Jak daleko je to do vzdálené galaxie?

Na začátek jedno zklamání, byť ne nečekané. Jednu zcela základní a nezbytnou dějovou ingredienci Hvězdných válek (a řady dalších sci-fi děl) si dnes věda ani netroufá začít napodobovat – cestování nadsvětelnou rychlostí. Některé teoretické výpočty sice podle malé části fyziků naznačují jakousi možnost překročení limity rychlosti světla, ale drtivá většina fyzikální veřejnosti je jednoduše považuje za chybné.

Druhou nejdůležitější věcí ve vesmíru Hvězdných válek jsou světelné meče. Asi vás potěší, že v tomto případě nejsme tak zcela v říši fantazie, i když také zde zatím narážíme na nepřekonatelné obtíže.

Lasery? – Omyl!

Začneme tím, že si položíme otázku, co jsou tyto ikonické zbraně vlastně zač. Můžeme se do otázky pustit vylučujícím způsobem a rovnou si říci, že rozhodně nejde o lasery. Důvodů je několik: laserové čepele by se vzájemně nezastavily a není jasné, jak je ukončit. Lasery vytvářejí v podstatě nekonečný paprsek (přesněji řečeno paprsek, který se postupně rozptýlí či zastaví). V zásadě by tedy „čepel“ musela být zakončena nějakým zrcadlem, které paprsek vrátí zpět. Dalším problémem také je, že by laserová čepel nebyla vidět – laser je v podstatě neviditelný, pokud se nedíváte přímo v ose paprsku (zde tedy de facto do „ústí zbraně“).

Když tedy fyzikové uvažují o tom, jak laserové meče napodobit, obracejí se mnohdy k jiným principům. Nejčastěji se uvádí využití nějakého plazmového zdroje. Velmi horké plazma dokáže přeříznout v podstatě jakýkoliv materiál stejně dobře jako laser a problém „nekonečné“ čepele lze v tomto případě vyřešit mnohem snáze. I když si zatím nikdo nedokáže představit, jak by se plazmová čepel dala reálně vytvořit.

Nejjednodušší řešení říká, že bychom potřebovali nějaký zdroj plazmatu probíhající celou anebo alespoň téměř celou délkou čepele. Představitelné (ale dnes zhola technicky nemožné) by podle optimistů bylo i řešení, ve kterém by elektricky nabité plazma formovalo do tvaru čepele magnetické pole. To je ale technologie zatím převyšující naše možnosti natolik, že nemá smysl vůbec se zabývat detaily.

Plazmový meč by rozhodně nebyl jednoduchým zařízením – musel by zároveň přivádět materiál pro tvorbu plazmatu (nejspíše nějaký plyn) a zároveň dostatek energie na jeho přeměnu v rozžhavené plazma schopné napáchat značné materiální škody. A, poněvadž vzhled je také důležitý, neměli bychom opomenout ani fakt, že „plazmový meč“ by mohl mít v podstatě libovolnou barvu podle toho, jaký plyn by se k tvorbě plazmatu používal.

Hlavním problémem je ale samozřejmě energetický zdroj. Ať už by byl princip zbraně jakýkoliv, rozhodně dnes nevíme, co by ji mohlo pohánět tak, aby dokázala aspoň část toho, co vidíme ve filmech. Fandové Hvězdných válek z řad fyziků vkládají trochu naděje do baterií využívajících nanomateriály, ale ty ve skutečnosti zatím žádnou revoluci v bateriích nezpůsobily. Využití např. nanotrubiček nebo tzv. 2D (planárních) materiálů, jako je grafen (vrstva uhlíku o síle někdy jen jednoho jediného atomu), se sice na první pohled nabízí, ale skutečná realita se zatím „realitě“ sci-fi ani nepřiblížila.

Vše pro zdraví

Nechejme ale chvíli stranou ničivé technologie a věnujme se obecně prospěšnějším věcem. Nejpůsobivější záporná (tedy ne zcela, jak víme) postava první trilogie Hvězdných válek Anakin Skywalker alias Darth Vader získala velkou část své slávy díky svému obleku se (zřejmě) rafinovaným zařízením na podporu dýchání a podle tvůrců také na snižování chronické bolesti z jeho starého zranění. Po prohraném souboji se svým bývalým učitelem rytířem Jedi Obi Wan Kenobim na rozpálené planetě Mustafar jsou jeho plíce chronicky zanícené a zjizvené tak, že nemohou normálně fungovat.

