Képzelj el egy búvárt, aki a zavaros folyóvízben merül egy hajóbaleset roncsai közé. Szinte semmit sem lát a felkavart, szürke vízben – mégis magabiztosan tájékozódik, mintha egy láthatatlan térképet követne. Bár az idő ellene dolgozik, különleges technológiai segítsége van: a sisakjában egy virtuális kijelző mutatja a víz alatti környezetet, mintha csak nappali fényben úszna. Ez nem sci-fi-jelenet, hanem a Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs Technológiai és Bionikai Karán (Pázmány ITK) fejlesztett búvárprojekt célja. Cserey György dékán vezetésével az ITK olyan VR/AR alapú rendszert fejleszt, amely a búvárok számára valós idejű, mesterséges intelligencia által megvalósított „látást” biztosít a víz alatt – életmentő lehetőséget teremtve katasztrófahelyzetekben.

A búvárprojekt ötletét a 2019-es Hableány sétahajó tragédiája ihlette. A Dunában elsüllyedt hajó utáni kutatás rávilágított, hogy milyen nehéz a zavaros vízben bármit is megtalálni. Jelenleg a víz alatti mentésben elsősorban szonár (hanglokátor) segítségével készítenek 3D-térképet a mederről vagy a roncsról, amit a búvároknak a felszínen mutatnak meg. A merülés során a búvárok kizárólag emlékezetből, orientációs információk nélkül próbálnak navigálni. Erős sodrásnál ez azt jelenti, hogy a búvár szó szerint vakon, tapogatózva közelíti meg az ismeretlen objektumokat, ami lassúvá és életveszélyessé teszi a mentést. Ahhoz, hogy biztonságosan és hatékonyan végezzenek mentési munkálatokat, szükség van arra, hogy a búvár folyamatos, valós idejű vizuális információt kapjon a környezetéről a saját helyzete és orientációja alapján.

Virtuális valóság a búvárok szolgálatában

Ekkor lépnek képbe a virtuális valóság (VR) és kiterjesztett valóság (AR) technológiái. Az ITK búvárprojektje egy olyan AR-szemüveg kifejlesztésén dolgozik, amely a búvár számára valós időben, a szonáradatokból generált 3D-képet vetít a látóterébe. Így a búvár úgy érzékeli, mintha egy virtuális térkép venné körül, ami kiegészíti a valóságot – így egy kiterjesztettvalóság-élmény jön létre. Mivel a víz alatti látvány sokszor nem illeszkedik a virtuális információkhoz (hiszen a búvár szeme előtt gyakran csak szürke homály van), a rendszer egy teljes, pontfelhőalapú térképet jelenít meg, amely térben pontosan illeszkedik a valódi objektumokhoz. Ha például a roncs egy darabja karnyújtásnyira van a búvár előtt, a virtuális kijelzőn is ugyanott, megfelelő távolságban és perspektívában fog látszani. Ráadásul a megjelenítés követi a búvár mozgását: ha elfordítja a fejét vagy sodródik, a 3D-térkép ennek megfelelően frissül.

Hogyan lesz a homályos szonárjelekből éles, értelmezhető kép? A válasz a mesterséges intelligencia segítségében rejlik. A projekt során a kutatók neurális hálózatokat tanítanak be, jó látási viszonyok között rögzített adatokkal: olyan víz alatti környezetben gyűjtöttek mintákat, ahol a szonárfelvételek valódi kameraállóképekkel párosultak. A gépi tanuló algoritmus így megtanulja, hogyan „néz ki” a szonár által feltérképezett világ, és később, amikor a búvár már csak a szonár pontfelhőadataira támaszkodhat, képes pótolni a hiányos információkat. A neurális hálózat elvileg képes akár fotorealisztikus képpé alakítani a szonárjeleket, mintha a búvár valódi kameraképet látna maga körül. Más szóval, a mesterséges intelligencia segítségével a láthatatlan láthatóvá válik: még a zavaros vízben is képes megmutatni a rejtőző roncsokat és tereptárgyakat.

A fejlesztés során az ITK csapata kiemelt figyelmet fordít a gyakorlati használhatóságra. Olyan kis méretű, könnyen kezelhető eszközöket terveznek, amelyek nem akadályozzák a búvár mozgását. A búvárokkal folytatott konzultációk eredményeként arra jutottak, hogy a navigációs segítség akkor hatékony, ha egyszerű és megbízható. Ennek megfelelően olyan hordozható szonárokat és ultrahangos érzékelőket tesztelnek, amelyeket magukkal vihetnek, és amelyek pontos információkat adnak a környezetről. A projekt egyik első eredménye egy olyan módszer, amellyel a víz alatti objektumok térbeli képe rekonstruálhatóvá válik – még jobban segítve a búvárok tájékozódását. A csapat emellett egy fejlett szimulációs környezetet is létrehozott a laborban, amely lehetővé teszi a szonártechnológia és a vizualizációs megoldások folyamatos fejlesztését és finomhangolását.

Orvosi diagnosztika és pontfelhőalapú vizualizáció

A fejlesztők nemcsak a víz alatti mentés során alkalmazzák ezt a technológiát: az orvostudományban is kamatoztatták a pontfelhőalapú vizualizációt. Egy olyan rendszert dolgoztak ki orvosokkal, amely segít a daganatok pontos helyzetének meghatározásában a műtétek során. Ez bizonyítja, hogy a pontfelhőalapú vizualizáció és a kiterjesztett valóság más területeken is óriási potenciált rejt.

A mesterséges intelligencia további előnye, hogy értelmezhetővé és intuitívvá teszi a nyers műszaki adatokat. A bonyolult szenzorjelek – például a szonár visszhangja – olyan formában kerülnek a felhasználó elé, hogy azokat azonnal megértse. A fejlesztők célja, hogy a búvárok munkáját a legmodernebb technológiai megoldásokkal tegyék biztonságosabbá és hatékonyabbá. Az ilyen emberközpontú innováció tökéletesen illeszkedik a Pázmány ITK küldetéséhez, ahol a csúcstechnológia mindig a társadalmi hasznosság és az életvédelmi szempontok szolgálatában áll.

Interdiszciplináris képzés és emberközpontú küldetés

A búvárprojekt csupán egy példa arra, hogyan találkozik az informatika, a mérnöki és az élettudomány a Pázmány ITK falai között. A kar dékánja, Cserey György szerint ez nem véletlen: „Az egyik legfontosabb, hogy interdiszciplináris tudást adunk, aminek még nagyobb szerepe lesz a mesterséges intelligencia szempontjából is.”

Két alapképzés közül választhatnak a felvételizők: mérnökinformatikus és molekuláris bionika mérnöki szak. Az előbbi a modern informatikai és elektronikai ismereteket ötvözi, míg az utóbbi egyedülálló módon kombinálja a biológiát, az orvostudományt és a mérnöki tudományokat. „Ha valaki szereti a biológiát, a matematikát és az informatikát, annak a bionika ideális választás” – vallja a dékán, utalva arra, hogy az ilyen széles látókörű szakemberekre egyre nagyobb szükség lesz.

Az alapképzéseken túlmutatva a Pázmány ITK és a Semmelweis Egyetem közösen indította el az infobionika-mérnöki és az orvosi biotechnológia mesterképzést. Ennek köszönhetően az orvosi biotechnológia MSc-végzőseinek 29 százaléka PhD-képzésben is folytatja a tanulmányait. A kar továbbá számos más mesterképzést kínál, amelyek a legkorszerűbb tudományterületekre összpontosítanak. Kiemelendő a mérnökinformatikus MSc, valamint az IPCVai MSc, amely a Bordeaux-i és Madridi Egyetemmel közösen működő, három diplomát adó nemzetközi program. Továbbá bioinformatika MSc- és kvantummérnöki MSc-képzéseket is indítanak, hogy a hallgatóik specialistákká válhassanak az adatorientált élettudományokban vagy a jövő kvantumtechnológiáiban.

A Pázmány ITK nemcsak magas színvonalú oktatást, hanem egy inspiráló közösséget is kínál. Mivel a kar egy kisebb, családias közeg, így könnyen kialakulnak támogató, baráti közösségek. Az első félévben mentorprogram segíti az új hallgatókat: minden csoporthoz egy tapasztalt oktató kerül, aki személyre szabott konzultációval támogatja a diákokat. „Van pszichológusunk is, aki a diákok rendelkezésére áll, és a dékán is beszélget az első évesekkel” – emeli ki Cserey György a személyre szabott odafigyelés fontosságát.

