Boğaziçi Üniversitesi’nde ortopedi, cerrahi ve mekatronik alanlarında çalışan bilim insanlarından oluşan 13 kişilik ekibin 4 yıl çalışıp yaptığı antropomorfik robotik el ‘BUel’, benzerlerinin aksine hissedebilecek.
Robotlar hissedebilir mi? Evet, çok yakında! Dahası bu bir bilimkurgu filminde değil, İstanbul’da olacak… Boğaziçi Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği Enstitüsü’nde insan elinden hareketle tasarlanan Antropomorfik Robotik El, yakında hissetmeye başlayacak. Bir şey tuttuğunu, dokunduğunu, görmeden hissederek anlayacak
Dikkat! Baştan söyleyeyim, bu hikâyenin devamı İstanbul’da geçiyor… Geçen yıl ilk 10 bölümüyle büyük tartışma yaratan “Westworld” dizisini bilenler bilir: Dünya öyle bir hale gelmiş ki yapay zekâlı robotlar her işi yapıyor. İnsanlarınsa vakti, parası bol; kendilerine yeni deneyimler, eğlenceler yaratmakla meşguller… Dizide devasa bir film platosunu andıran uçsuz bucaksız bir arazide, ABD’nin “vahşi Batı” konseptine göre tasarlanmış bir eğlence parkı var. Tabii bu, vakti ve parası bol insanlarla dolu o dünyada çok kârlı bir yatırım. Ama bir sorun var. İnsanların bir süre için farklı karakterlere bürünebildiği bu “geleceğin tatil köyü”nde, dahil oldukları senaryolarda rol alan robotlar yapay zekâlı. Parkın ve robotların mucidi de bir türlü tatmin olmuyor. Öğrenebilen, karar verebilen robotlar insan gibi hissetsin, duyguları da olsun istiyor. Yeni yazılımlarla geliştirdiği robotlar insandan farksız, hatta üstün hale geliyor. Zamanla senaryoların dışına çıkmaya, insanlık için tehlikeli olmaya başlıyorlar. Dahası, insanla aralarında ne fark olduğunu sorgulamaya başlıyorlar. Ardından olaylar, olaylar…
Bir gün robotların yaşamlarımızı istila edeceğini söyleyen o kadar çok dizi, film, kitap var ki! ABD başkanlık seçiminde robotlar başroldeydi; seçim bölgelerinde insanların algılarına göre haber üretip tweet’lere cevap vermediler mi? Yeni korkumuz şu: Bir gün robotlar mesleğimizi, insanlığımızı elimizden alır mı? Endişelenmeli miyiz? Evet, kesinlikle! Peki robotlar hissedebilir mi? Evet, çok yakında! Dahası bu bir TV dizisinde değil, İstanbul’da olacak…
4 YILDIR GECE GÜNDÜZ ÇALIŞILIYOR
Boğaziçi Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği Enstitüsü, 4 yıldır insan elinin fonksiyonlarından yola çıkarak Antropomorfik Robotik El projesini yürütüyor. Boğaziçi Üniversitesi Rektörü Prof. Dr. Mehmed Özkan’ın liderliğinde ortopedi, cerrahi ve mekatronik alanlarında çalışan 13 kişilik ekip, gece-gündüz büyük bir heyecanla çalıştıkları laboratuvarın kapılarını HT PAZAR’a açtı. Prof. Dr. Mehmed Özkan ve ekibinden Doç. Dr. Burak Güçlü, Öğr. Gör. Dr. Özgür Kocatürk, Prof. Dr. Semih Takka, Doç. Dr. Erkan Kaplanoğlu ve Prof. Dr. Can Ali Yücesoy ile buluştuk. Heyecan verici projenin ayrıntılarını ve geçirdiği evreleri inceledik. TÜBİTAK 1001-Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı desteğiyle geliştirilen robot el, bugünkü tasarımına ulaşana kadar 56 sürümden geçmiş. En önemlisi de birkaç yıl içinde duyuları olan (yanlış duymadınız!), hissedebilen robot el üreteceklerini söylüyorlar. Adını da birlikte koyduk: “BUel”.
