Что предпочтительнее — нейрокомпьютерные или окулографические интерфейсы? В чём необходимость подбора людей под интерфейсы и интерфейсов — под людей? Об этом мы побеседовали с Ярославом Туровским, профессором и заведующим лабораторией медицинской кибернетики ВГУ, ведущим научным сотрудником ИПУ РАН, доктором технических наук и кандидатом медицинских наук, авторитетным экспертом в области создания нейроинтерфейсов.
— Ярослав Александрович, вы являетесь выпускником Воронежского медицинского университета, обладаете степенью кандидата медицинских наук и в настоящее время работаете в сфере медицинской кибернетики. Что побудило вас перейти в область, связанную с информационными технологиями?
— Я бы не сказал, что сменил сферу деятельности. Эпоха диагностики, основанной на тихой перкуссии, когда опытный врач мог выявить отклонения, прислушиваясь к звукам при выстукивании, остаётся в прошлом. Медицина всё больше становится зависимой от передовых технологий, и эти изменения весьма существенны. В XIX веке технический прогресс ограничивался тем, что квалифицированный токарь мог изготовить стетоскоп из агата для врача. Как правило, на этом вклад техники завершался, и основную работу выполнял сам специалист.
В настоящее время обстоятельства существенно изменились. То, что ранее казалось невозможным, теперь во многом зависит от технологий. Прежде всего, значительно увеличились возможности диагностики. С помощью ультразвукового исследования, компьютерной томографии или магнитно-резонансной томографии диагностика стала более доступной, однако это требует от врача иного подхода. Существует множество распространенных и скрытных заболеваний, но если раньше для выявления, например, сердечных патологий необходимо было прослушивать сердце, определяя наличие обратного тока крови через клапан, пораженный ревматизмом, то сейчас это делает допплеровское ультразвуковое исследование, которое не только определяет наличие обратного тока, но и предоставляет данные о скоростных параметрах. Очевидно, что теперь терапевту стало легче, однако, одновременно возросла ответственность врача ультразвуковой диагностики. В конечном счете, врач, принимающий решение, по-прежнему является ключевым звеном, но его роль постепенно уменьшается, как бы «стирается» между несколькими специализациями, среди которых диагностика на основе современных методов исследования. Таким образом, медицинская кибернетика – это уже не просто отдельная область знаний, а настоящее и будущее медицины.
Принятие решения врачом по-прежнему имеет решающее значение, однако его роль постепенно уменьшается и становится менее выраженной, поскольку она распределяется между различными специализациями
— А как же техническая часть?
— Я учился в физико-математическом классе, однако биология и химия вызывали у меня больший интерес. Затем я поступил в медицинский институт, и на втором курсе, когда я приступил к студенческой научно-исследовательской работе, я передавал пивом программы, предназначенные для решения научных задач в рамках моего исследования, другу, который обучался по специальности «программист». Уже тогда я отчетливо осознавал, что без информационных технологий медицина останется преимущественно описательной и значительно упустит возможности в области обработки данных. К тому же, на третьем курсе моя научная работа была связана с теми программными алгоритмами, которые я разработал, а мой друг воплотил в жизнь.
— Но почему вы решили поступить в медицинский вуз, а не выбрать востребованную специальность, такую как программирование?
— В школе меня привлекали как биология, так и математика, особенно её связь с работой нашего мозга. Изучение мозга помогает понять некоторые математические концепции, а также то, почему мы мыслим и принимаем решения определённым образом. Математика отличается своей формализацией, что способствует более глубокому пониманию процессов мышления. Меня всегда занимали перспективы, связанные с переносом сознания, продлением жизни и совершенствованием умственных способностей. Например, сможет ли человек с значительно развитым мозгом, изменяя своё восприятие времени, за один обычный биологический цикл пережить десять-пятнадцать других жизней. Эти вопросы вызвали мой интерес ещё в школьные годы и в итоге стали причиной моего выбора медицины.
— Вас увлекала фантастика?
