UMYSŁ POKONUJE OPÓR MATERII.pdf

LURE nie chc dostosowa si« do zmie-

niajcej si« rzeczywistoæci europejskiej.

ãLudzie z LURE to pozostajca w mniej-

szoæci grupa dinozaurwÓ Ð mwi Vin-

cent Courtillot, dyrektor ds. badaÄ na-

ukowych w ministerstwie. Courtillot

kwestionuje dorobek zespo¸u LURE,

mierzony liczb publikacji w czasopi-

smach naukowych. Twierdzi, ýe ãlob-

by projektu SoleilÓ, skoncentrowane na

sprawie LURE, odrzuci¸o oferty wsp¸-

pracy mi«dzynarodowej i prawdopo-

dobnie przeceni¸o zapotrzebowanie na

urzdzenie badawcze ze strony uczo-

nych francuskich.

Niezaleýnie od zaniechania projektu

Soleil rzd francuski chcia¸by zawrze

porozumienia w sprawie zakupu cza-

su pracy na synchrotronach w¸oskich

i francuskich, by naukowcy francuscy

mogli zrealizowa swoje plany. Decy-

zja o przeniesieniu badaÄ synchrotro-

nowych do Wielkiej Brytanii pozwoli

rzdowi francuskiemu oszcz«dzi pra-

wie 160 mln dolarw w cigu oæmiu lat,

m.in. dzi«ki wk¸adowi finansowemu

ze strony Wellcome Trust. Courtillot

twierdzi, ýe oszcz«dnoæci powsta¸e w

zwizku z rezygnacj z projektu Soleil

i ograniczeniem innych TGE moýna by

wykorzysta do zakupu podstawowe-

go wyposaýenia laboratoriw i zatrud-

nienia nowej, dynamiczniejszej kadry

profesorw i naukowcw. ãNie zlikwi-

dowaliæmy jeszcze w pe¸ni francuskiego

systemu mandarynwÓ Ð komentuje

Courtillot, robic znowu aluzj« do skost-

nia¸ych sfer akademickich.

Dyskusja z pewnoæci na tym si« nie

skoÄczy i obie strony mobilizuj si¸y.

Waýny moýe si« teý okaza g¸os lokal-

nych przywdcw politycznych, ponie-

waý wiele regionw Francji ubiega¸o si«,

by projekt Soleil realizowano w¸aænie

na ich terenie, majc nadziej«, ýe za-

strzyk zaawansowanych technologii b«-

dzie impulsem do rozwoju ich gospo-

darki. Zg¸osi¸a si« nawet Korsyka, cho

moýna mie obawy, czy zlokalizowany

tam rzdowy projekt synchrotronu nie

sta¸by si« ewentualnym kuszcym ce-

lem atakw bombowych ze strony kor-

sykaÄskich separatystw.

Tymczasem w Wielkiej Brytanii pro-

jekt Diamond rwnieý wywo¸a¸ spory

regionalne. Brytyjski minister nauki, lord

Sainsbury z Turville, od¸oýy¸ decyzj«

o lokalizacji Diamonda po tym, jak na-

ukowcy z brytyjskiego synchrotronu

w Daresbury Laboratory w p¸nocno

-zachodniej Anglii wzburzyli si« na wia-

domoæ, ýe miano by go budowa w po-

¸udniowo-wschodniej Anglii. Tak wi«c

na razie i Diamond, i Soleil s raczej r-

d¸ami ha¸asu niý æwiat¸a.

Marie-Hl ne Bojin i Gary Stix

NEUROROBOTY

Umys¸ pokonuje

opr materii

Myæli szczura steruj robotem

LURE to pierwszy synchrotron, ktry

sta¸ si« przedmiotem sporu politycznego.

choroby degeneracyjne wywo-

¸uj poraýenie ruchw dowol-

nych. Moýe ono by trwa¸e, gdyý komr-

ki nerwowe i po¸czenia mi«dzy nimi nie

ulegaj regeneracji po uszkodzeniu. Na-

tomiast odpowiedzialne za sterowanie

ruchami cia¸a obszary mzgu pozostaj

na og¸ nietkni«te. Czy ich aktywnoæ

moýna wykorzysta do poruszania koÄ-

czynami robota? Wyniki badaÄ wskazu-

j, ýe taki pomys¸ da si« zrealizowa.