Darth Vaderův hlas i vzhled tak do značné míry určuje pobyt v komoře vyrobené na míru se sníženým tlakem (hypobarické komoře), ve které jeho postižené plíce mohou snáze pracovat. Jde o hodně vylepšenou a podstatně pohodlnější verzi „železných plic“, tedy velkých, imobilních hypobarických komor vyvinutých ve 20. letech 20. století, ve kterých za cenu ztráty mobility přežívaly oběti dětské obrny. (Modernější verze už ostatně mají podobu jakýchsi pevných vest, takže inspirace je více než nápadná.)

Darth Vader je tak zřejmě nejslavnějším příkladem pacienta s plicním postižením na světě. Z pohledu současné medicíny ale léčba prominentního pacienta Říše samozřejmě neprobíhala zcela optimálně, alespoň podle toho, co ví současná věda. Stavba umělých plic je zcela jistě možná, ale dnešní zkušenosti napovídají, že mnohem zajímavější možností by byla skutečná terapie, tedy vyléčení zraněné a poškozené tkáně. Méně náročnou alternativou by mohla být transplantace tkáně.

Další možností je vypěstování náhradního orgánu třeba s pomocí kmenových buněk z těla Dartha Vadera, i když dnes je stále ještě spíše spekulativní. Vědci sice dokážou v laboratořích „popostrčit“ kmenové buňky k tvorbě tělních buněk určitých typů, ale stavba celých orgánů je mnohem náročnější. Musí se například vytvořit vhodná kostra požadovaného tvaru, protože v kádince skutečně trojrozměrnou plící vypěstovat nelze – jednoduše nebude držet tvar. (Tento problém by mohlo změnit třeba pěstování orgánů v mikrogravitaci, o kterém v našem světě spoutaném fyzikálními zákony nic nevíme kvůli cenám dopravy do vesmíru.)

Probíhá také fascinující výzkum dalších možností, jak dodat či zlepšit a zregenerovat lidské tkáně (třeba s pomocí elektrického pole tak trochu v tradici doktora Frankensteina), ale jeho budoucnost je zatím velmi nejasná. Je možné, že se jako slibnější a přínosnější ukáže spíše elektronicko-mechanický přístup, který zvolili autoři Hvězdných válek. Nemyslíme tím jen „železné plíce“ Darth Vadera, ale i náhradní končetiny.

Pomocná ruka

Darth Vader i jeho syn Luke Skywalker musejí po zranění používat umělou mechanicko-elektronickou paži, která byla evidentně spíše vyrobena než vypěstována (oficiálně jde o „mechno-arm“). To může znít jako čirá utopie, ale podobné výrobky se dnes zkoušejí v několika laboratořích světa. Na rozdíl od své „předlohy“ rozhodně nepodávají lepší výkony než původní paže, jsou méně přesné i citlivé, ale i tak jsou jejich výkony hodné pozornosti.

Vlastnosti těchto umělých končetin se navíc stále zlepšují. Na začátku roku 2016 se například objevila vědecká práce popisující nový typ umělé kůže, která dokáže napodobit všechny naše smysly, včetně hmatu či vnímání teploty, a dokáže je zprostředkovat lidskému nervovému systému ve formě „srozumitelných“ elektrických signálů.

Například agentura DARPA ve spolupráci s několika výzkumnými týmy a techniky, včetně autora vozítka Segway Deana Kamena, pracuje na umělé paži DEKA, kterou někdy nazývá přímo „Lukeova ruka“ – samozřejmě podle Lukea Skywalkera. Primární využití by měla najít v péči o armádní veterány bez končetin, kterých v moderních válkách poněkud překvapivě přibývá s tím, jak naopak ubývá vojáků, kteří umírají přímo na bojišti.

Paže by měla umožnit vojákům po amputaci, aby zvládli nejen všechny základní a běžné životní činnosti od oblékání po čištění zubů, ale aby také mohli alespoň v omezené míře sportovat. Vojáci by se tak údajně mohli věnovat třeba lezení na stěně (sporty vyžadující velmi jemnou motoriku asi nepřicházejí do úvahy).

Potíž je především v tom, že podobné pomůcky jsou mimořádně nákladné. Ve finančních měřítcích můžeme zhruba říci, že propracovanější typy stojí řádově minimálně miliony korun za kus. A to z velké části ne kvůli použitým komponentům, ale především proto, že práce na podobných projektech vyžaduje velký tým, který dlouhodobě pracuje na odladění a úpravách hardwaru a softwaru. Ani tak se ale nedá předpokládat, že by zařízení pracovala spolehlivě v reálných podmínkách – a to ani pro tyranské generály schopné používat Sílu.

