Η Καθηγήτρια Πληροφορικής και Εμβιομηχανικής της Έδρας Noah Harding του Πανεπιστημίου Rice, στο Χιούστον του Τέξας, Λυδία Καβράκη εξελέγη πρόσφατα στην Εθνική Ακαδημία Μηχανικών (National Academy of Enginnering, NAE) των ΗΠΑ, που μια από τις υψηλότερες διακρίσεις που απονέμονται σε μηχανικό. Η επιστήμονας διακρίθηκε για την εργασία της στην «ανάπτυξη τυχαιοποιημένων αλγορίθμων σχεδιασμού κίνησης για τη ρομποτική και τις εμπνευσμένες από τη ρομποτική μεθόδους στη βιοϊατρική».
Η κα. Καβράκη είναι επίσης καθηγήτρια δομικής και υπολογιστικής βιολογίας και μοριακής βιοφυσικής στο Baylor College of Medicine και επικεφαλής του Ινστιτούτου Ken Kennedy στο πανεπιστήμιο Rice, αποστολή του οποίου είναι να επιλύει παγκόσμιες προκλήσεις ενισχύοντας τη συνεργατική έρευνα και την καινοτομία στην τεχνητή νοημοσύνη (AI) και στους υπολογιστές.
«Είναι απίστευτη τιμή να συμμετέχω σε αυτήν την κοινότητα και αυτή η αναγνώριση είναι απόδειξη της αφοσίωσης των φοιτητών και των συνεργατών μου που έχουν εργαστεί δίπλα μου για να ξεπεράσουν τα όρια της ρομποτικής και της υπολογιστικής βιοϊατρικής», σχολιάζει σε ανακοίνωση του πανεπιστημίου Rice η κα. Καβράκη. «Ανυπομονώ να συνεχίσουμε τη δουλειά μας για την ανάπτυξη ευφυών συστημάτων που ωφελούν την κοινωνία».
ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ
Η εκλογή της Δρα Καβράκη στην Εθνική Ακαδημία Μηχανικών των ΗΠΑ αναγνωρίζει τον μετασχηματιστικό αντίκτυπο της δουλειάς της στη ρομποτική, όπου η ανάπτυξη αλγορίθμων σχεδιασμού κίνησης βάσει δειγματοληψίας και ειδικότερα του πιθανοτικού χάρτη πορείας, μιας μεθόδου για τη σχεδίαση κίνησης ρομπότ και ανάλυσης βιομοριακών παραμέτρων, έχει φέρει ‘επανάσταση’ στο πεδίο μειώνοντας τους χρόνους προγραμματισμού των ρομπότ από λίγα λεπτά σε ένα μικρό κλάσμα του δευτερολέπτου. Αυτό το έργο αποτελεί τη βάση του οράματος της κυρίας Καβράκη για έναν κόσμο όπου «τα ρομπότ μπορούν να εργάζονται με ασφάλεια και απρόσκοπτα δίπλα στους ανθρώπους», ανοίγοντας νέα σύνορα στη συνεργασία ανθρώπου-ρομπότ, από τον βιομηχανικό αυτοματισμό μέχρι την εξερεύνηση του διαστήματος και τη ρομποτική χειρουργική.
Σχεδιάζοντας διαδρομές για τα ρομπότ
Οι ρομποτικές συσκευές γίνονται σταθερά σημαντικό μέρος της καθημερινότητάς μας. Τα ρομπότ έρευνας και διάσωσης, τα χειρουργικά ρομπότ ή ακόμη και τα αυτόνομα οχήματα είναι παραδείγματα ρομποτικής που γνωρίζουμε οι περισσότεροι από εμάς. Η αποτελεσματική εύρεση μονοπατιών (σχεδίων κίνησης) για τέτοια ρομπότ είναι κρίσιμη για μια σειρά από εφαρμογές του πραγματικού κόσμου. Για παράδειγμα, σε αστικές εγκαταστάσεις έρευνας και διάσωσης, ένα μικρό ρομπότ μπορεί να χρειαστεί να βρει μονοπάτια μέσα από ερείπια ή κτίρια υπό κατάρρευση για να εντοπίσει επιζώντες. Ο σχεδιασμός κίνησης παίζει επίσης έναν ολοένα και πιο σημαντικό ρόλο και στη ρομποτική χειρουργική. Για παράδειγμα, πριν εισαχθεί μια εύκαμπτη βελόνα ή πριν γίνει μια τομή σε έναν ιστό, μπορεί να υπολογιστεί μια διαδρομή του ρομποτικού συστήματος που ελαχιστοποιεί τις πιθανότητες βλάβης ζωτικών οργάνων.
Γενικότερα, ο σχεδιασμός κίνησης έγκειται στην εύρεση μιας συνεχούς διαδρομής που συνδέει μια δεδομένη κατάσταση-αφετηρία ενός ρομποτικού συστήματος με μια δεδομένη περιοχή-στόχο, έτσι ώστε αυτή η διαδρομή να ικανοποιεί ένα σύνολο περιορισμών (π.χ. αποφυγή σύγκρουσης, περιορισμένες δυνάμεις, περιορισμένη επιτάχυνση). Και εδώ ακριβώς έγκειται μια από τις σημαντικότερες συνεισφορές της Ελληνίδας καθηγήτριας με το Open Motion Planning Library (OMPL), που αναπτύχθηκε και συντηρείται από το εργαστήριό της από το 2008, ως ένα ουσιαστικό εργαλείο που ενσωματώνεται σε συστήματα λογισμικού, τα οποία χρησιμοποιούνται σε βιομηχανικές, σε διαστημικές και σε ιατρικές εφαρμογές.