W Nature Neuroscience John K. Chapin

i jego wsp¸pracownicy z MCP Hahne-

mann Medical College w Filadelfii opi-

sali, jak uda¸o im si« ãsk¸oniÓ neurony

kory ruchowej szczura do sterowania

prostym urzdzeniem w zamian za po-

karm. Do mzgu szczura wszczepiono

16 elektrod, dzi«ki ktrym rejestrowano

czynnoæ oko¸o 30 neuronw rwnocze-

ænie. Synchroniczny zapis jest w tym

przypadku szczeglnie waýny, gdyý ak-

tywnoæ jednego neuronu nie jest spe-

cyficzna dla danego skurczu mi«ænia

i nie stanowi pe¸nej ãinstrukcjiÓ umoý-

liwiajcej wykonanie odpowiedniego

ruchu. Naukowcy nauczyli nast«pnie

szczury naciskania ¸ap dwigni w ce-

lu otrzymania pokarmu, ktry podawa-

no im za pomoc robota.

Opracowano rwnieý sztuczn sie

neuronow, w ktrej sygna¸y na wyjæciu

zmienia¸y si« zaleýnie od stanu wejæcia.

Zarejestrowan aktywnoæ komrek ner-

wowych wykorzystano do ãwytrenowa-

niaÓ sieci w rozpoznawaniu wzorcw

czynnoæci neuronw wyst«pujcej pod-

czas naciskania dwigni. Wprowadzajc

zatem do sieci wzorce typowej aktyw-

noæci neuronw i informacj« o naciæni«-

ciu dwigni, ktre nastpi¸o, nauczono

sie przewidywa, czy wystpi ruch.

Pniej podawano na jej wejæcie rozma-

ite sygna¸y. Gdy sie rozpozna¸a odpo-

wiedni wzorzec, mog¸a uruchomi au-

tomatyczne urzdzenie, zanim zwierz«

wykona¸o ruch.

Potem naukowcy prze¸czyli sterowa-

nie urzdzeniem z dwigni do kompu-

tera ãpod¸czonegoÓ do szczura. Rami«

automatu reagowa¸o szybciej niý mi«-

ænie koÄczyny zwierz«cia, wi«c do-

stawa¸o ono poýywienie przed naci-

æni«ciem dwigni. W koÄcu szczur si«

nauczy¸, ýe nie ma potrzeby naciskania

dwigni i porusza¸ ¸ap jedynie mi-

nia maleÄkich prbek uzyskiwanych

w badaniach materia¸owych. Kaýde

z urzdzeÄ: Soleil i wsplny francusko

-brytyjski synchrotron Diamond, kosz-

towa¸oby powyýej 200 mln dolarw.

