ÉLMÉNYBESZÁMOLÓ

Három hónap a Max Planck Kutatóintézetben

HEGEDÛS RAMÓN
Bolyai János Gyakorló Általános Iskola és Gimnázium, Szombathely

A tavalyi szeptemberi iskolakezdés számomra egészen más volt, mint az eddigiek. Nem az újabb (tantárgyi) megpróbáltatásokra való felkészülés vagy az iskolához való szünet utáni visszaszokás gondolata töltött el, ugyanis mindössze az elsõ két hétben voltam jelen. Az elkövetkezendõ három hónapban a németországi Tübingenben ismertem meg egy más életet és szereztem sok új tapasztalatot. Betekintést nyertem és részt is vettem a Max Planck Kutatóintézet biokibernetika részlegének (eredeti nevén: Max Planck Institut für Biologische Kybernetik) munkájában.

  De hogyan juthattam ilyen lehetõséghez? A Természet Világa rendszeres olvasói tudják, hogy a lapban minden évben megjelenik egy felhívás, melyben több pályázati lehetõséget hirdetnek meg középiskolás tanulók számára. Köztük van a Biofizika–biokibernetikai különdíj, amelyet 1996-ban és 1997-ben is megpályáztam egy-egy dolgozattal és mindkét alkalommal a második díjat sikerült megnyernem. A díj kitûzõje a magyar származású Varjú Dezsõ professzor, aki a tübingeni egyetem (Eberhard-Karls Universität) biokibernetikai tanszékének nyugalmazott vezetõje. A tavalyi eredményhirdetésen személyesen tõle vehettem át a második helyért járó jutalmat. Nem sokkal ezután biológiatanárom, Baranyai József javaslatára közösen levelet írtunk a professzor úrnak, amelyben megkérdeztük, lenne-e arra lehetõség, hogy a nyár folyamán 3-4 hétre Tübingenbe látogathassak és megismerhessem a nála folyó kutatásokat. A professzor úr nagyon szívélyesen és segítõkészen fogadta érdeklõdésünket. Tudatta ugyanakkor, hogy a tanszéken sajnos alig van kutatás, mivelhogy õt nem sokkal azelõtt nyugdíjazták és utód még nincs. Ellenben ajánlott egy másik lehetõséget. Látogatást tehetnék a Max Planck Kutatóintézetben, ahol õ korábban tíz évig dolgozott, ott ugyanis sokrétû kutatás folyik. Ehhez azonban, mint kiderült, 3-4 hét nem lett volna elég; az ott dolgozók elvárták, hogy az intézetben ne csupán passzív látogatóként töltsem idõmet, hanem részt is vegyek valamely projectben, továbbá kísérleti személyként tudjanak alkalmazni több kísérletsorozatban. Az ember a “kísérleti személy” kifejezés hallatán elõször nem feltétlenül kellemes dolgokra gondol, sõt, ez akár kifejezetten ijesztõ is lehet. Mindenesetre, amikor a professzor úr elõször írta ezt, én, tanárom, valamint szüleim is, némiképp félreértelmeztük ennek jelentését, de nemsokára kiderült, hogy egyáltalán nem “embertelen” emberkísérletekrõl van szó, hanem pszichofizikaiakról, amelyekben a kísérleti személyeknek például egy számítógép képernyõje elõtt kell különbözõ feladatokat végrehajtani. A kísérlet egy számítógépes program által jön létre: a képernyõn megjelenõ vizuális ingerre kell választ adni billentyûzet, egér vagy más egyéb beviteli eszközön keresztül – azaz szó sincs arról, hogy azok bármiféle fizikai (vagy lelki) károsodást okoznának.

