tisk | prohledávání 
 
 
statut
stanovy [pdf]
předsednictvo
vědecká rada
prohlášení ČSKI
výroční zprávy
historie
kontakty
 
 

POČÁTKY KYBERNETIKY A JEJÍHO PRONIKÁNÍ DO
BIOMEDICÍNSKÉ OBLASTI U NÁS

Zdeněk Wünsch
Fyziologický ústav l. lékařské fakulty Univerzity Karlovy


Článek je převzat ze Sborníku lékařského, Vol. 99 (1998), No. 4, p.387-395. Jedná se o doplněný a upravený překlad přednášky "Medical Cybernetics and Informatics – the First Sreps", přednesené na symposiu Computers in Medicíně v Praze, 2. ledna 1998. Část textu byla použita i pro článek v Čs. Fyziol. (48) 3, p.122-6, 1988.

SOUHRN: V polovině padesátých let bylo v tehdejším Československu nejvýše pár desítek jedinců, kteří věřili v budoucnost počítačů a kybernetiky. Poté, na začátku šedesátých let, se ustavila při ČSAV Československá kybernetická společnost a na Ministerstvu zdravotnictví také Hlavní problémová komise pro lékařskou kybernetiku (1962). V druhé polovině šedesátých let bylo započato pokusně s výukou lékařské kybernetiky a biokybernetiky na pražské lékařské fakultě. Rostoucí zájem o tuto problematiku vedl od poloviny sedmdesátých let k organizování odborných konferencí, z nichž některé se staly periodickými. Zúčastňovali se jich i hosté ze zahraničí. Je zachyceno bohaté spektrum všech aktivit, jež svou cílevědomostí v podmínkách ne právě vždy příznivých, vytvářely předpoklady pro úspěšný rozvoj těchto disciplin v budoucnu.

V roce 1999 uběhlo 50 let od prvního vydání knihy Norberta Wienera Cybernetics or Control and Communication in the Animal and the Machine [1]. Dnes snadno akceptujeme další perspektivy všestranného vývoje např. informatiky (která je v současnosti jednou z nejaktivnějších odnoží kybernetiky), avšak již jen velmi obtížně si uvědomujeme onu myšlenkovou a technickou vzdálenost, která nás dělí od padesátých let. Lze vést diskuse o nejvhodnější definici kybernetiky, ale mimo diskusi je dopad podnětů, kterými kybernetika působila a působí (třeba již anonymně), zprostředkujíc komunikaci poznatků, problémů i jejich řešení mezi různými oblastmi matematiky, techniky, biologických i jiných dalších věd. Efektivnost tohoto působení lze přisuzovat také tomu, že se kybernetika zrodila právě v době, kdy některé vědecké a technické problémy začínaly nabývat nových obrysů a jejich prolnutí na platformě kybernetiky otevřelo nové možnosti jejich zvládnutí. Např. základní problémy medicíny a zdravotnické péče, které se snaží řešit současná lékařská informatika, byly zřejmé nebo alespoň tušené již před érou počítačů. Jako příklad z jiné tematické oblasti lze uvést Laufbergerovu Vzruchovou teorii, která vyšla v roce 1947 [2] a byla pokusem o formalizaci procesů v nervovém systému; je příbuzná modelů neuronových sítí, které také patřily ke konstitutivním prvkům výchozích koncepcí kybernetiky.

Počítače a způsob myšlení, který byl evokován kybernetikou, otevřely v padesátých letech nové perspektivy možných řešení pro řadu dosud dřímajících otázek. V té době byla v naší zemi pouze malá skupina jednotlivců, kteří měli koncepční a teoretickou vizi budoucnosti a byli tak schopni předvídat mnohé z toho, co je dnes samozřejmou realitou. Myslím tím naše současné počítače, možnosti jejich využití a také naše způsoby myšlení o těchto věcech. Tito lidé byli přesvědčeni o tom, že mohou přispět k realizaci svých futurologických vizí - a je patrné, že mnozí i uspěli. Ovšem v padesátých letech většina veřejnosti pohlížela na tyto vize - v lepším případě - jako na čirou sci-fi. V našich podmínkách byla tato situace složitější o ideologickou kritiku, neboť kybernetika byla označována za buržoazní pavědu; to se postupně měnilo až na zlomu padesátých a šedesátých let.

Byly ovšem také oblasti příznivých podmínek. V roce 1950 bylo započato s konstrukcí prvního číslicového počítače v této zemi, který byl nazván SAPO, tj. SAmočinný POčítač. Byl to pravděpodobně první počítač na světě, který byl koncipován jako odolný proti poruchám (fault-tolerant). Počítač SAPO byl konstruován pod vedením profesora Antonína Svobody, který se v roce 1946 vrátil z USA, kde předtím velmi úspěšně vedl vývoj mechanických počítacích zařízení v MIT Radiation Laboratoře A pak zde byla kniha Norberta Wienera Cybernetics (český překlad O. Hanše, J. Wehleho a Z. Wünsche vyšel v roce 1960 [3]), která cirkulovala v jedné nebo jen několika kopiích mezi jedinci různých profesí. Kybernetika provokovala řadu různých otázek a to stimulovalo jinou významnou osobnost, matematika Antonína Špačka, aby zorganizoval několik setkání zájemců o tuto novou problematiku. Špaček v té době vedl pracovní skupinu, která se zaměřila na problematiku teorie informace, statistických rozhodovacích funkcí a stochastických procesů. Zemřel však záhy, v roce 1961.

Avšak ještě v roce 1956, po jednom z takových setkání, pokračovala skupinka účastníků v diskusi v mé laboratoři na psychiatrické klinice, a to byl začátek dlouhé série dalších schůzek skupiny, označované někdy jako kybernetický kroužek. Odtud také později vycházela iniciativa k vytvoření Komise pro kybernetiku při ČSAV, která se počátkem šedesátých let přeměnila na Československou kybernetickou společnost při ČSAV. Kybernetického kroužku na psychiatrické klinice se zúčastňovali počítačoví odborníci (A. Svoboda a někteří jeho spolupracovníci; většina z nich unikla do ciziny v letech 1964 a 1965), matematici, filozofové, lékaři, psychologové a fyziologové. Není zde místo, abych vyjmenoval a představil všechny, neboť chci pouze naznačit prostředí ve kterém se diskutovali možnosti a projekty pro blízkou i vzdálenější budoucnost počítačů a teoretických nástrojů, které sebou přinesla kybernetika. Nemohu ovšem nevzpomenout jednoho z pravidelných účastníků kroužku, Antonína Svobodu. Excerptum několika bodů z jeho životního kurikula přiblíží alespoň něco z jeho přínosu k atmosféře kybernetického kroužku (výňatek z materiálu [4]).

Antonín Svoboda (1907-1980), hlavní architekt nejméně 20 velmi originálních počítačových systémů.

  • 1943-46: člen Radiation Laboratory of MIT (vyvinul metodologii návrhů výpočetních mechanismů, aplikoval ji při návrhu analogového počítače, který se stal součástí protileteckého obranného systému MARK56, publikoval např. originální knihu Computing Mechanisms and Linkages),
  • 1950-56: navrhl a řídil konstrukci prvního českého počítače SAPO,
  • 1958-64: konstrukce druhého samočinného počítače EPOS l a zahájení projektu EPOS2,
  • 1964: podařilo se mu odejít m hranice a emigrovat do USA,
  • 1965: vědecký pracovník v Generál Electric Co. Research Center,
  • 1966-77: profesor na UCLA v oboru Computer Science.

Hlavní přínos v oblastech: Architektura a návrhy počítačů (počítačová aritmetika, odolnost proti chybám, sdílení času a multiprogramování, zřetězené zpracování, paralelní zpracování informaci), metodologie návrhu počítačů (mechanické spojky, metody logických návrhů, automatizace návrhů počítačů) atd.

