Dueonline.hu

Milyen szerepet töltenek be életünkben a rezgések, miként érvényesül az időkésés a „szűk folyosó hatás" kialakulásában, és mi köze lehet az erőszabályozásnak a társastáncokhoz? – mindezekre és egy sor egyéb izgalmas kérdésre adott választ Stépán Gábor akadémikus.

"Vannak-e reflexeik a robotoknak, avagy az egyensúlyozástól a forgalmi dugókig" címmel, a „Diákok az Akadémián" rendezvény keretében középiskolásoknak tartott nagy sikerű előadást Stépán Gábor.  A rendezvényen jelen volt Pálinkás József, a Magyar Tudományos Akadémia elnöke.

Csépe Valéria, az MTA főtitkárhelyettese köszöntőjében rámutatott: a Magyar Tudományos Akadémia kiemelt feladatának tekinti, hogy felkeltse a fiatalok érdeklődését a tudomány rejtélyes világa iránt. Ennek jegyében immár sokadik alkalommal rendezik meg a Magyar Tudomány Ünnepe keretében a "Diákok az Akadémián – Tudomány a diákok nyelvén" című rendezvényt, amelynek keretében neves kutatók, akadémikusok tartanak tudományos igényű, mégis közérthető előadásokat. Az idén az MTÜ központi témájául a szervezők a velünk élő tudományt választották, hogy bemutassák, miként kerülnek át a gyakorlatba, változtatják meg mindennapjainkat a mindössze néhány évvel ezelőtt tett felfedezések.

"A közlekedési dugók kialakulása nem csak a nagyvárosokra jellemző; a járművek kisebb településeken, akár egy-egy rendezvény után vagy a munkaidő lejártával, a parkolókból való kihajtáskor is feltorlódhatnak. Mindenki által megtapasztalt, hétköznapi közlekedési helyzet az úgynevezett fantomdugó, amelyet sokszor nem baleset okoz. Esetében olyan bonyolult jelenségről van szó, amelynek létrejöttében szinte az összes rezgéstani jelenség közrejátszik, s ezek mindegyikét ismerni kell ahhoz, hogy megértsük a forgalmi dugók kialakulásának mechanizmusát" – emelte ki Stépán Gábor, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Széchenyi-díjas tanszékvezető professzora, aki a középiskolai tananyagra építő előadásában a mechanikai tételekből kiindulva, lépésről lépésre haladva mutatta be az emberi egyensúlyozással, a reflexek mechanizmusával és a közlekedés dinamikájával kapcsolatos legújabb kutatási eredményeket.

A professzor beszélt az emberi agy és a robot vezérlőegységének működése közötti analógiákról, arról, hogy az agyunk, illetve a számítógép miként dolgozza fel az érzékszerveinkből, a receptorainktól vagy a szenzorokból érkező jeleket, és hogyan, mekkora időkéséssel születik meg a válasz. "Kritikus analógiáról van szó, hiszen a külvilágból érkező ingerre adott válasz gyorsasága sem az ember, sem a robot esetében nem attól függ elsősorban, hogy a jelnek milyen hosszú pályán kell végigfutnia, hanem attól, mennyire bonyolult a feldolgozandó információ. A látás a leglassúbb, mert a képi információ feldolgozása rója a legnagyobb terhet az agyra. Ugyanez vonatkozik a komputerekre is, amelyeknél a legtöbb időt a kamerák által közvetített képek feldolgozása veszi igénybe. Már léteznek kézírást, aláírást felismerő számítógépek, ujjlenyomatot, szivárványhártyát azonosító biztonsági berendezések is. Bonyolult algoritmusokkal dolgoznak, és nagy megterhelést jelentenek a szabályozórendszerek számára, amikor a jel alapján gyors döntést kell hozni, sőt, beavatkozni" – fogalmazott az akadémikus, aki előadásában példákon keresztül mutatta be, hogy az adatfeldolgozás néhány ezred- vagy századmásodpercnyi késése ugyan elenyészőnek tűnik, mégis gondot okoz, korlátot jelent mind a robotok, mind az ember fizikai képességei, mozgása esetében.

Az időkésés áll a "szűk folyosó hatás" hátterében, amikor valakivel hol erre, hol arra próbáljuk kikerülni egymást. "Furcsa kis tánc alakul ki, mindketten érezzük, hogy nem arra kellene menni, de a testünk már elmozdul, mi pedig késve reagálunk, így általában ugyanabba az irányba indulunk el" – magyarázta Stépán Gábor, hozzátéve, hogy ebben az esetben épp a kivárás, a reagálás késleltetése segíthet. A reflexválasz késése áll a járási instabilitás hátterében is, amely egyaránt jelentkezik az első lépéseket megtevő kisgyereknél, az ittas embernél és az időseknél. Az idegrendszer lassú működése utóbbiaknál sokszor tragédiába torkollik, amikor az idős ember nem tud elég gyorsan reagálni, későn veszi észre, hogy dől, nem tud korrigálni, és az esés combnyaktöréshez vezet. "Ez az instabilitás végzetessé is válhat" - mutatott rá a professzor, megemlítve, hogy hasonló okokból az időkésés a járó robotok kutatásának egyik kiemelt területe.

Stépán Gábor példák során keresztül mutatta be, hogyan keletkeznek mindennapjainkban hasonló, késés okozta instabilitások, rezgések. Ilyen példa az erőszabályozás is. Egy pohár víz átadásakor a legkritikusabb pillanat az, amikor még mind a ketten nagy erővel szorítják a poharat, megzavarva egymást az erő mértékének szabályozásában – a víz pedig könnyen kilöttyenhet. A remegések oka a két szabályozórendszer időkésésében rejlik, ami nem tud stabil módon megbirkózni az ismeretlen merevségű másik rendszerrel. Ezért nyújtják át az utaskísérők a repülőgépeken mindig tálcán az innivalót.

"Az erőszabályozás példájaként említhetők a népi és társastáncok is, amelyekben a partnereknek meg kell fogniuk egymást. Érintés útján kommunikálunk, próbáljuk irányítani partnerünket, elérni, hogy erre lépjen, vagy arra menjen. Izgalmas kérdés, hogy engedelmeskedik-e, képesek vagyunk-e harmonikusan mozogni" – jegyezte meg Stépán Gábor.

Előadása végén összegzésként az akadémikus bemutatta, hogy a felsorolt jelenségek miként vezethetnek a fantom forgalmi dugók kialakulásához. A járművezetők reflexeinek késése egy-egy hirtelen fékezés után az időkéséshez köthető rezgési jelenségekhez hasonló instabilitást okoz. Kisebb zavar után még helyre tud állni a közlekedés ritmusa, de nagyobb fékezésnél, a sebesség 20-30 százalékos hirtelen csökkentése már okozhat olyan dugót, amiben a sorra késve lassító járműveknek végül meg is kell állniuk. "Ezért tiltják a kamionoknak az előzést, mert viszonylag lassú sávváltásuk torlódáshoz vezethet, az időkésés szempontjait pedig ma már figyelembe veszik az autópályák tervezésénél is."

Az előadás megtekinthető az Akadémia honlapján.