Alvo Aabloo: pehmed robotid võiksid tulevikus päästa elusid

Alvo Aabloo:

pehmed robotid võiksid tulevikus päästa elusid

Professor Alvo Aabloo kirg on robootika. Eeskätt just pehmed robotid, mis võivad juba peagi tuua kaasa suuri muutusi nii mõneski valdkonnas – eriti aga meditsiinis.

Tartu Ülikoolis töötab robotitega umbes 40 inimest, pehme robootikaga kümmekond teadlast. Esialgu koos teise EXCITE tippteadlase Maarja Kruusmaaga allveerobotite alal alustanud Aabloo sõnul liigub pehmete robotite valdkond üha enam meditsiini ja looduse suunas. Seejuures hõlmab töö nii materjale, juhtimist, kontrolli kui ka robotite ehitamist.

Aabloo ütleb otse, et nad kuuluvad valdkonna tipptegijate sekka. Globaalsed tegijad teavad teineteist ning jälgivad üksteise töid ja tegemisi tähelepanelikult. „Me ei ole unikaalsed, päris paljud proovivad. Me kombineerime erinevaid materjale ja meil on mõned unikaalsed materjalid, mida püüame kombineerida olemasolevate juhtivate polümeeridega,” selgitab Aabloo enda rühma töö sisu.

Ta toob välja, et tänapäeval on valdkonna areng peamiselt materjalide taga kinni – need ei ole nii head, kui teadlased tahaksid. Samas nähakse nende arendamisega vaeva, et pidada sammu n-ö pärisrobootikaga. Aabloo sõnul on viimased praegu veel kiiremad ja efektiivsemad. „Aga meil on erirakendused, kuhu neid raudpoisikesi ei saa saata. Räägime siin loodusest ja meditsiinist. Me oleme mitteinvasiivse kirurgia põhised ning seal õnnestub meie loodut hästi rakendada,” selgitab Aabloo. Seetõttu peavad nad näiteks mõtlema ka bioühilduvusele ja sellega tegelema. See tähendab, et kui teadlaste loodud robotid inimese sisse lähevad ja jäävad, siis ei tohi materjalid mürgised olla. Tavaliselt kipuvad need justnimelt toksilised olema.

Aabloo teekond valdkonnani

Alvo Aabloo tegeles varem intensiivselt hoopis polümeerakude valdkonnas, kuid sattus ükskord lugema uudist, et maailmas tegeletakse sellise põneva teema nagu pehmete robotitega. Ta sai aru, et tema toonases tegevuses ja selles, millest luges, on palju sarnasusi. Kui akude ja superkondensaatorite puhul otsitakse maksimaalset energiaefektiivsust, siis pehmete robotite puhul liikuvust. Materjalid on suhteliselt sarnased. Optimeerimine käib lihtsalt teise eesmärgi nimel.

„See tundus südamelähedane ja originaalne ning miski, mis võiks inimesi kaasa tõmmata. See on ikkagi bioloogiast inspireeritud seade. Järjekordne hammasratta treimine ei käivita inimesi sedavõrd. Teaduses on väga oluline, et ühiskond saaks aru, mida sa teed või miks sa teed,” avaldab Aabloo.

EXCITE sees on Aablool ikka ja jälle asja Tallinna professori Jaan Raiki juurde. Nad tegelevad koos mikrovalmistamisega. Tallinnas on olemas teadmised ja tarkvara. Koostöös disainitakse ning seejärel läheb Aabloo rühm Prantsusmaale, kus on vastavad laborid, kus materjale valmistada. „Jaan Raikiga on meil väga hea koostöö,” ütleb professor.

Rahvusvaheline seltskond

Aabloo meeskond on rahvusvaheline. Lisaks käib tihe rahvusvaheline koostöö – on riikidevaheline konsortsium ning üks Euroopa Liidu projekt koos itaallaste ja prantslastega. Ette on tulnud isegi ligi 20 välispartneriga projekte.

