MAKALE

Yayın Tarihi: 1 Haz 2012 | Gökhan İnce

0

SİBERNETİK ORGANİZMALAŞTIRDIĞIMIZ BÖCEKLER

Diğer bir adıyla sayborg böcekler, yani Robocop gibi böcekler. Vücutlarına eklenen teknolojik araçlarla normalinden daha gelişmiş yeteneklere sahip olan canlıların prototiplerini oluşturmak için kullanılan böcekleri inceleyeceğiz.

Şekil 1: Borg Queen

Sibernetik organizma (cybernetic organism), kısaltılıp dilimize girmiş haliyle sayborg (cyborg) hem biyolojik hem de yapay (elektronik, mekanik veya robotik) parçalardan oluşmuş canlılara deniyor [1]. Sayborgların insan olması gibi bir anlayış hakim olmasına karşın, bu tarz bir kısıtlama kesinlikle yok. Mikro-organizmalar bile bu tanımlamaya dahildir. Zaten sibernetik organizma adının çağrıştırdığı gibi herhangi bir organizmaya uygulanabilir; yeter ki bu teknolojik ve yapay öğeler, bahsi geçen organizmanın değiştirilmemiş haline kıyasla daha yüksek seviyelerde özelliklere sahip olmasını sağlasın. Diğer taraftan bir elektromekanik sisteme veya bir robota eklenecek olan canlı organlar veya dokular da robotun sayborga dönmesine sebep olacaktır. Popüler kültürden örnekler vermek gerekirse, organik ve sentetik parçalardan oluşturulan Robocop, Star Trek’teki Borg Queen (Şekil 1) veya Battlestar Galactica’daki insan saylonlar (cylon) ve Terminatör’ler en akılda kalan sibernetik organizmalardır. Yeri gelmişken sıkça karıştırılan iki terim olan sayborg ve androidin ayrımını da yapalım. Android insan dış görünümünü andıran robotlara verilen isim. Farkettiğiniz üzere bir android aynı zamanda bir sayborg olabilir de (yukarıdaki örnekler), olmayabilir de (örn: ASIMO, bkz. Tekinsiz Vadi).

Sayborgların sadece bilim kurgu öğeleri olduğunu zannetmeyin, bu paragrafın sonunda neredeyse hepimizin birer sayborg olduğuna ikna edeceğim belki de sizleri. Öncelikle tanımı gereği gündelik hayatlarımızda kullandığımız bazı elektronik fiziksel eklentiler, bizleri birer sayborga dönüştürüyor. Kalp pilleri, kohlear ve retinal implantlar, insülin pompaları bazı organlarımızın yerini alarak değiştirilmiş vücut organlarımız haline geliyor. Bu sebeple bir başka yazımızda işlediğimiz beyin-makine arayüzleri olarak kullanılan protez kollar ve bacaklar da bizleri birer sayborga dönüştürüyor. Hatta bazı filozoflar ve teorisyenler işi daha da ileri götürerek, kontak lensler ve işitme cihazlarını bile eksik olan biyolojik yetilerimizi güçlendirmeye yaradıkları için sibernetik güçlendirmeler olarak görüyor, ancak ben bu fikire kesinlikle katılmıyorum. Çünkü bu şekilde insanların kullandığı bütün aletleri listeye eklemek mümkün.

