Sistema ziberfisikoak

Josu Jugo

Sistema fisiko zibernetikoak edo sistema ziberfisikoak gero eta garatuagoak daude eta hainbat arlotan erabiltzen dira. Baina zer ote dira sistema ziberfisikoak edo ziberfisika? Oso ohikoa da ziberespazio delako terminoa, konputagailua bera eta konputagailuen arteko komunikazioa islatzen dituena; bestetik badugu ziborg hitza, zientzia-fikzioarekin lotuagoa. Azken hau, berez sistema ziberfisikoekin harremanetan dago, ziborg hitzaren esanahia bizidun zibernetikoa baita.

Sistema fisiko zibernetikoak edo sistema ziberfisikoak gero eta garatuagoak daude eta hainbat arlotan erabiltzen dira. Baina zer ote dira sistema ziberfisikoak edo ziberfisika? Oso ohikoa da ziberespazio delako terminoa, konputagailua bera eta konputagailuen arteko komunikazioa islatzen dituena; bestetik badugu ziborg hitza, zientzia-fikzioarekin lotuagoa. Azken hau, berez sistema ziberfisikoekin harremanetan dago, ziborg hitzaren esanahia bizidun zibernetikoa baita. Argi dago ziberespazio eta zibernetika hitzek jatorri bera dutela; antzinako grezierazko kybernētēs hitzetik datoz, gobernadore edo pilotu esanahia daukatela; bere erabilera modernoa Ampereri zor diogu eta, batez ere, Wieneri. Azken honek, bere “Cybernetics” izeneko liburuan, bizidun eta makinen arteko komunikazio eta kontrolaren azterketari zibernetika deritzo. Gaur egun, zibernetikak kontrol sistemak ikertzen du eta bai informazioaren berrelikaduraren erabilpena ere. Sistema ziberfisikoak pausu bat haratago doaz, sistema zibernetiko eta sistema fisikoen arteko erlazioa eta komunikazioa landuz. Adibidez, ziberfisikan lortutako aurrerapenek aplikazio esparru zabala dute robotikan.

Natura eta makinen arteko komunikazio hobe baten bila

Sistema ziberfisikoak ikuspuntu teknikotik erronka handia dira, sistema heterogeneoak direlako, eta batera aztertu behar direlako halabeharrez konputazio ereduak, sistema fisikoak -biofisikoak barne-, komunikazio sistemak, eta haien guztien arteko elkarrekintza. Orokorrean, ereduztapena funtsezkoa da egungo sistemen azterketan eta diseinuan, eta sistema ziberfisikoen ereduztapen lan horretan batera landu behar dira sistema jarraituak eta diskretuak, hau da, hibridoak.

Konputazioaren aldetik, ziberfisikan kontuan hartu behar dira sistema konkurrenteak, eta askotan paraleloak, eta funtsezkoa da denborak era esplizituan parte hartzea, zeren sistema fisikoak denbora errealeko sistemak baitira. Informatika arloan, denbora errealeko sistemak oso hedatuak daude eta haien inguruan, lan handia egin da bai teoria aldetik bai praktika aldetik ere. Esparru horretan, denbora-limiteak zorrotz betetzea da ezaugarri nagusia. Guk erabili ohi ditugun sistema informatikoek ez dute betetzen baldintza hori eta sistema bereziak erabili behar dira. Baina, denbora errealeko baldintzak betetzeaz gain, sistema ziberfisikoekin lan egiteko konputazio eredu berriak garatu behar dira, sistema hauen azterketa eta diseinua hobea lortuko badugu. Etorkizuneko aplikazio berriak, konplexuagoak eta hobeak, konputazio eredu horietaz baliatuko dira.

Baina hor ez da amaitzen lana. Sistema ziberfisikoak inplementatu egin behar dira eta aplikatu behar den tokian txertatu behar dira. Egun, elektronikan oinarritzen dira gehien zabaldu diren teknologiak, kontrol digitalen bitartez egiten direnak. Bestalde, konputazio sistemek eta sistema fisikoek (edo biologikoek, kimikoek, …) informazioa trukatu behar dute elkarrekin. Lan horretan, funtsezkoa da sentsore eta eragingailu egokiak garatzea. Berez, sentsore eta eragingailuen arloan azken urteetan erabateko iraultza egon da, bai automozio bai telefonia eta joko elektronikoen esparruen eskutik. Halere, hurrengo urteetan are garapen handiagoa espero dezakegu, eta agian lorpen ikusgarriak gertatuko dira.

Tresna horiekin batera, aplikazio jakin bati dagokion informazioa gehitu behar da: fisika, kimika, biologia, medikuntza … Zientzia eta teknologiaren arteko elkarlana behar-beharrezkoa da beraz.

Konplexutasunaz konplexutasuna, sistema ziberfisiko ugari garatu dira, hainbat aplikazio esparrutan: besteak beste, molekulen dinamikaren kontrola laserren bitartez, kaos-kontrola, hainbat transizio-fase dituzten erreakzio kimikoen kontrola. Baina aplikazio azpimagarrienak errobotikaren eskutik datoz, sistema artifizialak gizakien portaera erreplikatzeko aspaldiko nahiari jarraituz. Egun, robotak nonahi daude, eta eginkizun oso korapilatsuak egiteko gauza dira, piano jotzea, eskailerak igotzea edo dantzatzea, kasu. Era berean, biozibernetika garatuta dago, izaki bizidunak eta konputazio sistema elektronikoak uztartuz hainbat aplikaziotan.

Horrelako garapenetan buru-belarri ari da Estatu Batuetako Johns Hopkins unibertsitateko fisika aplikatuaren laborategia, DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) erakundearen bidez finantzatuta. Adibidez, proiektu batean hurrengo beso bionikoen diseinua egin nahi dute, besoak burmuinarekin zuzenean kableatzea izanik helburu, horrela, mugimenduen kontrola eta ukimen-sentsazioa ahalbidetzeko asmoa dute.

Zientzia eta teknologiatik harago, badaude aztertu beharreko arlo etikoak ere. Industrian edo medikuntzan garrantzitsuak diren hainbat aplikazio garatu dira. Oso interesgarriak dira, adibidez, aipatutako beso edo hanka bionikoak, istripu baten ondorioz galdutakoak ordezkatzeko aukera emango dutenak. Baina, azken aldian, terrorismoaren kontrako gerraren harian, beste aplikazio ugari agertu dira, industria militarraren eskutik. Droneak, hau da, gidaririk gabeko hegazkinak dira egungo adibiderik aipagarrienak, baina bidean daude beste ideiak batzuk ere aurrekoaren ildo beretik: gidarik gabeko tankeak edo, harrigarriago, gudariak ere. Azken hau bereziki kezkagarria da: robot armadunak, arerio nor den erabakitzeko ahalmena dutenak. Hollywoodeko film batetik ateratako ideiak dirudite, baina egun garatzen ari diren teknologiek posible egingo dute hori, oso urrun ez dagoen etorkizun batean. Oraingoz, aurrerapen handia egina dutela pentsatuko lukete, lortuko balituzte avatar direlakoen antzerako robotak, gizaki batek urrunetik gidatuak.

Ondorioz, badirudi sistema ziberfisikoak lorpen itxaropentsuen iturria izango direla etorkizunean, baina, aldi berean, gizarte zibila argi ibili beharko da aplikazio militarrekin, ez baditugu errealitate bilakatuta aurkitu nahi orain arte filmetan baizik ikusten ez genituen eszenatokiak.

Egileaz: Josu Jugo EHUko Elektrizitatea eta Elektronika saileko irakaslea da.