Πρόκειται για μια βιβλιοθήκη λογισμικού ανοιχτού κώδικα για προγραμματισμό κίνησης, που έχει αναπτυχθεί με τρόπο που επιτρέπει στον χρήστη να επιλύει εύκολα μια ποικιλία σύνθετων προβλημάτων σχεδιασμού κίνησης. Το OMPL διευκολύνει την προσθήκη νέων αλγορίθμων σχεδιασμού κίνησης και μπορεί να συνδεθεί εύκολα με άλλα στοιχεία λογισμικού. Επιπλέον, έχει σχεδιαστεί με τρόπο που διευκολύνει τις συνεισφορές από άλλους ερευνητές σχεδιασμού κίνησης και παρέχει δυνατότητες συγκριτικής αξιολόγησης.
Φτάνοντας μέχρι τη NASA
Η συνεισφορά της Δρα Καβράκη δεν σταματά εδώ. Μέσα στο Kavraki Lab η ίδια μαζί με τους συνεργάτες της ανέπτυξαν στο παρελθόν ένα πλαίσιο σχεδιασμού κίνησης για το ανθρωποειδές ρομπότ Robonaut 2 της NASA, το οποίο είναι ανοιχτού κώδικα στη Βιβλιοθήκη Open Motion Plan (OMPL). Πριν το Robonaut επισκευαστεί και επιστρέψει στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό οι επιστήμονες είχαν καταλήξει στους τύπους εργασιών που ήθελαν να κάνει, ώστε αυτό να μπορεί να τις επιτελέσει όσο το δυνατόν πιο αυτόνομα, χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση.
Το εργαστήριο της κας Καβράκη, σε συνεργασία με την ομάδα R2 της NASA, ανέπτυξαν το σύστημα σχεδιασμού κίνησης και το θεωρητικό πλαίσιο που ήταν απαραίτητα για να εκτελέσει ένα περίπλοκο, ανθρωποειδές ρομπότ όπως το R2 ουσιαστικές ενέργειες, όπως το να σκαρφαλώνει σε χειρολισθήρες ή να χειρίζεται εργαλεία εξοπλισμό και διάφορους μηχανισμούς.
Αλλά και στη βιοϊατρική, τα υπολογιστικά εργαλεία της κας. Καβράκη παρέχουν υπερσύγχρονη υποστήριξη σε κλινικούς γιατρούς και σε μονάδες υγείας, συμπεριλαμβανομένου του Κέντρου Καρκίνου MD Anderson του Πανεπιστημίου του Τέξας, όπου το εργαλείο APE-Gen που ανέπτυξε καθοδηγεί την εξατομικευμένη ανοσοθεραπεία. Πέρα από την έρευνά της, η Δρ Καβράκη είναι επίσης αφοσιωμένη μέντορας και ηγέτης στο ερευνητικό πεδίο της. Επιπλέον, καινοτομεί στη τεχνητή νοημοσύνη με γνώμονα τη δεοντολογία, όπως είναι εμφανής στην αντιμετώπιση της μεροληψίας στα δεδομένα και τα μοντέλα μηχανικής μάθησης για ανοσοθεραπεία που αναπτύσσει, αλλά και στις ανησυχίες της για το απόρρητο που σχετίζεται με ρομπότ που λειτουργούν σε ανθρώπινα περιβάλλοντα.
Η κα. Καβράκη, μέλος της Εθνικής Ακαδημίας Ιατρικής και της Αμερικανικής Ακαδημίας Τεχνών και Επιστημών των ΗΠΑ, έχει λάβει πολλά βραβεία και διακρίσεις, συμπεριλαμβανομένης της αναγνώρισης ως υποτρόφου της Αμερικανικής Ένωσης για την Προώθηση της Επιστήμης, της Ένωσης για την Προώθηση της Τεχνητής Νοημοσύνης και του Αμερικανικού Ινστιτούτου Ιατρικής και Βιολογικής Μηχανικής. Έχει συγγράψει περισσότερες από 400 ερευνητικές εργασίες και ένα εγχειρίδιο ρομποτικής. Κατά τη διάρκεια της θητείας της στο πανεπιστήμιο Rice, έχει καθοδηγήσει περισσότερους από 30 διδακτορικούς φοιτητές και 20 μεταδιδακτορικούς, ενώ έχει επιβλέψει περισσότερους από 100 προπτυχιακούς σε ερευνητικά προγράμματα.
Η Ελληνίδα επιστήμονας είναι μεταξύ των 128 νέων μελών των ΗΠΑ και των 22 διεθνών μελών που εκλέχθηκαν στην τάξη 2025 της NAE. Τα νεοεκλεγέντα μέλη θα εισαχθούν επίσημα στην ένωση κατά την ετήσια συνεδρίαση της NAE στις 5 Οκτωβρίου 2025.