Sayborg böcekler

Şekil 2: Sayborg böceğin üstten ve yandan görünümleri

Berkeley bilim insanları 2009 yılında bir böceğin uçma yetilerini kontrol edebildiklerini iddia ettiler (Şekil 2). Bir beyin-makine arayüzü olan ve sinirsel uyarım yapan bir implant sayesinde böceğin uçuşunu başlatıp, yönetip, durdurabildiklerini de aşağıdaki video aracıyla kanıtladılar. Hatta bazalar kasları uyararak böceği istedikleri yöne doğru döndürebildiler. Ama esas işin enteresan kısmı böceğin sadece gerektiği zaman istenilen yöne gitmesine izin veren implantın gömülme detayları (Şekil 2). Eğer böcek istenilen yöne doğru uçuyorsa, yönelim sinyali kesiliyor ve böcek kendini tekrar stabilize edip yoluna koyulmaya devam ediyor, ancak bu sefer bilim adamlarının istediği yöne doğru uçuyor. Aslında bir nevi kontrol edilebilir zombiye dönüşmüş durumda, çünkü bu mekanizma sadece böcek istenilen hareketleri yapmadığında devreye giriyor. Kalkış ve inişlerde böcek kendi karar verip hareketleri otonom olarak yönlendiriyor, çünkü bu tarz bir karmaşık bir bilgiyi böceğe gönderip böcek dinamiğini kontrol etmek oldukça meşakkatli bir iş.

DARPA sibernetik böceklere yönelik her türlü araştırmayı destekliyor [2]. Gaz sensörleri, mikrofonlar ve video kameralarla donatmayı planladıkları böceklere utanmasalar bir de minik roketler takacaklarını söyleyecekler (tabii henüz onu söyleyemiyorlar.)

Şekil 3: A) Sayborg güve tesisatı, B) Güveye uyarıcı sinyal verilmezken, C) Güveye kanadını yukarı kaldırma sinyali verildiğinde, D) Güveye kanadını aşağı indirme sinyali verildiğinde, Kaynak: Boyce Thompson Enstitüsü

Bu projedeki esas zorluk henüz koza evresinde olan canlıların Mikro ElektroMekanik Sistem (MEMS) devrelerini içerilerine alarak büyümelerini sağlamak ve elektronik-biyonik hibrit böcekler üretmek. Böylece güve (Şekil 3) veya böcek büyüdüğü zaman içlerindeki elektronik devrelere kontrol komutları gönderilebilecek [3].

Şekil 4: Böceği koza evresindeyken beynine yerleştirilen bir implantla kontrol etmek mümkün. i) Koza evresi, ii) Erişkin evresi, Kaynak: Boyce Thompson Enstitüsü

Aynı takım bundan önce de aşağıda videosunu seyredebileceğiniz sayborg güvelerle çalışmıştı. Gaz sensörleri, düşük çözünürlüklü kameralar ve mikrofonları da kapsayan silikon zihin arayüzleri hayvanların koza evresindeyken beyinlerine yerleştirilebiliyor (Şekil 4). Bu şekilde güve büyüdüğünde arama-kurtarma ve gözetleme görevlerinde kullanılabiliyor. Bir işitme cihazı piliyle beslenen bu elektromekanik düzeneğe sahip güvelerle çalışmanın bir dezavantajı mevcut, o da güvelerin kısa ömürleri. Ayrıca farkettiğiniz üzere USB girişi bulunan bu güveler yukarıdaki böcekler gibi serbest değiller.

Enerji ihtiyacı nasıl karşılanıyor?

Şekil 5: Bir bozuk para büyüklüğündeki böceğe takılmış yaylar sayesinde enerji üretmek mümkün

Sayborg böcekler uzunca bir zamandır kullanılıyor olsalar da, minicik cüsseleri onları tam olarak istenilen birer insansız hava taşıtına çevirmiyor. Bu böcekler (örn. gergedan böceği) genellikle sadece kendi ağırlığının %30’unu taşıyabiliyorlar ki bu da 2.5 grama tekabül eder. Böcekler kendi hayatta kalma enerjilerini kendileri üretiyor olsalar da, eğer bu böceğe kamera veya başka yükler takmak isterseniz, dışarıdan enerji üretmeniz gerekiyor. Eğer sabit bir pil eklerseniz de zaten pilden geriye yer kalmayacağı için yeni sensörler eklemek de imkansız hale geliyor. Az güç harcayan bir alıcı-verici kullandığınızı düşünseniz bile düzenli veri işleme ve aktarımı için yaklaşık 1 ile 100 miliwatt arası enerji gerektiriyor.

Bu noktada bilim insanlarının uyguladığı iki adet yöntem var. Birincisi böceğin kendi kaynaklarından enerji elde etmek. Michigan ve Western Michigan Üniversitesi bilim insanları piezoelektrik maddeden yaptıkları bir enerji jeneratörünü, böceğin kanat çırpmasından elektriğe dönüştürecek bir sistem geliştirdiler (Şekil 5). Her kanada takılacak her bir yaydan, 100 mikrowatt (μW) enerji üretilebiliyor ki, böceği yönetmek için kullanılan ortalama 80μW’tan bile daha fazla [4]. Bu tarz bir enerji kaynağında karşılarına çıkabilecek tek sorun böceğin kendi enerjisini toplamak için bir meyve arası vermesi.

İkincisi enerji sağlama yöntemi ise nükleer pil kullanmak. Cornell Üniversitesi araştırmacıları 12 yıllık yarı ömre sahip, radyoaktif nikel-63 (Ni-63) izotopu kullanarak enerji sağlanan bir mikro elektromekanik sistem (MEMS) radyo frekans alıcı-vericisi kullandılar. Bu sayede onlarca yıl kendi enerjisini kendi sağlayan bir böcek yaratmış oldular ( her ne kadar böceğin ömrü bu kadar olmasa da). Bu düzenek 10 mikrosaniyede bir, 5 miliwattlık ve 100 Megaherzlik radyo frekansı yayınlayabiliyor. Tabii ki gene Amerikan Savunma Bakanlığı İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA) sponsorluğunda yapılan bu projede kontrol devreli güveler ve böcekler kullanılmış.

Peki radyoaktif enerji veri transferini sağlayacak enerjiye nasıl dönüştürülüyor? İzotoptan çıkan elektronlar, silikon ve piezoelektrik bir manivela (40 mikrometre kalınlığında ve 4-8 milimetre uzunluğunda) üzerinde negatif yük birikimine sebep oluyorlar [5]. Bu manivela görece daha pozitif olan Ni-63 tabakaya doğru yaklaşmaya ve bükülmeye başlıyor. Tam değeceği sırada, bu negatif yük, tabakaya zıplama yapıyor ve yükünden kurtulan manivela tekrar başlangıç pozisyonuna geri dönüyor. İşte hareket enerjisi de tam bu geri dönme hareketi sırasında elde ediliyor. Bu döngü, izotop tüm enerjisi tükenene kadar devam ediyor, yani yaklaşık 100 yıl kadar.

Her bir zıplama hareketi yaklaşık 3 dakika alıyor. Bu da her 3 dakikada bir elektrik üretildiği ve veri transferi yapılabileceği anlamına geliyor. Eğer daha farklı zaman aralıkları hedefleniyorsa, biriken elektron sayısına göre ayarlanmış bir MEMS sistemine ihtiyaç var, ve bu rahatlıkla mümkün. Tüm bu düzeneğin büyüklüğü 1 santimetrekare alan kaplıyor.

En önemli çekince, bu radyoaktif kaynaktan aynı zamanda beta yayılımı yapılıp yapılmadığı ve hayvanın ve üzerindeki mekanizmanın zarar görüp görmediği. Bilim adamları sadece 21 nanometre penetrasyon yapan bu nükleer kaynağın zararsız olduğu iddiasında.

Sayborg Sinekler:

Şekil 6: A) Yuların ucundaki sinek, B) Yuların bağlı olduğu düzeneğin etrafı LED ekranlarla çevrili, C) Sineğin kanat çırpışlarıyla hareket eden robot, D) Kamera düzeneği

ETH Zürih Üniversitesi Robotik ve Akıllı Sistemler departmanında çalışan bilim insanları 2010 yılında meyve sinekleri üzerinde yaptıkları araştırmalar sonunda, odada bulunan engellerin etrafından uçurabildikleri bir sayborg sinek yaratmayı başardılar. Bunun için yarattıkları deney koşulları çok sıradışı (Şekil 6).