Şimdiki ruh halimiz şu: Korkunun ecele faydası var mı? Hayır, kesinlikle! O halde robotların tadını çıkaralım. Bu saatten sonra yapay zekâlı robotların gelişimini durdurmaya imkân yok. Aslında imkânı varken karar vermekten kaçınan, hislerini giderek kaybeden insanlardan pek farkları olmadığını bir gün mutlaka anlayacaklar!
‘5-6 YIL İÇERİSİNDE DUYU SİNYALİ OLAN ELE ULAŞACAĞIZ’
– BUel, hangi aşamalardan geçti, şu an hangi aşamada?
Mehmed Özkan: 3D yazıcıların çıkmasıyla protez ürünler herkesin gündemine girdi. Bu alanda çeşitli ürünler olsa da hepsinin başlıca problemi hareket serbestliği. İnsana benzer hareketler yapabilmek için elin ileri tasarımına yakın çalışmanız gerekiyor. Enstitümüzde mekanik, elektronik, biyoloji, fizik, kimya alanlarında uzmanlaşmış, birlikte çalıştığımız ekibimizin yaklaşımı, antropoformik yapı denilen insan anatomisine en yakın tasarımı yapmaktı. Mekanik ve fonksiyon olarak iki kemiğin arasındaki bağı benzetemezseniz o hareketleri yakalamanız zor.
– Şimdiki protez tasarımı nasıl?
Mehmed Özkan: Var olan protezlerde elin iç kısmı sabit, oysa elimizin içi sabit değil. Bu tür alanlarda çalışmak istediğinizde elektronik sistemleri hazır alıp kullananlar var. Biz bunun elektroniğini ve mekaniğini kendimiz tasarlayıp üretmek istedik. Projenin geldiği aşama hedefimizden geride, ancak başından beri 5 parmağın hareket fonksiyonunu ve elin iç kısmının hareket eder şekilde tasarımını tamamladık. İnsan sinir sisteminden elektrotlarla komutlar üretilmesiyse projenin yan alanı. Kasın ürettiği elektriksel sinyalleri canlı kaslardan çözümleyerek 7-8 farklı el fonksiyonunu komut halinde algılayıp protez ele geçirebiliyoruz. Mekanik olarak altyapımızı oluşturduk, şu anda prototip olarak fikrimizi test edebileceğimiz bir platforma sahibiz. Gelmek istediğimiz nokta daha hafif ve giyilebilir hale gelmesi.
– Bu el nasıl hareket ediyor? Ağırlığı ne kadar?
Mehmed Özkan: Bir elimizin ağırlığı yaklaşık 570 gram. Bizim protez elin ağırlığı 2 kilo. Hareketi elektrik motorlarıyla üretiyoruz. Bir grup o araştırmayı yürütüyor. Onu başarabilirsek polimerlerin kasılmasından kas hareketine benzer, daha sessiz, daha hafif bir kasılmaya neden olacak bir malzeme kullanmaya başlayacağız. Bu iki mekanik elin tasarımı ve duyu üzerine çalışma TÜBİTAK destekli. Ayrıca üniversitemizin bilimsel araştırma projeleri fonu (BAF) desteğinden de polimerden yapay kasa yönelik çalışma devam ediyor.
80 ülkede hizmet veren Sodexo, 2017 İş Yeri Trendleri Raporu’nda 8 yıl içinde 3 milyon işin robotlar tarafından yapılacağını söylüyor.
– Sizi robotik insansı el tasarlamaya iten neydi?
Mehmed Özkan: Semih Hoca’mızın yönlendirmesiyle bu alana eğildik. Türkiye’de terör ve iş kazalarından ötürü el ve ayak protezine çok ihtiyaç var. Hocamız, yürüme fonksiyonunu belli ölçüde kazandırmanın kolay olduğunu söyledi. Ancak eldeki fonksiyon çok farklı.