A hallgatók számára a gólyahétvége és a gólyatábor kínál lehetőséget a közösségénpítésre és a kikapcsolódásra. Az oktatói kar nagy része jelentős külföldi tapasztalattal büszkélkedhet, és jelenleg is világszínvonalú kutatásokban vesz részt. „Nem kell külföldre menni ahhoz, hogy emzetközi tapasztalatot szerzett tanároktól tanulhassanak a hallgatók” – mondja a dékán.

Emberközpontú technológiák és Cybathlon-sikerek

A kar kutatásait és fejlesztéseit áthatja az emberközpontúság: a technológia alkalmazása az emberi élet minőségének javítására. Itt nagy hagyománya van az érzék- vagy mozgásszervi sérülteket segítő technológiák fejlesztésének. „Mi eszközöket és szoftvereket is fejlesztünk, főleg az emberek, az orvosok és az orvoslás megsegítésére” – foglalja össze a kar küldetését Cserey György. Az elmúlt években több ilyen fejlesztésük komoly elismeréseket szerzett. Példaként említhető egy okostelefonos alkalmazás látássérülteknek, amellyel a Pázmány csapata nemzetközi versenyeket nyert. A kar egy másik kutatócsoportja izomstimuláló eszközt fejlesztett a deréktól lebénult betegek számára: elektromos impulzusokkal mozgatva a lábizmokat elérték, hogy a páciensek képesek legyenek biciklizni. További eredményeik között találjuk a 3D-s erőmérő szenzort, amely precízebb méréseket tesz lehetővé például a robotika vagy a rehabilitáció terén, illetve a sejtszintű molekulainterakció-szimulációs rendszert, amely az orvosbiológiában hozott áttörést.

Az ilyen jellegű fejlesztéseket a nemzetközi porondon is számon tartják. A Cybathlon az ETH Zürich szervezésében épp az ilyen emberbarát technológiák világméretű seregszemléje. A csapatoknak itt olyan eszközökkel kell helytállniuk, amelyek segítik a fogyatékkal élőket a mindennapi feladatokban – például robotikus művégtagokkal, agy-számítógép interfészekkel vagy látást segítő rendszerekkel versenyeznek. A Pázmány ITK kutatói és hallgatói az elsők között képviselték Magyarországot a Cybathlonon: már a 2016-os versenyen ott voltak a döntősök között. A legutóbbi alkalommal, 2024-ben három Pázmány-csapat is rajthoz állt, és a látássérülteket segítő kategóriában első helyet értek el. Ezek az eredmények a bizonyítékai annak, hogy a Pázmány ITK innovációi a gyakorlatban is beválnak, és valódi emberek életére vannak pozitív hatással.

Miért izgalmas választás a Pázmány ITK?

A Pázmány ITK-n izgalmas és értékteremtő munka zajlik. A kar kutatói és oktatói élvonalbeli, jövőbe mutató fejlesztéseken dolgoznak, miközben mindig szem előtt tartják, hogy a tudomány végső célja az ember szolgálata. A leendő hallgatók számára ez azt jelenti, hogy lehetőséget kapnak arra, hogy részesei legyenek ennek a folyamatosan fejlődő, inspiráló közösségnek. Az ITK-n nemcsak piacképes tudást szerezhetsz, hanem már az első pillanattól kezdve bekapcsolódhatsz a kutatásokba, a versenyekbe és az innovatív projektekbe. Ha szeretnéd a saját tehetségedet az emberiség javára fordítani, és érdekel az informatika, a mérnöki megoldások, illetve a bionika izgalmas világa, akkor a Pázmány ITK tökéletes választás számodra, ugyanis itt valóban megelevenedik „az innováció élménye és értelme” – hiszen a technológiai újításokkal életeket menthetünk és jobbá tehetjük a világot.

Ez a cikk eredetileg az UNI in&out 2025 Innováció kiadványában jelent meg.

Támogatott tartalom (x)