Aldıkları bir sineği sabit bir yulara bağlayarak (Şekil 7), çevresine 360 derecelik bir LED ekran yerleştirilmek suretiyle farklı görüntülere maruz bıraktılar [6]. Bu görüntüler sineği sağ veya sol kanatlarını hızlı veya yavaş şekilde çırpmak için tahrik eden görüntülerdi. Yani sineğe bir nevi sanal gerçeklik yaşatıyorlardı. Bu esnada aynı ortamda bulunan bir kamera sistemi de sineğin kanat çırpma hareketlerini bir robotu kontrol etmek için gerekli komutlara çeviriyordu. Bilim insanları amaçlarının sineklerdeki temel uçuş kontrol mekanizmalarını anlayıp, daha iyi canlı-taklitçi robotlar yapmak olduğunu söylüyorlar.

Şekil 7: Meyve sineğinin uçmaya çalışsa bile yerinden kıpırdayamayacak şekilde sabit kaldığı düzenek

Kamera düzeneği kanat çırpış frekansı, pozisyonu, fazı ve genliğini algılabilecek kalitede seçilmiş. Bu bilgiler bir algoritma sayesinde robotun hareketlerine çevrilmiş ve hareket eden robotun üzerinde bulunan kamera ve yakın mesafe sensörleri sayesinde ise tekrar sineğin çevresinde gördüğü LED ekrandaki hareket görüntülerine çevrilmiş. Benzer düzenekleri popüler sinemadaki Matrix ve özellikle de Avatar filmlerinden hatırlarsınız. Böylece sinek kendisi hareket ettiği için ve çevresi de hareket ettiği simülasyonunu gerçekleştirdiği için, gerçek dünyada ilerlediği izlenimine kapılıyor.

Sonsöz

İstekleri dışında uçmak zorunda bırakılan, bir düzeneğe bağlanan veya radyoaktiviteye maruz kalan bu hayvancağızların, hem zihinsel olarak hem de fiziksel olarak birer zombiye döndükleri aşikar. Acaba bu tarz sorunları hedef alan ve bilimsel araştırma kisvesi altında da olsa hayvanlara eziyeti suç sayan bir sayborg etiğinin bilime sunulma vakti gelmedi mi [7]?

Kaynaklar:

[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Cyborg

[2] http://www.darpa.mil/MTO/Programs/himems/index.html

[3] http://www.technologyreview.com/computing/22039/

[4] http://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/military-robots/micro-energy-harvesters-will-make-cyborg-insects-unstoppable

[5] http://spectrum.ieee.org/semiconductors/devices/nuclearpowered-transponder-for-cyborg-insect

[6] http://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/artificial-intelligence/cyborg-fly-pilots-robot-through-obstacle-course

[7] Kevin Warwick, Cyborg morals, cyborg values, cyborg ethics, Ethics and Information Technology, Volume 5, Number 3, 131-137, DOI: 10.1023/B:ETIN.0000006870.65865.cf

Etiketler: , , , ,


Yazar

Lisansını İstanbul Teknik Üniversitesi, yüksek lisansını Darmstadt Teknik Üniversitesi ve doktorasını Tokyo Teknoloji Enstitüsü'nden elektronik, haberleşme ve bilişim teknolojileri üzerine aldı. Sırasıyla Almanya ve Japonya'daki Honda Araştırma Enstitüsü'nde robotik, yapay zeka ve işaret işleme alanlarında çalışmalar yaptıktan sonra, İTÜ Bilgisayar Mühendisliği'nde araştırmalarına devam ediyor.






Yorum yapın (Facebook, Twitter gibi hesaplarınız geçerlidir.)

Back to Top ↑
  • Patreon’dayız

  • Bizi Takip Edin

  • iTunes Bağlantısı

  • Reklam Alanı

  • Destekçiler

  • E-POSTA LİSTESİ

    Yeni bir yayınımız yayımlandığında e-posta yoluyla haberdar olmak için adresinizi bu alana girin.

    Diğer 99.731 aboneye katılın

  • Hızlı Takvim

    Haziran 2012
    P S Ç P C C P
    « May   Tem »
     123
    45678910
    11121314151617
    18192021222324
    252627282930