  Mindez ugyan valamelyest távol áll a pályázati dolgozatom témáitól, mégis legalább annyira vonzott, mint az állatok biofizikája (ez utóbbiba is nyerhettem némi betekintést), így örömmel fogadtam el ezt az ajánlatot. Varjú professzor úr folytatta a szervezést, beszélt a kutatóintézet igazgatójával és nemsokára megkaptam a hivatalos meghívást három hónapra. Közölték, milyen feladatokat kell majd elvégeznem, továbbá kaptam írásos anyagot az intézetben folytatott kutatási munkákról is. Elszállásolásom problémáját felvetette a Német–Magyar Társaság helyi, havonta egybegyûlõ törzsasztalán és Prof. Dr. Ernst Grote és felesége felajánlották, hogy náluk lakhatok. (Grote professzor úrról illik tudni, hogy a tübingeni egyetem agysebészeti tanszékének professzora és egyben a Természet Világa diákpályázatában az orvostudományi különdíj kitûzõje.)

  Ami egy ilyen hosszabb, külföldön való tartózkodás anyagi oldalát illeti, nem nehéz belátni, hogy elég sok pénzre van szükség. Varjú Dezsõ professzor úr és felesége, valamint Grote professzor és felesége is rendkívüli mértékben segítettek ebben, a költségek jó részét õk fedezték. Iskolám (Bolyai János Gyakorló Általános Iskola és Gimnázium, Szombathely) is maximálisan támogatott, dr. Iker János igazgató úr a Schneller alapítványon keresztül anyagi segítséget is nyújtott számomra. (Hazaérkezésem után pedig visszakapcsolódhattam az iskolai munkába, osztályomba, tanévet nem kellett halasztanom.)

  A nyár folyamán tanárom szakirodalommal látott el és felkészített a rám váró feladatokra, munkára. A pszichofizika mindeddig nem volt igazán ismert számomra, de mindig is érdekelt az emberi agy mûködése. Lassan elérkezett a szeptember és vele együtt az utazás ideje, minthogy meghívásom szeptember közepétõl december közepéig szólt. A professzor úr és felesége augusztus végén Magyarországra látogattak, és mivel éppen szeptember közepéig tartózkodtak itt, így felajánlották, hogy velük utazzak ki Németországba, ami szeptember 14-én megtörtént.

  Tübingen 80 000 lakosú egyetemi város Baden-Württemberg tartományban, Stuttgarttól 40 km-re délre. Öt kisebb dombon és a köztük lévõ völgyekben terül el és nagyon szép táj veszi kerül – a távolban a Schwäbische Alb hegyei láthatók. Mindez és a fogadtatásom már a kezdeteknél nagyon pozitív érzéssel töltött el; ugyan hozzá kellett szoknom az új környezethez, mégsem igényelt sok idõt és okozott problémát, mert (több mint) barátságos emberek segítettek beilleszkedni és megismertetni velem az ottani életet, az intézetben pedig a munkát, amihez rögtön hozzá is teszem: nem csupán a munkát, hanem az ahhoz való hozzáállást, felkészültséget, szervezõkészséget és nem utolsósorban a kikapcsolódást is egyaránt.

  A professzor úr már az odaérkezésem utáni napon elvitt a kutatóintézetbe, ahol találkoztam az igazgatóval (prof. dr. Heinrich Bülthoff) és azzal a projectvezetõvel (dr. Hendrik-Jan van Veen), aki közvetlenül irányította és szervezte munkámat, illetve az intézetben az idõm minél hasznosabb eltöltését. Még aznap délután bemutatta a Virtual Environments Lab-et (“virtuális környzetek laboratórium”, a továbbiakban VE-lab), azt a kis részleget, ahol õ és munkatársai dolgoznak és ahol rám is feladatok vártak. Ezek a feladatok mindenekelõtt a Virtual Tübingen Projectben való részvételt jelentették, ami jelenleg az intézet egyik legfontosabb és legkoncentráltabb kutatási témája. Errõl egy kicsit részletesebben szólok.

  Ahogy a nevében foglaltatik, a project a várossal áll szoros kapcsolatban: Virtuális Tübingen – a cél egy olyan kísérletsorozatot megtervezni és végrehajtani, amelynek segítségével az emberek tájékozódását, ill. tájékozódóképességét lehet vizsgálni egy virtuális városban, de kitûzött cél a mindennemû összehasonlítás végzése a virtuális és valódi környezetben való emberi tájékozódás között is. Ahhoz, hogy a kísérletek alapján minél pontosabb képet kaphassunk ezekrõl, egy valósághû virtuális környezetet kell létrehozni. Így kézenfekvõ (de amint az alábbiakban kiderül, egyáltalán nem egyszerûen kivitelezhetõ) megoldás egy létezõ város, legalábbis egy részének pontos, számítógéppel való háromdimenziós modellezése. A választás Tübingen belvárosára esett, nem csupán azért, mert helyben van, hanem mert a kísérletek szempontjából is kedvez annak felépítése. Nem a hagyományos párhuzamos-merõleges utcastruktúra jellemzõ rá, mint a kutatók által is az erre legjobb példaként felhozott New Yorkra, hanem annál jóval bonyolultabb, így az, aki elõször jár ott, nemritkán el is téved. Az emberek tájékozódóképességét tehát jól próbára lehet tenni, és nemcsak a valóságban, hanem annak virtuális modelljében egyaránt, ha az eléggé pontos. Egyelõre még e modell készítésének fázisában tart a program; eddig csak néhány próbakísérletet végeztek, amelyek alapján arra lehet következtetni, hogy az emberek a virtuális valóságban alapvetõen hasonlóképp tájékozódnak, és ehhez hasonló stratégiát követnek, mint a valós világban, és gyakran azonos jellegû és mértékû hibákat is követnek el egyes iránymeghatározási feladatokban. Nyilvánvalóan különbségek is vannak – a további kísérletekkel ennek okait, hátterét kívánják kutatni.

  A modell készítése immár több mint egy éve tart. A hosszú idõ egyáltalán nem elhanyagoltságból, kevésbé hatékony munkából ered, hanem Tübingen már említett bonyolult szerkezetébõl és a precíz modell elkészítésére való törekvésbõl – pedig “mindössze” a belváros virtuális 3D-s leképzésérõl van szó! Ez összesen kb. 600 építményt jelent, de nem szabad megfeledkezni az utcákról sem. És hogy miért is olyan bonyolult? Az elég rendszertelennek tûnõ útrendszerben sok kanyar tarkítja az utakat, ráadásul szélességük is gyakran, hirtelen változik. A házak úgyszintén nem egyszerû felépítésûek és mellettük vannak más, nagyobb és bonyolultabb építmények is, így pl. a Stifts Kirche, amely bizony egy elég méretes evangélikus templom.

  Az egyik leggyakoribb jellemzõ, ami növeli a házak komplexitását, a nem egy síkba esõ falak: emeletenként az elülsõ fal kijjebb “ugrik” 15–20 cm-t (ui. több száz évvel ezelõtt épült e házak jó része, és a jó helykihasználás érdekében volt erre szükség, úgy, hogy a szekerek el tudjanak menni közöttük az egyébként is szûk utcában. Nagyon érdekes látványt is nyújtanak: míg lent tényleg kellõ szélesség van az egymással szemben levõ házak között, a tetõtéri szintnél már majdnem összeér a két építmény). Ez pl. a modell szempontjából nem elhanyagolható. Érezhetõ lenne a különbség, ha ezek a falak a virtuális Tübingenben már egy síkban lennének, és egyébként is kell kötni más kompromisszumokat a grafikus megvalósítást illetõen; centiméterre pontos (és mellette még elfogadható sebességgel vetíthetõ) modellt alkotni a mai technikával lehetetlenség. Az ilyen apró részletekre pedig nem azért kell nagyon odafigyelni, mert a város lehetõ legpontosabb modelljének elkészítése az elsõdleges cél, hanem mert a tájékozódás szempontjából fontosak, annak ellenére, hogy ezeket a kísérleti személy többnyire nem észleli tudatosan.