Professor pakub, et maailmas tegeleb sama teemaga ehk liikuvate materjalidega umbes 50 tipptasemel seltskonda. Aga neid, kes tegelevad just materjalidega, millega Aabloo rühm, on ligi 15. „Tõsiseltvõetavaid teadusgruppe on just nii palju.”

Pehme roboti olemus

Teeme nüüd selgeks ka pehme roboti mõiste. Põhimõtteliselt on tegu pehmetest materjalidest robotitega. Kui inimene sellist puutub, annavad robotid järele. Need on polümeersetest materjalidest, mis painduvad, kui neile välist jõudu avaldada. Ühtaegu on robotid väga väikesed. Seetõttu on nad ka inimeste läheduses ja

nende sees ohutud. Nad ei tee suurt viga, isegi kui juhtimises peaks midagi valesti minema. Tööstusrobotite puhul tegeletakse samal ajal sellega, et nad saaksid üldse inimestega koos samas ruumis viibida. „Meil on see hea, et me ei pea mingit erilist tarkvara selleks arendama. Meil on lihtsalt materjalid, mis on n-ö järeleandlikud,” selgitab professor Aabloo.

Ta avaldab, et pehmete robotite puhul ei räägitud alguses kuigi palju nende meditsiinivaldkonna võimalustest. Keegi ei uskunud nimelt, et need oma arengus nii kaugele jõuavad, et neid saaks inimeste sisse panna. Aabloo ütleb, et pehmete robotite kasutusalad on kõik need, kus tegemist on mingi teise elusa organismiga, mis asuvad robotite läheduses – on see siis inimene, loom või mõni õrn objekt.

„Meditsiinis on arengud suhteliselt kiired ja vajadused väga suured. Infarkti, insuldi ja teiste väga tõsiste haigusseisundite ravi on kiire invasiivne kirurgia. Kui me Philipsiga koostööd tegime, siis nad ütlesid, et on vaja, et insulti suudaksid ravida ka väiksema ettevalmistusega arstid,” räägib Aabloo. See annab aimu valdkonna tähtsusest. Küsimus on tervise ja elude päästmises.

Teaduses on väga oluline, et ühiskond saaks aru, mida sa teed või miks sa teed.

Robotil kolm peamist komponenti

Kes ei ole valdkonnaga kokku puutunud, ei kujuta ettegi, mida kujutab endast üks pehme robot. Sel on olemas toiteallikas ning pehme ja painduv osa. Kindlasti on selle sees tarkust andev elektroonika. Ka viimast püütakse teha pehme ja painduvana. Tehnoloogia selleks on maailmas olemas.

Aabloo toob näite praegusest tegevusest. Kui inimesel on kõrvapõle-

tik, siis praegu vaatab arst lambiga kõrva sisse, aga ta ei näe kuigi sügavale. Uurimisrühm püüab arendada sellist pehmet sondi, mida saab inimese kõrva sisse viia, et arst saaks sügavamalt vaadata. Selle pehme lihase otsa pannakse kaamera. Arst saab suunata selle keskkõrva sisse ning seal ringi vaadata ja informeeritumaid otsuseid teha. Mingil hetkel vajadusel ka proovitükke võtta. Sel moel saaks ka ravimit viia õige kohani ehk selle manustamist täpselt lokaliseerida. Viimane tähendab, et ravimid võivad olla kangemad, sest need jõuavad otse kohale, mitte ei pea läbima enne teisi keha piirkondi. „Nii me edasi liigume. Võib-olla mingil hetkel saame kirurgias inimese sisse viia vaatlejaid või ravimi lahti laskjaid. Just seesama lokaalne ravimi rakendamine on praegu aktuaalne teema, sest farmaatsiatööstus oskab teha järjest paremaid ravimeid, aga mida parem see on, seda suurem mürk ta on,” räägib Aabloo. Lokaalselt lahendades mürgitatakse ainult konkreetne osa inimesest ja nii saadakse haigusest jagu ülejäänud keha kahjustamata.