– Elimizin hareket sayısı 24…
Mehmed Özkan: Evet, 24 hareket serbestliği var. Robotik eldeyse anatomik yapıyı taklit ederek 22’sini tamamladık. Ayakta da benzer yaklaşımlar uygulanabilir. Burada edindiğimiz her türlü bilgi ayak için uygulanabilir.
– Proje ne zaman tamamlanır?
Mehmed Özkan: Hepimizin ömrünü tüketebilir. Protez çok eskiden beri çalışılan bir alan, insan tarihiyle orantılı. Teknoloji ilerledikçe de gelişecek. 5-6 yıl içerisinde duyu sinyali olan, detaylı harekete sahip, iyi kontrol edilebilen, hafif, kullanımı pratik bir ürünü hedefliyoruz.
– Peki bu ürün hayata geçince insanlar ona nasıl erişecek?
Mehmed Özkan: Tıbbi ürünlerin piyasaya çıkma sürecinde dünyada tanımlanmış belli prosedürler var, ortalama süresi ise 8 yıl. Önce laboratuvarda klinik doğrulamaları, hayvan deneyleri, standartlara uyum testlerinden geçecek. Sonrasında üretilebilir bir ürün aşamasına gelecek. Ve bir üreticiyi devreye sokarak erişilebilir bir ürün olması beklenir. Piyasada çeşitli üreticilerin sattığı, ithal ettiğimiz protez eller var ama teknoloji ve fonksiyonları açısından geri ve maliyeti çok yüksek.
‘DÜNYA ÜÇÜNCÜ ELİN PEŞİNDE’
– İnsan anatomisi göz önüne alındığında el yapmak ne kadar zor?
Mehmed Özkan: İç organları saymazsak en zoru.
Burak Güçlü: Hareket serbestliği açısından çok zor.
Semih Takka: Beynin motor haritasında yüzde 40’ını el, diğer yüzde 40’ını ise yüz mimikleri, göz kapakları, duygumuzu ifade ettiğimiz yüz şeklimiz ve dudak hareketleriyle yüzümüz oluşturuyor. Geri kalan kol, bacak, ayak, iç organlar.
Özgür Kocatürk: Biz hep kaybedilen uzuv üzerine konuşuyoruz ama dünya, teknolojideki gelişmelerle üçüncü eli araştırmaya başladı. Bunu sanatta kullanmaya başladılar. Bir bateristin üçüncü robot eli sayesinde çok daha zengin bir ritim ve farklı müzikler üretebildiği ortaya çıktı. Ya da bir asker iki elle silahını taşırken kendini korumak için üçüncü bir el kullanabilir.
– Hastalar robot eli nasıl kullanacak?
Mehmed Özkan: Protez elin hareketi, hastanın koluna takılan bilezik formundaki kol bandı sayesinde gerçekleşiyor. Hiçbir cerrahi müdahaleye gerek kalmadan kasların ürettiği sinyalleri proteze iletiyor. Yüzeysel EMG sensörüyle kas sinyallerinden komut üretmeyi sağlıyor. Fakat en hassas sinyal bu değil. Bir sonraki aşamada hayalimiz doğrudan sinir sistemine entegre edilebilen bir sensör. O da doğrudan bir elektro-çip şeklinde olacak.
– Şimdiki tasarımla, hasta bandı takıp eli rahat kullanabilecek mi?
Erkan Kaplanoğlu: Günlük hayatında kullanabileceği sabit 7 hareket var. Hareketleri sağlam elinden de alabilir, önceden tanımlanmış EMG sinyallerinden de. Düşündüğü an sinir sistemi üzerinden o sinyali alıp robot ele iletiyoruz.
Mehmed Özkan: Ancak en ideali bu değil. Bunu cilt altına taşıyıp doğrudan kasın içinden sinyal almaya çalışacağız.