  A virtuális rekonstrukcióban vettem részt jómagam is, ami nem mindennapi folyamat és feladat. A fentiek alapján már lehet következtetni arra, hogy komoly technikai és szakmai felkészültséget igényel mindez a kutatóktól. Ami a dolog technikai részét illeti: a VE-Lab-ben egy csúcsteljesítményû grafikus munkaállomás van, egy Silicon Graphics Inc. ONYX2 InfiniteReality számítógép, amely 10 processzorral és 2,5 GB memóriával rendelkezik. Aki a számítástechnikában kellõképpen tájékozott, az tudja, hogy ez sokszoros (százas nagyságrendû) teljesítményt jelent még a mai csúcs PC-khez képest is. A Silicon Graphics név pedig közismerten garancia a legjobb minõségû és leggyorsabb grafikai megoldásokra, márpedig ez esetben épp erre van szükség. A modellezéshez elvileg kisebb teljesítményû gépek is elegendõek lennének, de a valós idejû vetítéshez már korántsem. A VE-Lab-ben ugyanis van egy sötét kivetítõszoba is, félkör alakú vetítõvászonnal, három projektorral és egy ún. virtuális kerékpárral (virtual bike) felszerelve. A kísérletek itt folynak majd, a kerékpárral lehet a virtuális Tübingen utcáit járni, de természetesen más kísérletekben is használják veszik ezt a szobát és eszközt. A vetített kép vízszintesen maximum 180 fokot, függõlegesen 50 fokot foglal a látótérbõl, így megfelelõ megjelenítési sebesség esetén kellõ realisztikus hatást nyújt.

  De hogy is készül el a modell? A házakról és utakról elõször fényképeket kell készíteni több helyrõl és nézetbõl. Ez digitális fényképezõgéppel történik. Ezután egy számítógépes program segítségével a fényképeken azonos pontokat megfeleltetve konstruálható egy vázmodell (wireframe) az adott objektumról. E pontok térbeli helyének minél pontosabb meghatározásával, a pontokat összekötve jönnek létre a házat vagy utat felépítõ poligonok és végül az egész váz. Bonyolultabb építmények esetén akár 50–60 fotóra is szükség van, és ebbõl adódóan a feldolgozás eltarthat 20–30 óráig. És ez még csak egy hozzávetõleges váz, ezután következnek az utómunkálatok, a kézzel való javítás a háromdimenziós szerkezetben. Az utolsó munkafázis az ún. textúrázás. Itt az objektum minden poligonjára egy textúrát, képet “húznak rá”, amelyekhez újabb jó minõségû fényképek kellenek. Ez biztosítja a modell közel fotorealisztikus mivoltát. Ezután még hátra van a házak, utak, egyéb objektumok egyetlen közös modellbe való szerkesztése, hogy azok egymáshoz képest úgy helyezkedjenek el, mint a valóságban. A végzendõ kísérletek szempontjából további elõny, hogy ezeket a pozíciókat szándékosan máshogy is meg lehet határozni, így pl. tanulmányozható, hogy egy, a Tübingen belvárosát jól ismerõ ember hogyan viselkedik és tájékozódik abban a virtuális Tübingenben, amely némi eltérést mutat az eredetihez képest. Egyáltalán, észreveszi-e a változást?

  Ezenkívül kísérletekben is részt vettem mint kísérleti személy. Volt módom egy másik virtuális városban biciklizni (a neve Hexatown, amelynek útrendszere hatszög alakú, a valóságban nem létezik): egyik célponttól a másikig meg kellett találnom a legrövidebb utat. De tárgy- és arcfelismerési (object and face recognition) kísérletekben is részt vettem. Mindamellett számomra nem csupán kísérleti személynek lenni volt érdekes, hanem foglalkoztatott a kísérletsorozat célja, eredményeinek összessége és az ebbõl felállítható elméletek, következtetések, netán újabb felvetõdõ kérdések. Egyre több kísérletben való részvétellel azt is végig tudtam követni, hogyan lehet egy kísérletet létrehozni, és mely részletekre kell különösen odafigyelni. Egyáltalán nem egyszerû, hiszen a kutatók nem élettelen tárgyakkal, hanem emberekkel kísérleteznek. Így elõfordul, hogy egy több hónapon át fejlesztett program végre elérkezik abba a stádiumba, hogy lehet vele próbakísérleteket végezni és ezek után kiderül, hogy még komoly változtatásokra van szükség a kitûzött cél érdekében. Ezek egy-egy újabb hónapot vehetnek igénybe. Az egyik legnehezebb dolog az ember egy vagy több adott stratégiára való hajlamosságát vizsgálni egy bizonyos feladat esetén, hiszen hogyan lehetünk biztosak abban, hogy a kísérleti személy csupán az általunk meghatározott stratégiák közül választ? Lehet, hogy teljesen mást, amire a kutató nem is gondol. Vagyis elég nehéz optimálisan korlátozni az emberi teljesítõképességet, hogy a kapott eredmények valóban az eredeti célt szolgálják, mert lehet ugyan megszorításokat tenni a kísérlet programjában, ám a túlzott korlátozás ugyancsak torzít az eredményeken. Ezek a tapasztalatok nagyon tanulságosak, és jómagam szembesültem is nehézségekkel, mert vállalkoztam arra, hogy megtervezzek egy rövid, saját kísérletet.