V oněch dobách působila kybernetika jako rozbuška, neboť rušila bariéry mezi různými vědními obory. Vnímali jsme to jako otvírání nových horizontů vědeckého poznání, jako nové prostory teoretických a technických možností, které mohou přinést plodné podněty pro naše vlastní profesní obory a současně vytvořit mosty k jiným oblastem vědeckého myšlení. Vzhledem k politickým poměrům té doby měla zasedání kybernetického kroužku v počátečním období poněkud konspirativní charakter a bylo zde možno otevřeně diskutovat jakékoli ideje. Setkám často probíhala jako svého druhu brain storming a učili jsme se od sebe navzájem. Nepochybně byla tato vzájemná interakce idejí, názorů a poznatků velmi důležitá (což nepřekvapuje, neboť takové interakce patří k tradici kybernetiky - viz předmluvu k Wienerově knize Cybemetics). V jiných souvislostech, v jednom článku z roku 1980 o historii počítačů [5] A. Svoboda vzpomíná:

Prof. H. Aiken, prof. V. Bush a prof. Caldwe li pracovali velmi blízko mne. V té době jsem se s nimi stýkal, diskutoval s nimi o problémech a přirozeně se učil. To je ten bod, který chci zdůraznit, ze my všichni - a jsem rád, že to mohu říci - se můžeme od někoho učit. A exploze v oblasti védy, jejímiž jsme svědky, je důsledkem skutečnosti, že toto učení se uskutečňovalo.

Potud A. Svoboda. Uvedený citát snad pomůže přiblížit i atmosféru tehdejších dní a to, co jsme pociťovali při setkáních kybernetického kroužku. Bylo vzrušující vstupovat do oblasti. bílých míst na mapě věd a bylo to dobrodružství. A ovšem měli jsme také to štěstí, že jsme se mohli v Praze osobně setkat a diskutovat s N. Wienerem, A. N. Kolmogorovem a L. von Bertalanffym.

Takový byl intelektuální kontext na konci padesátých a na začátku šedesátých let. Na jedné straně se otevřel široký prostor témat organizace biologických procesů a jejich informačních aspektů - metabolickými systémy buňky počínaje až po problematiku psychických schopností - do kterého bylo možno vstupovat s novou metodologickou výzbrojí. Tato oblast, kterou zastřešuje termín biokybernetika, zahrnovala od začátku např. problematiku regulačních systémů organismu, funkčních vlastností nervové soustavy a ovšem také (tehdy ještě jen perspektivně) využití počítačových modelů jako nové metody vědeckého experimentu a poznání. Lékaři, kteří byli členy kybenetického kroužku, si velmi silně uvědomovali zaprášené a ladem ležící archivy klinických chorobopisů, problémy se sběrem a ukládáním relevantních dat o pacientech a zdravotnické péči, s organizací provozu nemocničních zařízení apod. Takový materiál skutečných problémů byl ovšem také zajímavý pro ty, kteří se ohlíželi po aplikaci svých teoretických a matematických metod. V této souvislosti je třeba připomenout jednoho z dalších pravidelných účastníků schůzek kybernetického kroužku matematika Alberta Pereze. A. Perez byl později dlouholetým předsedou Československé kybernetické společnosti a jeho charakteristickou tvář i jeho původ vystihuje karikatura z té doby. Je odborníkem v oblasti teorie informace a zabýval se - mimo jiné - aplikacemi informačně-teoretických metod v medicínských rozhodovacích procesech.