Decyzja ministra All greÕa, og¸oszo-

na w szczycie sezonu urlopowego, w

sierpniu, gdy wi«kszoæ Francuzw od-

daje si« rozkoszom wakacji, ujawni¸a

w jak wielkim stopniu naukowcy wciý

uwaýaj infrastruktur« badawcz za do-

bro narodowe. Naukowcy z LURE ar-

gumentuj, ýe nowoczesny synchrotron

æredniej mocy stanowi niezb«dny ele-

ment wyposaýenia kraju zaawansowa-

nego naukowo. Zwracaj uwag«, ýe na-

wet paÄstwa, ktre niedawno do¸czy¸y

do grupy uprzemys¸owionych, tworz

w¸asne projekty synchrotronowe, na

przyk¸ad Tajlandia. ãNie jesteæmy repu-

blik bananow Ð zapewnia dyrektor

LURE Robert Comes i dodaje: Ð Usi¸uje-

cie pozby si« francuskiego zespo¸u [ba-

dawczego] i tym samym doprowadzi

do upadku ca¸ej technologii.Ó

Comes podkreæla, ýe w LURE znaj-

duj prac« badacze z ca¸ego æwiata, i za-

pewnia, ýe wielu sta¸ych pracownikw

oærodka odmwi przeniesienia si« do

Wielkiej Brytanii. Oskarýa rzd francu-

ski, ýe decyzj« w sprawie LURE podj¸

na podstawie tajnego raportu, sporz-

dzonego przez fizyka, ktry nie ma po-

j«cia o promieniowaniu synchrotrono-

wym. Diamond zapewni naukowcom

francuskim zaledwie jedn trzeci po-

tencja¸u LURE, gdyý b«d musieli wyko-

rzystywa ten synchrotron wsplnie

z kolegami brytyjskimi. Poza tym bu-

dowa Diamonda kosztowa b«dzie

w przybliýeniu tyle samo co projekt So-

leil, poniewaý Ð zdaniem Comesa Ð

koszt projektu brytyjskiego jest niedo-

szacowany i nie uwzgl«dniono w nim

dodatkowych wydatkw, na przyk¸ad

na podtrzymanie dzia¸alnoæci LURE

w czasie budowy Diamonda. ãTo nie-

wiarygodna i g¸upia sprawaÓ Ð mwi.

W odpowiedzi francuskie Minister-

stwo Oæwiaty, BadaÄ Naukowych i

Techniki stwierdza, ýe pracownicy

å WIAT N AUKI StyczeÄ 2000 27

U razy rdzenia kr«gowego lub

nimalnie bd wcale. Aktywnoæ m-

zgu wp¸ywa¸a wi«c bezpoærednio na ru-

chy ramienia robota, pomijajc nerwy

i mi«ænie.

Praca Chapina by¸a oparta na wyni-

kach badaÄ opublikowanych w 1996 ro-

ku przez Apostolosa Georgopoulosa

i Bagrata R. Amirikiana oraz ich wsp¸-

pracownikw z University of Minneso-

ta Medical School. Zarejestrowali oni

sygna¸y p¸ynce z pojedynczych neuro-

nw w mzgu ma¸py, aktywnych, gdy

zwierz« si«ga¸o po jakiæ przedmiot. Ko-

rzystajc z tych zapisw, nauczono

sztuczn sie neuronow rozpoznawa-

nia wzorcw zwizanych z ruchem i ste-

rowania ruchami symulowanej przez

komputer r«ki, ktra mia¸a dwa stawy

i szeæ mi«æni.

Wykazano, ýe do odpowiedniego ste-

rowania modelem wirtualnego ramie-

nia wystarcz sygna¸y z zaledwie 15

neuronw, ktrych aktywnoæ jest zwi-

zana z ruchem. Amirikian stwierdzi¸, ýe

ãtaki zesp¸ komrek okaýe si« uýytecz-

ny, jeæli uda si« wykona ca¸ analiz«

w czasie rzeczywistym. Wymaga to jed-

nak rwnoczesnej rejestracji aktywno-

æci wi«cej niý jednego neuronu.Ó W do-

æwiadczeniu Chapina by¸o to moýliwe

dzi«ki uýyciu zestawu wielu elektrod.

Amirikian podkreæli¸ jednak, ýe istnieje

wielka rýnica mi«dzy wykorzystaniem

przez Chapina wzorcw aktywnoæci

neuronw podczas naciskania dwigni

do sterowania prostym urzdzeniem

a analiz wzorcw, zwizanych ze z¸o-

ýonymi zachowaniami ruchowymi (jak

si«ganie i chwytanie) w celu sterowa-

nia skomplikowan, wyposaýon w sta-

wy koÄczyn robota. Obecnie Amirikian

wraz z kolegami pracuje nad wykorzy-

staniem zapisw wieloelektrodowych

do sterowania rzeczywist, a nie wirtu-

aln koÄczyn robota.

Chapin planuje obecnie wykonanie,

we wsp¸pracy z Miguelem A. L. Nico-

lelisem z Duke University, doæwiadczeÄ

nie na szczurach, lecz na ma¸pach. Wi«k-

szy zestaw elektrod pozwoli zapisa

rwnoczeænie aktywnoæ oko¸o 130 neu-

ronw powizanych z czynnoæci ru-

chow, ktre mog kodowa rozkazy

dla bardziej z¸oýonego robota. Chapin

przewiduje dalsz miniaturyzacj« ze-

staww mikroelektrod, tak by sta¸o si«

moýliwe czterokrotne zwi«kszenie licz-

by odprowadzeÄ. Chce rwnieý wyko-

rzysta do symulacji sieci nerwowej

przenoæny komputer klasy PC.