  A kutatómunka, ill. a kutatóintézeti élet szerves részét képezik az elõadások. Egyrészt a minden kedden megrendezendõ ún. Labmeetingen legalább egy kutató a biokibernetikai részlegbõl bemutatja munkáját, ismerteti tárgyát, célját, módszerét, addig elért eredményeit, a levont következtetéseket és a jövõbeli elképzeléseit. Ilyen módon szinte a legtöbb környezetemben lévõ ember munkáját legalább nagy vonalakban volt szerencsém megismerni, többeknél pedig mélyebb részleteit is, minthogy részt vettem kísérleteikben. Egy nagyobb szabású elõadássorozat az intézet és az egyetem által közösen szervezett (korábban az egyetemen tartott) Neurokolloqium, amelyet kéthetente egyszer tartanak meg, és ez már az egész intézet számára nyitott (hiszen nemcsak biokibernetikai, hanem még egyéb más részlegek is vannak, nyilván több, különbözõ épületben). Itt neurobiológiai elõadások tekinthetõk meg és az intézet kutatói mellett belföldi vagy külföldi vendégek is elõadnak. Ezenkívül vannak még más rendszeresen megszervezett és rendkívüli elõadások, összességében tehát hetente legalább kettõ, a témák pedig változatosak, eltérõek; érdemes õket látogatni.

  További tapasztalatszerzésre is volt alkalmam. Varjú Dezsõ professzor úr elvitt az egyetem biokibernetikai tanszékére, ahol láthattam a kacsafarkú szenderlepkéket, amelyek az ott folyó jelenlegi kutatás tárgyai, ill. néhány érdekes felépítésû és elvû munkaeszközt is, többek között a “spangenglobus”-t, amelyrõl jelent már meg cikk a Természet Világa 1994. szeptemberi számában Mi a “Spangenglobus”? címmel. Ebben Varjú professzor úr ismerteti az eszközt és felhasználásának elõnyeit. Ugyanebben az épületben dolgozik Prof. Schnitzler munkacsoportja, megismerhettem az õ munkájukat is. ’k jórészt a denevérek tájékozódásával, zsákmányszerzésével, ezek fizikai és biológiai hátterével foglalkoznak és mivel a földön több száz denevérfaj létezik, a különbözõ fajok pedig eltérõ módon tájékozódnak, így ez egy hosszú távú kutatás. A csoport gyakran látogat a világ különbözõ pontjaira, hogy helyben (is) végezhessenek kísérleteket. Emellett vizsgálják a patkányok félelmi reakcióját is. Az egyetem egy másik tanszéken Dr. Schaeffel kutatásaiba pillanthattam bele. ’ és csoportja arra keresik a választ, hogy milyen hatásra jön létre a szem növekedése, milyen kémiai anyagok befolyásolják azt és hogyan lehet a rövidlátás kifejlõdését megelõzni (a szem túlzott növekedése, pontosabban meghosszabbodása okozza a rövidlátást). A kísérleteket csibéken végzik.