Tematika strojového zpracování medicínských dat byla v té době zaměřena na otázky diagnostiky s podporou počítače a na metody výběru podstatných informací pro lékařské rozhodování. V padesátých letech šlo ovšem především o demonstrace principů a použitelnosti a teoretické experimentování s možnostmi různých aplikací. Koncem padesátých let se začaly v zahraničních žurnálech objevovat články o aplikacích počítačem podporované diagnostiky a s odstupem se domnívám, že to byla tato tématika počítačem podporované diagnostiky a lékařského rozhodování, která u nás aktualizovala celý ten balík problémů informace v lékařské a zdravotnické péči.

Praktická aplikace výchozích, pouze teoretických koncepcí ovšem vyžadovala, aby účastníci kroužku entuziastů vystoupili z izolace a pokoušeli se infikovat zájmem biomedícínskou veřejnost a ovlivňovat nadřízené orgány - což vyžadovalo organizační aktivitu, popularizační přednášky apod. Jedním z prvních výsledků mých snah v tomto směru bylo vytvoření Problémové komise pro lékařskou kybernetiku při Vědecké radě Ministerstva zdravotnictví (VR MZd) v roce 1961, která po roční činnosti byla transformována na Hlavní problémovou komisi pro lékařskou kybernetiku při VR MZd (dále jen HPK LK). Byl jsem předsedou těchto komisí po dobu jejich existence a v této souvislosti musím vzpomenout bývalého přednosty III. interní kliniky Lékařské fakulty Univerzity Karlovy (LF UK) v Praze, profesora J. Charváta, který v té době byl vlivným členem VR MZd. Byl také prvním, který kolem roku 1950 napsal do Biologických Listů článek o kybernetice, a který mne podpořil, takže jsem mohl předložit a obhajovat svůj projekt práce komise. Projekt byl přijat.

V oněch nepříliš příznivých dobách prvotních snah a pokusů jsme měli podporu u trojice velmi vážených mužů, a těmi byli již zmíněný profesor Charvát a profesor Svoboda a dále profesor Vondráček, tehdejší přednosta psychiatrické kliniky LF v Praze. Nebyla to náhoda, neboť tito pánové se v soukromí pravidelně scházeli. Díky prof. Ví. Vondráčkovi se mohl kybernetický kroužek brzy po svém vzniku scházet v knihovně kliniky, namísto v mé, mnohem méně komfortní, laboratoři. Dnes je třeba připomenout, že v padesátých letech nebylo vůbec samozřejmé, aby se skupina okolo deseti osob pravidelně a v podstatě tajně scházela bez souhlasu nějakých orgánů a navíc k diskusím tak ideologicky problematickým.

HPK LK, která vznikla až po tomto období, měla za úkol navrhovat výzkumné programy v daných problémových oblastech, koordinovat jejich řešení, hodnotit a oponovat dosažené výsledky a informovat o nich lékařskou veřejnost. Měla také pověření kooperovat s jinými problémovými komisemi rezortního výzkumného plánu, což umožňovalo - mimo jiné - přístup k širší medicínské a zdravotnické problematice. V prvním přiblížení lze komisí koordinované výzkumné úkoly zařadit do dvou tématických okruhů. Jeden okruh tvořily problémy analýzy a řízení subsystémů organismu a lze jej označit jako tématiku teoretické a aplikované biokybemetiky. Tematiku druhé části bychom dnes nazvali lékařská a zdravotnická informatika. Programy této části sestávaly z výzkumných projektů, které se týkaly diagnózy s podporou počítače a jiných medicínských rozhodovacích procesů, sběru dat a jejich standardizace, problematiky lékařských protokolů apod. Je třeba si uvědomit, že v té době, tj. na začátku šedesátých let nikdo, kdo se pokoušel řešit takové problémy, neměl ani počítač ani technické prostředky pro sběr dat. Řešení byla zpočátku na úrovni koncepční a teoretické - s výjimkou pilotních experimentů a studií, využívajících lidskou sílu s papírem a tužkou. Mnoho práce spočívalo také v organizačních přípravách, v předběžném získávám dat apod. V průběhu šedesátých let se tato situace začala postupně měnit. Bylo možno sehnat strojový čas ze známosti, za peníze nebo v rámci nějaké spolupráce. V roce 1967 HPK LK iniciovala vytvoření pracovní skupiny, sestávající z expertů různých profesí - lékařů, inženýrů, ekonomů – která vypracovala a předložila Vědecké radě Ministerstva zdravotnictví podrobný projekt na postupné vybudování komplexního zdravotnického informačního systému s celostátní působností (tzv. ZIS). Tento projekt byl v roce 1969 nadřízenými složkami z politických důvodů zamítnut. V tomto kontextu je třeba připomenout již zesnulého Ing. Milana Kotvu, přednostu Oborové hybridní výpočetní laboratoře v Praze, který byl jednak jedním z hlavních tvůrců projektu ZIS, jednak po roce 1970 neúnavně až do roku 1993, kdy zemřel, organizoval vědecké programy a konference v oboru simulace systémů v biologii a medicíně.