Bezpoærednie sterowanie czynnoæci

robota za poærednictwem mzgu by-

¸oby dobrodziejstwem dla ludzi z uszko-

dzonym rdzeniem kr«gowym. Prze-

niesienie techniki stosowanej w do-

æwiadczeniach na zwierz«tach do kli-

niki cz¸owieka stwarza jednak mn-

stwo problemw. Mimo ýe elektrody s

przymocowane do czaszki, nie s jed-

nak na trwa¸e pod¸czone do neuronw

Ð czubki mikroelektrod i komrki ner-

wowe mog porusza si« nieznacznie

wzgl«dem siebie w delikatnej tkance

mzgowej. Sparaliýowany pacjent b«-

dzie musia¸ nauczy si« metod prb

i b¸«dw, w jaki sposb sterowa prac

mzgu, by otrzyma sygna¸y umoýli-

wiajce kierowanie zewn«trznym urz-

dzeniem. Georgopoulos uwaýa, ýe

ãprawdziwa trudnoæ w tworzeniu

urzdzeÄ, wykorzystujcych aktywnoæ

mzgu do sterowania ruchami, pole-

ga na opracowaniu zestaww wielo-

elektrodowych, stabilnych i bezpiecz-

nych dla ludzi podczas d¸ugotrwa¸ego

uýywania.Ó

Mimi Zucker

ROBOTYKA

Policyjny, inspekcyjny

Pierwszy polski robot

pirotechniczny jest lepszy i taÄszy

od zagranicznych konkurentw

po¸udnie spora grupa przy-

tupujcych z zimna dzien-

nikarzy czeka¸a na dziedziÄcu Prze-

mys¸owego Instytutu Automatyki i Po-

miarw (PIAP) na pokaz samojezdne-

go robota interwencyjno-inspekcyjnego

SR-10. PIAP to instytucja wielce zas¸uýo-

na dla rozwoju polskiej automatyki Ð

od 25 lat projektuje roboty przemys¸o-

we. W latach 1995Ð1998 bra¸a udzia¸

w pracach nad robotem przeznaczonym

do inspekcji elektrowni jdrowej w

Czarnobylu.

SR-10 okaza¸ si« pomaraÄczow ma-

szyn na gumowych gsienicach ze sre-

brzystym powyginanym w stawach ra-

mieniem zakoÄczonym chwytakiem.

O godzinie zero ruszy¸ zdalnie sterowa-

ny falami radiowymi przez operatora

æledzcego na monitorach konsoli jego

ruch i naciskajcego odpowiednie przy-

ciski i dýojstiki. Podjecha¸ do ýelaznych

drzwi, popatrzy¸ kamerami przed sie-

bie, wycign¸ rami«, nacisn¸ klamk«,

ROBOT SR-10 wyjmuje bomb« pod¸oýon w zaparkowanym samochodzie.

otworzy¸ drzwi, skr«ci¸ i pojecha¸ w dal

korytarzem, a dziennikarze podreptali

za nim. Robot zachowa¸ si« elegancko,

przepuæci¸ goæci przodem pod wiat«, po

czym zjecha¸ po schodach na dziedzi-

niec. Bez trudu odnalaz¸ metalow ko-

mod«, wysun¸ szuflad«, wygrzeba¸

z niej bomb« i odtransportowa¸ do po-

jemnika, w ktrym mia¸a by zdetono-

wana. Oczywiæcie, by¸a to tylko atrapa,

ale na wczeæniejszym pokazie dla po-

licji ¸adunki wybucha¸y, a robot wy-

kaza¸ si« odpornoæci na pirotechniczne

testy. W kolejnych manewrach ma-

szyna przepycha¸a ci«ýk skrzyni« przy-

walon ýeliwnymi kaloryferami, je-

dzi¸a przechylona na bok, wspina¸a si«

po schodach.

Ten pierwszy polski robot pirotech-

niczny powsta¸ na potrzeby policji.

Prace badawczo-rozwojowe nad nim

dofinansowa¸ Komitet BadaÄ Nauko-

28 å WIAT N AUKI StyczeÄ 2000

W mrone listopadowe przed-

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: