Robotik Protez Teknolojisinin Bugünü ve Yarını

Konuk Yazar 1 Ekim 2016 Bilim & Teknoloji Bir yorum bırakın

Belden aşağısı felçli Juliano Pinto (29), beyin dalgalarıyla kontrol ettiği dış iskelet yardımıyla, 2014 Dünya Kupası’nın başlangıç vuruşunu yapmayı başardı. Omurilik hasarından dolayı bacaklarını uyaran sinirleri kontrol edemeyen Pinto, normalde yürüyemiyor ve ayakta duramıyordu. Pinto’nun beyninde herhangi bir sorun olmamasına rağmen, beyninden çıkan sinyaller sinir hasarından dolayı bacaklarına ulaşamıyor ve onu paraplejiye (belden aşağısının felçli olma durumu) mahkûm kılıyordu.

Pinto’nun kafasına yerleştirilen EEG (elektroensefalogram) sensörleri, beyindeki hareketle ilgili bölge olan motor kortekste oluşan elektriksel sinyalleri algılıyor. Bacaklara hareket emrini gönderen sinyaller, beyin-makine arayüzü (BMA) tarafından dijital olarak kodlanıyor. Pinto için üretilen dış iskelet, onu tepeden tırnağa sarıyor. Dış iskeletin bacaklara ulaşan parçaları, doğrudan kas hücrelerine bağlanıyor. Pinto’nun beyninden çıkıp BMA’da kodlanan hareket sinyalleri, tekrardan elektriksel sinyal haline dönüştürülüyor. Normal şartlarda sinir hücrelerinin kaslara getirdiği bu elektriksel sinyaller, Pinto’nun dış iskeleti tarafından bacaklarına ulaştırılıyor. Pinto’nun bacak kasları kasılıyor ve Pinto topa vurmayı başarıyor.

ABD’de kollarını ve bacaklarını kaybetmiş savaş gazilerine, oldukça yeni bir yöntemle protez uygulaması yapılıyor. Kasları mekanik olarak uyaran klasik protezlerin aksine, yeni nesil robot protezler doğrudan sinir hücrelerine bağlanıyor. Kolunu kaybetmiş olan birey, kolunu hareket ettirmeye odaklanıyor. Beyinden çıkan sinyaller, sinir hücreleri tarafından kolunun koptuğu omuz hizasına kadar getiriliyor. Protez kolun elektronik sensörleri bu hareket sinyallerini algılıyor ve protez kol yavaş yavaş hareketlenmeye başlıyor. Robot proteze sahip bireyler, kollarını hareket ettirmeye odaklandıkça, hassas ve karmaşık hareketleri yapabilme kabiliyetini kazanıyor. Zaman içinde, robot kolun parmaklarıyla yumurta taşımak gibi çok hassas hareketleri dahi yapabilmeyi başarıyorlar.

Henüz deneysel aşamada olan dış iskeletler, mutlak hareketsizliğe mahkûm felçlilerin ancak doğrulup birkaç adım atabilmesini sağlıyor. Hasarlanan sinir yollarına alternatif oluşturan beyin-makine arayüzü teknolojisi, gelecek için çok daha fazlasını vaat ediyor. Gittikçe hassaslaşan EEG sensörleri sayesinde beyinde daha karmaşık hareketleri gerektiren sinyalleri kodlayabiliriz. Daha karmaşık sinyalleri çözüp kaslara ulaştırabilen elektronik uzantıları da geliştireceğiz. Gelişen dış iskeletler sayesinde felçli hastalar yürüyüp koşabilir, hatta dans dahi edebilir. Robot protezler ve BMA teknolojisi, çoğunlukla sinirsel hasarları ve organ kayıpları olan bireylerin hareket yeteneklerini artırmak için kullanılmakta. Eğlence ve bilişim sektörü de BMA teknolojisinin farkına varmaya başladı. Doğrudan zihnimizle kontrol ettiğimiz bilgisayar oyunları çıkmaya başladı bile. Yeterince yaygınlaşmasa da beyin dalgalarıyla kontrol edilen Mouse imleci uygulamaları da mevcut.

Kas hareketlerimizin, istek, arzu ve düşüncelerimizin maddesel bir temeli olduğunu keşfetmek, insanlık tarihinin en önemli gelişmelerinden biriydi. Yüzyıllardır zihin, kişilik ve iradenin metafiziksel kavramlar olduğu iddia edildi. İnsanın biyolojik bedeninden ayrı bir ruha sahip olduğu ve ruhun beyine mahkum olmadığı anlatıldı hep. Ancak bugün beyni en temeldeki sinir hücrelerinden itibaren inceliyoruz. Sinir hücrelerinin ürettiği elektriğin diğer sinirlere aktarılmasını izliyor, kaslara ulaşıp hareketle sonuçlandığını görüyoruz. Gözlerimiz, kulaklarımız ve derimizden gelen bütün dış uyaranlar mekanik sensörlerden geçiyor ve elektriksel olarak beynimizde algılanıyor. Gözlerimizle değil, beynimizle görüyoruz adeta. Ve nihayet, bu elektriksel sinyallerin ne anlama geldiğini çözmeye başladık. Beynimizde oluşan sinyaller, kollarımızı oynatmanın, kulaklarımızla duymanın, gözlerimizle görmenin ötesine geçebilir.

Beyin-makine arayüzleri sayesinde hareket sinyallerimizi kollarımızdan kat kat güçlü robot kollara ulaştırabilir, devasa kayaları kaldırabiliriz.
Dronlardaki kameralar, kayıtlarını beyin-makine arayüzlerine gönderir. Beynimiz görsel sinyalleri çözer, gözümüzü dahi açmadan, kilometrelerce ötesini görebiliriz.
Mikrofonlar Viyana’daki klasik müzik konserini kaydeder, sinyaller beyin-makine arayüzlerine ulaşır. İşimizi yaparken, konseri kulaklarımızla duymuş gibi oluruz.

Kendi fiziksel gücünün ve algılarının ötesine ulaşmayı başaran insan, nasıl bir hayat sürer? Güçlendirilmiş, mekânsal kısıtlardan kurtulan algıları, kendi gözlerinin ve kulaklarının yerine geçebilir mi? Kendi bedenini yetersiz bulup, bütün hayatını vekil robotlara mı devreder? Suretler (Surrogates) filminde insanlar, odalarından dahi çıkmıyordu. Gözleri, kulakları, elleri, bütün algı ve hareketleri insan biçiminde vekil robotlar tarafından sürdürülüyordu. İnsanın biricik bedeni aksine, robotlar vaz geçilmez değillerdi, kaza ve yaralanma kavramları anlamını yitirmişti. Sokağa dahi çıkamayan insan, bütün eğitimlerini, işlerini, arkadaşlıklarını robotlar aracılığıyla yaşıyordu. Yaşamları kocaman bir oyun haline gelmişti, gerçeklik karşısındaki korkuları, onları odalarına hapsetmişti.

Beyin-makine arayüzleri ve vekil robotlar, Suretler’deki distopik geleceğin aksine, insanlığa çağ atlatabilir. Kutuplara ulaşmak, yüzlerce cesur insanın hayatına mal olmuştu. Keşif sondaları buzun üstünde hızlıca kayar ve buzdan örnekler toplar. Beynimize sinyaller gönderir, konforlu koltuğumuzda otururken, -40⁰C’lik buzun tadına bakabiliriz. Okyanus diplerine sondalar gönderiyoruz. Kamera görüntülerini izlemekle yetinmek yerine, sondaları doğrudan beyinlerimize bağlayabiliriz. 10 bin metre derinlikte korkunç seviyelere ulaşan basınca aldırmadan, termal bacaları izleyebiliriz, kaynayarak çıkan suyun fokurtularını duyarız, hatta sıcaklığına aldırmadan dokunabiliriz. Tropikal yağmur ormanlarına yapılan keşif gezileri, en deneyimli araştırma ekipleri için bile beklenmedik riskler taşıyor. Uygun büyüklükteki sondalar, ormanın derinliklerinde iz dahi bırakmadan ilerleyebilir. Sondaları kontrol eden araştırmacılar, yüzlerce yeni bitki ve hayvan türü keşfedebilir.

Son yüzyılda, bütün dünya adeta oyun alanımız oldu. Beyin-makine arayüzlerindeki gelişmelerle, mekânsal kısıtlamalarımızdan da er geç kurtulacağız. Ve köşe bucak keşfettiğimiz Dünya, yetmemeye başlayacak. İnsanın bedensel olarak bulunacağı uzay gemileri, çok yüksek enerji tüketimi gerektiriyor. Aylar, hatta yıllar süren uzay yolculukları boyunca insanlara uygun yaşam alanı yaratmak, çok büyük bir teknik sorun. Beyin-makine arayüzleri sayesinde, bedenlerimizin ötesindeki imkânlarla Güneş Sistemi’ne açılabiliriz. Carl Sagan’ın dediği gibi, Güneş Sistemi’ne açılan insanlık ancak Evren okyanusunun kıyısına ayakbastı. Daha ötesine ulaşmak için, tek şansımız mikro boyutlardaki uzay gemileri. Dünyadan uzaklaştıkça, elektromanyetik dalgalar, radyo dalgaları iletişim için yavaş kalacak. Laser (light amplification by stimulated emission of radiation) dalgaları ışık hızında iletişim için tek şansımız olabilir.

Evimiz, Dünya’ydı. Ve insan bedenlerine sahip olduğumuz sürece, Dünya olacak. Ancak mikro boyutlardaki vekil robotlarımız, önce Güneş Sistemi’ne, sonra bütün Samanyolu’na açılacak. Ulaştıkları en uzak noktalardan, ışık hızıyla beynimize sinyaller ulaştıracak. Jüpiter’e gidecek gemiler, Europa’ya inip sondaj yapacaklar. Birkaç dakikalık gecikme payıyla, hepsine şahit olacağız. Pluton’u da aşacaklar, Oort Bulutu boyunca yol alacaklar. Ve yıllar içinde mikro gemiler, Alpha Centauri’ye ulaşacak. Mikro gemiler ulaştıktan 4.3 ışık yılı sonra, yepyeni sinyaller düşecek beyinlerimize. Gözlerimizi kapatacağız.

On binlerce yıl boyunca Afrika savanlarında av peşinde koştuk. Gecenin karanlığından korktuk ve cılız ateşimize sığındık. Gecenin Belkemiği’ni (Samanyolu) izledik saatlerce, yıldızlar düşlerimizi süsledi, bütün efsanelerimizin kaynağı oldu. Ve mikro gemiler Alpha Centauri’ye ulaştığı zaman, bize Tanrılar kadar uzak olan yıldızlar, gözlerimizin önünde belirecek, şahit olacağız.

Hazırlayan: Emre Yorgancıgil

İleri Okumalar