‘KİŞİNİN KENDİ HÜCRELERİYLE, YAŞAYAN DOKUYLA CİHAZ KAPLANABİLİR’
– Robotik çalışmaların kanser tedavisi ve erken teşhiste etkisi ne?
Mehmed Özkan: Cerrahi uygulamalar önemli. Robotik cerrahi, kanserli dokunun alınması, lokal ilaç uygulanması için de bir araç. Tanıya yönelik kanser taramasında yaygın kullanılabilecek bir yöntem. Robot teknolojilerinden laboratuvar kısmında testlerde de yararlanılıyor. Tümörlü dokulara ışın tedavisi uygulayarak büyümesini durdurmak hatta yakarak küçültmek mümkün.
– ‘Westworld’ dizisinde “Evrimin tasarımını ele geçirmeyi başardık, her hastalığı tedavi edebiliriz” diye bir replik vardı. İleride gerçekten böyle bir şey söz konusu olabilir mi?
Mehmed Özkan: Yanıt vermek zor. Antibiyotik ilk çıktığında “Artık ateşli hastalıktan ölmeyiz” denmişti ama geldiğimiz nokta belli. Robot teknolojileriyle yapamadığımız bazı işleri yapabiliyoruz. Ama insan yapısındaki teknoloji bambaşka, çok ileri bir tasarım. Oradaki malzeme çok ileri. Her robot ses çıkarır, ağırlığı vardır, bataryası olması lazım. Elimizdeki teknolojiyle bir şeyleri taklit etmeye çalışıyoruz ama hedeflediğimiz yer halen çok ileride. Genetikçiler, 3D yazıcıyla yapay doku üreten arkadaşlarımız size daha doğru cevap verebilirler. Ama kendi alanımda henüz o noktadan epey uzak olduğumuzu söyleyebilirim. Bu ekip, insan vücudunda olmayan malzemelerle mekanik ve elektronik çözümler üretmeye çalışıyor. Halbuki onlar insan vücudunda olan malzemeyi kullanmaya çalışıyorlar. Biz bir yerde tükeneceğiz ya da onların ürettiği dokuları kullanarak ilerlememiz gerekecek.
Semih Takka: Bu proje 50 yıl sonra mükemmel bir aşamaya gelse bile sonunda hasta kendi derisiyle kaplanmasını isteyecektir. İnsanoğlunun istekleri bitmez.
Burak Güçlü: Nöroprotezi sağlam bir şekilde yaptığımızda onun kozmetik bir kılıfa girmesi lazım. Piyasada satılanlar onlar. Şu an standart kauçuk benzeri malzemeler kullanılıyor. Çok yakında yaşayan dokular olması çok ütopik değil. Çünkü yapay deri yapılabiliyor. Kişinin kendi hücreleriyle cihazın üzeri kaplanabilir.
– Peki bu insansı robot el hack’lenebilir mi, ne gibi riskleri var?
Burak Güçlü: Kullandığımız algoritmalarda enerjiden tasarruf etmek, kolay kullanmak istiyoruz. Ama ileriki aşamada başkasının kolunun kontrol edilmemesi için bir sürü hesap gerekecek. Onu düşünmek istemiyorum.
Erkan Kaplanoğlu: Beyne korteksi taktın, duyuları hissetmeye başladın ama biri hack’ledi ve sana acıyı gönderdi, uykuyu gönderdi…
Burak Güçlü: İşte o zaman Matrix filmi gibi olur.
Erkan Kaplanoğlu: Bluetooth ve wireless teknolojeleri hack’lenmeye müsait. Onların kriptolanması yeni bir alan ortaya çıkaracak. Gelen sinyallerin şifrelenerek gönderilmesi gerek. Şu an kullandığımız sensörler bluetooth’lu; iPad’imden onu bozan bir sinyal gönderebilirim.
– Bu uluslararası bir proje mi, diğer robot teknolojilerine etkisi nasıl olur?
Mehmed Özkan: Hepimiz projelerden yayınlar çıkarıp uluslararası dergilerde, konferanslarda sunuyoruz ve sonucunda uluslararası bir etkileşim oluyor. Dolayısıyla evet, uluslararası alana geçmek mümkün.
– Yeterince destek var mı?
Mehmed Özkan: Bu alanda en öndeki ülkelerin gayrisafi milli hasıladan AR-GE’ye ne yatırdıklarına bakıp kendimizinkiyle kıyaslayabiliriz. Biz yüzde 0.5’lerden yüzde 1’e doğru çıktık. Bu bizim için yüzde 100 artış demek, önemli bir sıçrama. Yüzde 3’lere 4’lere çıkmamız gerekiyor. Sağlık alanında sadece ABD’de bir enstitünün araştırmalara yatırdığı miktar 30 milyar dolar. Bir üniversitenin bütçesi tek başına 40-50 milyar dolar. Yatırımda epey gerideyiz. Ama dünyanın önde gelen merkezleriyle rekabete çalışıyoruz.
MÜZİSYEN ROBOTLAR
– Robot teknolojileri yeni bir hukuk sistemi yaratacak mı?
Mehmed Özkan: “Robot teknolojileri insanların işini elinden mi alacak?” diye bir endişe var. Üretim sektöründe kısmen olmuş bir şey. Robotun bakımını, üretimini yapmak yeni bir sektör. İnsanın elinden aldığı işler olacak ama yeni açacağı alanlar da olacak. Yeni bir hukuk sistemi doğurmaya başladı bile. Robotların neden olduğu kazalardan kim sorumlu olacak; üreticisi mi, kullanan mı, bakımı yapan mı?
Burak Güçlü: Robotu donanım teknolojileri olarak düşünüyoruz ama robotlar bir süre sonra kendi kendine karar verecek. Medikal alanda bir radyologdan daha kesin bir şekilde görüntülere bakıp tanı koyan medikal robotlar var. Doktorun atlayabileceği bir vakada yüzde 40 kesin tanıyı kuvvetlendirici yönde teşhis robotları var. İleride bu robotların verdiği karara göre yapılan bir ameliyatta hasta istenmeyen bir sonuç aldığında sorumlu kim olacak?
– Başka hangi alanlarda robotlardan yararlanılacak?
Mehmed Özkan: Ulaşım alanında, temizlikten tutun da servis işlerine kadar girecek. Robotları sosyal etkileşime sokmaya çalışıyorlar, havaalanlarında rehber olarak girdi. Bu, bizim hayal gücümüzle sınırlı. Biz onu sağlık alanına odaklamış durumdayız.
Burak Güçlü: Müzisyen robotlar çıkacak.
Erkan Kaplanoğlu: Evde bakım hizmetleri için yaşlılara rehabilitasyon işlerinde kullanılacak. Hastanın alması gereken ilaçları zamanında getiren robotlar olacak.
‘PROTEZ ELLE DUYU SİSTEMİNİ BİRLEŞTİRMEYE ÇALIŞACAĞIZ’
– Eklemlerini açmakta zorlanan Serebral Palsi hastaları için de kasları elektrikle uyarıp eklem hareketine katkılarını ölçüyorsunuz…
Erkan Kaplanoğlu: Serebral Palsi, kasların zayıflamasıyla alakalı. Kastan gelen sinyali sınıflandırabilirsek hastanın yürümesini sağlayabiliriz. Bu proje içerisinde böyle başka projeler de doğdu.