Roboti do každé rodiny

Příliš vysoké náklady trápí i další obor, který ve světě Hvězdných válek rozkvetl mnohem košatěji než ve skutečnosti, a tím je robotika. Ve sci-fi filmech se roboti mění z neživých strojů na důležité postavy a hrdiny, často s lidskými rysy. K tomu máme v praxi daleko – nikdo ovšem zatím netuší, jak daleko to vlastně je.

Jak dokázala i loňská soutěž robotů pořádaná už výše zmiňovanou agenturou DARPA, dnešní humanoidní roboti jsou proti lidem neuvěřitelně neschopní. I s (dálkovou) pomocí lidských operátorů mají potíže vystoupit z auta, otevřít dveře, natož třeba používat jednoduché nářadí. Stroje za miliony dolarů se během soutěže opakovaně dokonale znemožňovaly. Pro představu asi stačí říci, že nejsledovanějším mediálním výstupem soutěže byl soubor jejich „trapasů“.

Na druhou stranu, v jiných ohledech se umělé inteligenci poměrně daří. Počítače v posledních letech například obstojně zvládly starý problém s rozpoznáváním obrazu. Většina z nás si asi nepamatuje, jak beznadějně tento problém ještě před přelomem století vypadal, a jak dobře si v něm dnes stroje vedou – rozpoznávání obličejů ve velkém a s velkou spolehlivostí dnes zvládá celá řada společností.

Hlavním nástrojem vývojářů byly tzv. hluboké neuronové sítě. Neuronové sítě jsou systémy umělé inteligence založené na principech odvozených od fungování mozku. Tvoří je celá řada „neuronů“ propojených za sebou i mezi sebou, které se (hodně zjednodušeně řečeno) postupně samy a i s pomocí programátorů učí ze vstupních dat dojít ke správnému výsledku. Postupně se tak „ladí“, trénují a vylepšují – a ani jejich tvůrci sami přesně nevědí, co se vlastně počítače naučily a jak. Jen nastaví výchozí podmínky, a pak vidí až výsledky.

Dobře si možnosti technologie můžeme přiblížit na příkladu výzkumu zveřejněného na začátku roku 2016: počítače porazily mistra Evropy v go. Tato stará asijská hra nabízí mnohem, mnohem více herních variant než šachy, a tak bylo go považováno počítačovými výzkumníky za nesmírně obtížný problém. Snaha spočítat všechny varianty (jako například u piškvorek nebo u dámy) zde totiž nepřipadá v úvahu. Neuronové sítě v kombinaci s tradičním „dopočítáváním“ nejlepších variant (stromovým vyhledáváním) ovšem dokázaly zdánlivě nemožné a zvládly na špičkové úrovni hru, kterou i ti nejlepší lidští hráči označují v podstatě za intuitivní.

Úspěch „umělé inteligence“ v go celou řadu odborníků překvapil a ti očekávají, že nezůstane jen u něj. Autoři hodlají podobný princip využít i při řešení jiných problémů, a i když je (téměř) jisté, že se vývojářům v dohledné době nepodaří vytvořit počítačovou inteligenci schopnou řešit problémy v tak širokém spektru jako lidem, „intuitivní“ počítače postupně nepochybně zvládnou mnohé. Hrdinové či komiksové postavy se z nich asi ani tak nestanou, ale to neznamená, že skutečnost nebude minimálně tak zajímavá jako Hvězdné války.

Stará, dobrá chyba vrací úder

Populární americký astronom Neil DeGrasse Tyson se brzy po loňské premiéře nového dílu ságy Hvězdných válek „Síla se probouzí“ ozval se stížností. Tvůrci totiž v novém díle zopakovali chybu, kterou nechvalně proslula už první trilogie. Pašerák Han Solo (Harrison Ford) se v ní vychloubá – a v díle „Síla se probouzí“ své tvrzení zopakuje –, že jeho loď zvládla cestu „za 12 parseků“. Jak asi většina z vás ví, parsek je ovšem astronomická jednotka délky odpovídající zhruba 3,26 světelného roku. Snaha získat srdce fanoušků starších filmů byla u tvůrců evidentně silnější než touha napravit chyby minulosti.