  A professzor úr még a Max Planck Kutatóintézetben is elvitt egy-egy másik részlegbe, prof. Logothetishez és Axel Borsthoz. Elõbbi kutatócsoportja majmokon végez pszichofizikai kísérleteket; viszont õk fiziológiailag vizsgálják az állatok reakcióit. Agyukba elektródák csoportját ültetik be (az agyban nincsenek érzõ idegsejtek, ezért az elektródák ott egyáltalán nem okoznak fájdalmat, ugyanakkor a beültetéskor az állatokat el kell kábítani, mivel a fejbõrben és az agyhártyában vannak ilyen sejtek). A kísérletek folyamán az ezeken keresztül érkezõ elektromos jeleket, vagyis egy adott agyterület neuronjainak aktivitását vizsgálják. Mindehhez rendkívül korszerû technológia áll rendelkezésre, több eszközt maga prof. Logothetis fejlesztett ki, ugyanakkor szakképzett állatorvosokra és aneszteziológusokra is szükség van. Kellõ gondot fordítanak a majmokkal való emberséges bánásmódra is, hogy a lehetõ legkevesebb fizikai és lelki fájdalmat okozzák nekik. Ugyan az ottani állatvédõk nagyon tiltakoznak mindez ellen. Érveik hamis tényekre alapulnak és így elfogadhatatlanok. Saját magam is láthattam, hogy az állatok számára rendkívül barátságos környezetet teremtettek és a kísérletek sem jártak azok pusztulásával vagy bárminemû sérüléssel, ellenben hasznos célul szolgálnak az agy mûködésének megismerését illetõen. Az Axel Borst vezette kutatócsoport legyekkel foglalkozik, ingerületátvivõ anyagok terjedését vizsgálják a legyek idegsejtjeiben.

  A munka és a tudományos tapasztalatszerzés mellett azonban a kikapcsolódás sem nélkülözhetõ. Hétvégenként gyakran vitt el kirándulni Varjú Dezsõ professzor úr és felesége. Nagyon emlékezetes marad számomra a fekete-erdei táj, Freiburg, a Titisee, a furtwangeni óramúzeum, a tribergi vízesés, a hochenentringeni kilátó, a Hohenzollern-vár és még más egyéb nevezetességek. Grote professzor és felesége ugyancsak több érdekes helyre vittek el. De volt szerencsém megismerni a professzor úr ottani magyar ismerõseit és barátait is, az õ és felesége által rendezett kerti partin és más közös vacsorák alkalmával. Az intézetben sem hanyagolják el az ilyesfajta összejöveteleket, jó idõben gyakran rendeznek grillpartikat, de közösen ünnepeltük az egyik kutató doktori címének megszerzését is. Nagyon kellemes légkört teremtett az ottani társaság és erre a légkörre bizony szükség van a kutatók közötti kooperációkban is.

  Három, eseményekben és tapasztalatokban gazdag hónapot töltöttem el Tübingenben és mindez megerõsített abban a tudatban, hogy a jövõben kutatói pályára lépjek, legyen az akár a biokibernetika, akár más. De mindenekelõtt köszönettel tartozom Varjú Dezsõ professzor úrnak. Neki szavakkal nem is lehet ezt megköszönni; feleségének, a Grote házaspárnak, tanáromnak, Baranyai Józsefnek, iskolám igazgatójának, dr. Iker Jánosnak, a Max Planck Kutatóintézet kutatóinak és a Természet Világának, hiszen ha nincs a pályázati felhívás, akkor ez az út sem jöhetett volna létre. Varjú professzor úr már több magyar fiatal számára nyújtott segítséget és hívta meg õket Tübingenbe. Ez engem is arra ösztönöz, hogy ha majdan hasonló lehetõségem lesz rá, én is hasonlóképp támogassam a fiatal tehetségeket. Másrészt viszont a Max Planck Kutatóintézet példája azt mutatja számomra, igenis szükség van arra itthon is, hogy a kutatásba és az oktatásba is minél több pénzt fektessenek.

  Aki az intézetben folyó kutatásokról szeretne némi információt kapni, az látogasson el a http://www.kyb.tuebingen.mpg.de címre az interneten.


Természet Világa, 130. évf. 7. sz. 1999. július, CVIII–CX. o.
http://www.kfki.hu/chemonet/TermVil/ 
http://www.ch.bme.hu/chemonet/TermVil/ 


Vissza a tartalomjegyzékhez