V šedesátých letech využívala HPK LK svých oficiálních možností k organizování seminářů a také ke kontaktům s firmami IBM a ICL, které poskytovaly jinak obtížně dostupné informace o počítačích v zahraničí a o jejich využívání v nemocnicích a laboratořích. V polovině šedesátých let vznikla v rámci Výzkumné laboratoře psychiatrické pracovní skupina kybernetiky, která mj. zajišťovala výpočetní servis pro pracoviště fakulty, a která v roce 1970 přešla na Fyziologický ústav jako základ Biokybemetického oddělení. Okolo roku 1966 byly zahájeny na Fyziologickém ústavu LF UK v Praze - nejprve na zkoušku - přednášky pro mediky s tematikou lékařské kybernetiky a biokybemetiky a později i na LF v Hradci Králové a v Plzni. Období, které skončilo zmrazením projektu ZIS, je možno považovat za období prvních kroků.

HPK LK však pokračovala ve své činnosti až do roku 1990, kdy skončil rezortní plán MZd. V letech po zastavení projektu ZIS zájem o tematiku lékařské a zdravotnické informatiky pokračoval v růstu již proto, že postupně - byť pomalu - vznikala nová zdravotnická pracoviště s dostupnou výpočetní technikou, zčásti dotovaná ze státního plánu výzkumu. Problematika lékařské kybernetiky postupně diferencovala na medicínskou informatiku, simulaci systémů v biologii a medicíně a zpracování biosignálu. Tyto tématické okruhy nebyly ovšem principielně separované, ale měly poněkud odlišné organizační zázemí. Rostoucí zájem o tyto tematické oblasti umožnil, aby přibližně od poloviny sedmdesátých let byly konány celostátní konference, z nichž některé, např. VPLZ (Využití počítačů v lékařství a zdravotnictví) a SiSy BM (Simulace Systémů v Biologii a Medicíně) byly konány pravidelně a opakovaně i s mezinárodní účastí. Avšak byla i řada jiných významných konferencí, např. BMI 83 (Konference Biomedicínského Inženýrství 1983), konference Computer-aided Medical Decision-making 1985, opakované konference Biosignálu aj. Celé spektrum podobných aktivit nelze zde ani v přehledu uvést a zhodnotit jeho význam.

Literatura:

[1] Wiener N.: Cybemetics or Control and Communication in the Animal and the Machine. Wiley, New York 1948.
[2] Laufberger V.: Vzruchová teorie. Nákladem Spolku českých lékařů v Praze 1947.
[3] Wiener N.: Kybernetika neboli řízení a sdělování v živých organismech a strojích. SNTL, Praha 1960.
[4] Klir G. J.: Pokus o rekonstrukci přínosu Antonína Svobody k vědě a technologii 20. století.
Separát textu předneseného 3. 11. 1994, ČSKI a FEL ČVUT, Praha 1994.
[5] Svoboda A.: From Mechanical Linkages to Electronic Computers: Recollections from Czechoslovakia. IEEE 1980.