan lényeges különbségek is fennállnak, hogy teljes integrálódásról egyelőre  nem beszélhetünk. Az élőlények szaporodásra, önálló, autonóm működésre és környezethez való alkalmazkodásra képesek, míg a gépek közül csak egyes robotok és programok kezdik megközelíteni az autonómiát, ám szaporodásról és önálló életről vagy  alkalmazkodásról ezek esetében sem beszélhetünk, vagy ha igen, akkor is csak nagyon áttételesen.

Kérdés, meddig? Vagy mikor alkotnak kutatók hosszú távon is funkcionáló szerves-szervetlen rendszereket?  És most nem különféle beültetésekre, kezdetleges „cyborg-implantátumokra”, egy-egy élő sejttel hatalmas médiaszenzációként ideig-óráig funkcionáló robotra, hanem a két forma valódi szimbiózisára gondolok.

Robotkert

Érdekesség, hogy élő és élettelen infokommunikációs kapcsolatai, a biomimikri vagy képességek szintetikus úton történő feljavítása szinte kizárólag az ember, állat és gép kapcsolodására, összefonódásaira vonatkozik, szinte alig hallani a növényvilággal foglalkozó projektekről.

2008-ban san franciscói IFTF (Institute for the Future) konferencián hallottam egy izgalmas előadást, már nem emlékszem ki volt az amerikai hölgy, erősen futurisztikus, meghökkentő, helyenként megmosolyogtató elképzeléseire viszont igen: egymás között online kommunikáló fákról, bokrokról és hasonlókról, lényegében arról beszélt, hogy a növények miként fogják használni az infokommunikációs technológiákat, hogyan adaptáljuk rájuk a számítástudományt.

Hét évvel később, 2015 márciusában Flora Robotica néven különleges (négyéves) európai uniós projekt indult: célja szorosan összekapcsolt robotok és természetes növények szimbiotikus viszonyának vizsgálata, alkalmasint épületelemeket vagy lakótereket kiegészítő növény-robot közösség lehetőségeinek tanulmányozása, mesterséges rendszerek és élő organizmusok esetleges fejlesztése a tapasztalatok alapján.

Alapkutatás, tehát a konkrét hasznosulások a jövő ködébe vesznek, az eredmények viszont nyilván érdekesek lehetnek a jelenlegi lehetőségeken és tervezési koncepciókon túlmutató majdani robotikai és más kognitív rendszerek fejlesztésekor.

Az interdiszciplináris kezdeményezés számítástudományt, robotikát, molekuláris és sejtbiológiát, zoológiát, mechatronikát és környezetérzékelést hozza közös nevezőre. A robotok segítik, irányítják a növényeket, hogy egészségesebbek, robusztusabbak legyenek. A növényrobotokat valamilyen szinten betaníthatók dolgokra, a felhasználó pedig élő hibridszerkezetekbe integrálhatja őket: padokra, falakra, háztetőre.

A szimbiotikus rendszerben hardvermodulként használt robotok lehetővé teszik a növények természetes növekedésével azonos ütemű mesterséges növekedést: a robotszerelvények pontos beállítása segíti a növények változó külső és belső körülményekhez való alkalmazkodó képességét, az önmaguk viszonylagos biológiai állandóságát biztosító homeosztázist, míg a növények a robotok növekedését támogatják, irányítják. Az internetre vezeték nélkül kapcsolódó formák növekedésük és fejlődésük közben egyrészt egymással, másrészt – rendszerként – emberekkel állnak folyamatos interakcióban, és ezen „lokális és globális” interakciók következtében válhat önszerveződő rendszerré, illetve – prózaibb síkon – funkcionális építészeti szerkezetté (fallá, tetővé, paddá stb.). Emberi környezetben, lakóterünkben például a levegőminőséget kontrollálhatják, de stresszoldóként is működhetnek.