Lihaste arendamisest on asi kaugel

Ehkki Aabloo valdkonnas kasutatakse terminit „tehislihased”, ei tähenda see siiski, et oleme lähedal kunstlihaste kasutuselevõtule. Tänapäeval ei olda veel valmis surnud lihast asendama, sest inimeste lihased uuenevad kogu aeg, rakud vahetuvad. Kunstlihased ei suuda end uuendada ja neil on mingi lõplik eluiga. „Tehislihaste all peame silmas lisaseadmeid, -aparatuuri, millega saab elukvaliteeti tõsta. Arstide abivahendeid, et inimest peaks vähem lõhki lõikama,” selgitab Aabloo. Kaugem eesmärk on, et kõik läheks laparoskoopiale üle. See tähendab, et inimese kõhtu, rindkeresse või kuhugi mujale tehakse mõned väikesed augud. Sealt aetakse targad kateetrid sisse, mille otsikute abil saab inimesele tähtsa protseduuri läbi viia.

Aabloo toob näiteks Philipsiga koostöös tehtud projekti, mille keskmes oli mõte teha insuldi raviks kateetri ots. Kateeter lükataks reiest sisse ja selle lõppsihtkoht oleks inimese pea. „Tasapisi liigume selles suunas. Me võiks liikuda kiiremini, aga juba mainitud materjaliteadus on see, millega tuleb rohkem tegeleda,” toob Aabloo taas välja niši kitsaskoha.

Maailmas tegeleb liikuvate materjalidega umbes 50 tipptasemel seltskonda. Tõsiseltvõetavaid, kes tegelevad materjalidega nagu meie, on ligi 15.

Lõpuks sõltub edu juhusest

Alvo Aabloo räägib ka sellest, kuidas nende saavutused võiks leida tee laiemasse käibesse ning tekitada rahavoogu teadlastele endile. Patente on nad teinud, aga kohe praegu midagi tooteks vormima ei hakata. See võtab veel aega. Samas on huvi niši vastu suur – kõik ootavad, et keegi leiaks lahendusi. Teemaga on maailmas tegeletud ligikaudu 20 aastat. Oodatakse, mis on nüüd see, mis ka päriselt rakendust leiab.

Liigume jutuga tagasi materjalide juurde, sest need on tõesti kogu valdkonna võtmekohaks. Analoogilistest materjalidest, mida ka Aabloo grupp kasutab, tehakse juba näiteks kõlareid. Aabloo kirjeldab, et need pannakse seina nagu tapeet, aga tegelikult on seal sees kõlar. Paraku peavad need vastu üksnes mõne aasta. Teiselt poolt peavad tehislihased olema hästi pisikesed, et neid inimese sisse saata. Ainult siis on toode konkurentsivõimeline. „Väga paljud maailmas tegelevad tänapäeval tarkade tablettide ja kateetritega. Sõltub paljuski juhusest, kes lõpuks oma lahendusega läbi lööb,” räägib professor.

Meditsiinivälised rakendused

Meditsiin ei ole ainuke valdkond, kus võiks pehmetest robotitest abi olla. Aabloo nendib, et vahepeal moes olnud energiakorje on oma sära kaotanud. Kuna kõik meie ümber liigub ja vibreerib, leiti, et sellest võiks korjata energiat ja seda lokaalselt kasutada. Tekkida võiksid n-ö offgrid-energiaallikad. Ehkki suurem hoog on praeguseks vaibunud, tegeleb Aabloo rühm teemaga edasi. Ka siin on peamine takistaja sobivate materjalide puudus. Neid tuleb ise välja arendada. „Töö käib,” kinnitab Aabloo.

Ta on ise seotud kodumaise baarirobotiga Yanu. Siin tuleb mängu huvitav teema. Nimelt oleks baarirobotit Aabloo sõnul imelihtne teha, aga see näeks välja nagu tehas. „Ja kes see ikka tahab veeta õhtut baaris, mis näeb välja nagu masinatööstusettevõte,” ütleb ta.

Siin tõstatubki küsimus, kas robotite puhul peaks silmas pidama ka esteetikat ja kunstilist poolt. Inimesed soovivad, et nende ümbrus oleks ilus ja korras. Siiani oli robootika suures osas inseneride mängumaa, aga kui räägime teenindusrobotitest, siis räägime esteetikast ja sellest, et need peaks olema inimese moodi. „Ta peab vähemalt tunduma, nagu ta oleks elus,” selgitab Aabloo. Lääne kultuurile ei ole masinatega suhtlemine omane, Aasias, näiteks Jaapanis, on robotitega suhtlemine jälle igati tavaline. „Meie siin peame oma masinad tegema inimestele lähedasemaks. Samas, kui ta on väga sarnane, tekib jälle võõristusefekt,” toob ta välja. Niisiis peab mingi tahk tekitama sümpaatiat ja emotsiooni, mingi pool aga tekitama siiski arusaama, et tegu on masinaga, mitte pärisinimesega. „Ei tasu inimeste päid päris segi ka ajada,” arvab Aabloo.

Pehmed robotid ja tehislihased on väga põnev valdkond ning teadlased püüavad praegu mimikeerida ja aru saada, kuidas töötavad taimed. Et ehitada selliseid roboteid, mis kasutavad taimedele omaseid põhimõtteid ja loogikaid. Näiteks ronimisel. „Taimed oskavad hästi kinni haarata. Teadlased jälgivad seda kõike tähelepanelikult ja püüavad seda pehmete robotite puhul matkida. Rakenduslik pool aga on ja jääb selgelt peamiselt meditsiinikeskseks.”

MIDA TOOB TULEVIK ISALE JA TÜTRELE?

Isa Toomas (30) ja tütar Emma (5)

Alvo Aabloo näeb, et saja aasta pärast on meie igapäevane reaalsus see, et pehmed robotid tegutsevad meie ümber. Eriti inimeste hooldamise ja meditsiini valdkonnas. Nad hoiavad silma peal nii vanainimestel kui ka lastel. Ta usub, et järjest enam lähevad lendu teenindusrobotid – need, mis tegelevad inimestega. „Seal peavad need olema ohutud. Isegi kui inimene on natuke ebaadekvaatne, ei tohi ta kannatada saada.” Mikrorobotid tervishoius on ka reaalsus. Miks võtab see nii kaua aega? Aabloo sõnul on inimkonna praegune fookus energiaprobleemidel ja rohepöördel. Need teemad võtavad teistest valdkondadest natuke jõudlust maha. „Kui Euroopa saab rohepöörde tehtud, vaadatakse taas muude teemade poole,” on Aabloo kindel. Samas on probleemid nii hoolduses kui ka meditsiini poolel selged ja suured. Õdede ja koduhooldajate arvu ei saa lõpmatult suurendada ning tehnoloogia peab need probleemid lahendama. See, et haiglates kasutatakse tulevikus personalina ka roboteid, on samuti loogiline asjade käik.

Seejuures võivad tuleviku robotõed ja -hool-

dajad olla inimnäolised, mitte lihtsalt karbid, kastid või metallkolakad. Nad hoiavad inimeste kätt ja toetavad neid. Aabloo ütleb, et inimeste nägusid on kunstlihastest tehtud palju, kuid praegu on need veel küllalt kallid. Tehnoloogia peab odavnema ja seda peab optimeerima. „Vanainimeste puhul on vaja lahendada suhtlus- ja tugiprobleem. Tuleb aidata ja ka silma peal hoida või mingeid asju meelde tuletada. See hakkab olema kombinatsioon erinevatest tehnoloogiatest – masinõpe ja närvivõrkude õpe, et robot saaks kohaneda konkreetse inimesega,” selgitab Aabloo. Ta on aga kindel, et ka 100 aasta pärast vajavad vanainimesed füüsilist kontakti. See, kuidas tehakse tulevikus raskeid operatsioone ning ravitakse väga tõsiseid haigusi, näitab aeg, kuid võib eeldada, et ei ole kaugel aeg, mil pehmed robotid osutuvad väga suureks abiks ja päästavad elusid.