Mehmed Özkan: Beyinden ve kastan gelen sinyallerden komut üretmek başlı başına problem. Bu alanda çalışanlar var. Hareketle ilişkili duyuyu beyne iletmek de sorun. Bu projede esas farkı bize o getirecek. Şansımız Burak Güçlü hocamızın geçmişte böyle bir çalışmasının olması. O, bizim bir sonraki adımımız için bir proje yürütüyor. İki ekibin projesi birleşecek. Günümüzün protez çalışmalarındaki en büyük eksiklik, mekanik hareketi üretseniz dahi duyuyu insana iletemiyorsunuz. Protezlerde görsel olarak izleyerek hareketleri yapmanız gerekiyor. Yoksa, robot elin mesela bakmadan bir şeyi tuttuğunu bilemezsiniz. Duyuyu geri verebilirsek, hareketi bakmadan yapmayı sağlarız ve bu da dokunma, sıcaklık gibi duyuların insana geri gitmesini sağlar. Burak Hoca’nın projesi duyuları elektriksel olarak üretip sinir sistemine geri vermeye çalışıyor. Yaptığımız protez el ile duyu sistemini birleştirmeye çalışacağız. Sonra Semih Hoca’yla doğrudan insan kemiğine entegrasyonunu gerçekleştirmeyi istiyoruz. Protezlerin çoğu dışarıdan ampute olmuş kolun yerine kılıf gibi giydiriliyor. Biraz daha doğalı insan kemiğine, anatomisine entegre olmuş bir çözüm. Sinir sisteminden yararlanarak hareket komutlarını proteze aktarmak istiyoruz. Yapay bir organa gidiş var. Bunu entegre eden ülkeler var. İnşallah bazı alanlarda öne geçeriz.
– Dünyada çok farklı tıbbi robotik çalışmalar var. Türkiye neresinde?
Mehmed Özkan: Robot teknolojisinde işin pek çok aşaması var. Mekanik, elektronik ve yazılım anlamında da malzemenizin iyi olması gerekiyor. Bütün bu alanlarda iyi olduğunuz noktada dünyadaki teknolojileri yakalayabilirsiniz. Ben, Amerika ve Japonya sonrası 1995’te Türkiye’ye döndüğümde birçok şey yoktu ama geçen yıllarda bu teknolojileri üretmeye başladık. Malzemeyi elde edemedik ama temin edip robotları tasarlar hale geldik. Robotta en önemli şey iskelet, hareket ettiren yapı ve duyu anlamına gelen sensör yapısıdır. Bu alanların hepsinde iyi olmalısınız. Dünyada hiçbir ülke bunların tamamına hâkim değil. Biz tasarım ve uygulama kısmında oldukça iyiyiz. Malzeme konusunda almamız gereken yol var. Endüstri, teknoloji, klinik uygulaması ve robotik cerrahide iyiyiz, mühendislikte açığı kapatmak üzereyiz. Ancak işin temel bilimler kısmında geriyiz. Ülkemizde yetişen insanların yurtdışına gitse bile dönüp burada çalışması gerekiyor. AR-GE ekosistemini oluşturmalıyız.
– Ben hissetmede takıldım! Robotik eldeki hissetme nasıl bir mekanizma olacak?
Burak Güçlü: Sinir uçlarının deri içinde reseptör dediğimiz küçük organcıklar var. Dokunmada basıncı, sıcaklığı ve acıyı hisseden mekanik bir etki vardır. Onlar etkinleştiğinde sinirlere ve beyne ulaşıyor, beyinde kortekse geldiğinde biz bunu bilinçli olarak hissediyoruz. Kasların içinde de duyu organları var. Kas ne kadar gerildiğini organ vasıtasıyla beyne iletiyor. Ama biz onu düşünmüyoruz çünkü bilinçli olarak kullanmıyoruz.
– İleride duygusal robotlar görecek miyiz, Westworld gerçek olur mu?
Mehmed Özkan: Robotların duygusal tarafına girebilmek için mekanik teknolojiden ziyade bilişim teknolojisine ve yapay zekâ alanlarına bakmak gerekiyor. Kendi kendine öğrenen sistemler gündemimizde ama buradaki öğrenme algoritmalarını bu şekilde bizler geliştiriyoruz. Duygusu varmış gibi davranan sonuçlara ulaşmak mümkün. Algıyı sağlayacak. “Ama gerçekten duygu var mı?” derseniz bence olmayacak.
HABERTÜRK Ekin TÜRKANTOS 19.02.2017