— Большинство медицинских исследований и сама медицина в целом зарождаются из необычных идей. Например, разработка вакцин от оспы началась с попыток не искоренить, а лишь сдержать распространение этого заболевания. Это казалось невозможным. На протяжении многих веков оспа уносила жизни огромного количества людей, и даже в XIX веке идея полного избавления от нее казалась несбыточной. Сейчас мы не сталкиваемся с этой болезнью, так как она была окончательно побеждена в мире в 1970-х годах. А в Советском Союзе, согласно имеющимся сведениям, оспу удалось победить до войны, после чего оставались лишь завозные случаи. К сожалению, оспа остается единственной человеческой инфекцией, которая была полностью искоренена благодаря усилиям человека, хотя существует множество эффективных вакцин против других заболеваний, которые помогают сдерживать эпидемии. Взять, к примеру, возможность пришивать отрезанные конечности — еще сто лет назад это казалось фантастикой. В настоящее время это сложная, но обычная хирургическая процедура. Когда я был студентом, один из микрохирургов рассказывал нам о случае, когда рука мужчины попала под циркулярную пилу. Его немедленно доставили в центр микрохирургии, где ему пришили руку, а затем он показал фотографию, на которой его бывший пациент держал на этой восстановленной руке ведро с водой. Это произвело на меня сильное впечатление.
…или представить себе возможность пришить отрезанную конечность – это казалось невероятным еще столетие назад. В настоящее время это сложная, но привычная медицинская процедура!
Нейроинтерфейсы и область их применения
— Ваша лаборатория проводит исследования в самых прогрессивных сферах науки, включая нейрокомпьютерные и окулографические интерфейсы (которые работают на основе регистрации движений глаз) и миоэлектрические протезы. Это сложные и инновационные области для всех. В каких из них достигнуты наиболее заметные успехи?
— Эти направления сложно назвать принципиально новыми, поскольку аналогичные концепции существовали еще в Советском Союзе – фантастика ближнего и дальнего прицела. Если говорить об оптимизме, то можно предположить, что интерфейсы, предназначенные для непосредственного взаимодействия с нервной системой, обладают наибольшим потенциалом. Однако, на текущем этапе развития, они демонстрируют наименее впечатляющие результаты по сравнению с другими технологиями. Причина кроется в высокой степени зависимости от пользователя: даже разработано специальное направление, посвященное подбору кандидатов для работы с интерфейсами и адаптации алгоритмов интерфейсов к особенностям конкретных людей. Мы корректируем характеристики интерфейса для повышения его эффективности при использовании определенным человеком, и в целом оцениваем, у кого получается лучше, иногда даже учитывая генетические факторы.
Это взгляд в будущее, где технологии позволяют взаимодействовать напрямую с нервной системой. Такой подход открывает значительные возможности для улучшения качества жизни людей, страдающих от различных заболеваний, и имеет потенциал для увеличения продолжительности жизни. Однако до момента, когда подобные устройства станут доступны в широком производстве, а не ограничатся лишь отдельными успешными случаями, еще предстоит пройти значительный путь во всем мире.
При обсуждении ближнего прицела наиболее перспективным представляется интерфейсное управление, например, с использованием окулографических интерфейсов. Они отличаются простотой, точностью и достаточной эффективностью. Кроме того, целесообразно внедрение системы обработки медицинских сигналов и поддержки принятия решений. С одной стороны, это может показаться рутинной задачей, но с другой — это очень полезный инструмент, позволяющий решать широкий круг значимых и практических вопросов.
— Неужели наш мозг представляет собой лишь совокупность электрических импульсов? Возможно ли, что мы являемся своеобразными биороботами?
— Подобные концепции были популярны в 1950-х годах прошлого века. На деле, это не просто система, а сложное взаимодействие, которое характеризуется гораздо большим разнообразием свойств, чем просто сумма нейронов. Для понимания работы мозга требуются более глубокие исследования, и многие аспекты остаются неясными, а некоторые – практически непонятными на всех уровнях, начиная с молекулярного и заканчивая мозгом как целостной структурой. Поэтому мы не можем утверждать, что человек является биороботом, поскольку отсутствует общепринятое и четкое определение термина «биоробот.
— Если говорить простыми словами, то как устроен наш мозг?
— Если бы кто-то мог ясно и понятно это разъяснить, это было бы очень полезно. По моему мнению, мозг представляет собой чрезвычайно сложную систему, объединяющую в себе множество электрических, биохимических и генетических процессов. Именно эти процессы позволяют мозгу адаптироваться и быстро реагировать на внешние воздействия. Те, кто не смог проявить достаточной адаптивности, выбывали из борьбы. Согласны?
— Я согласна. Но тогда возникает вопрос: почему гарнитура демонстрирует разную производительность при использовании разными людьми?
— Человека, при текущем уровне знаний, можно считать сложной и зачастую непредсказуемой системой, поэтому разработка соответствующих интерфейсов – это трудоемкий и длительный процесс. Многие аспекты пока не имеют объяснений. Например, мы стремимся выяснить, какие люди с определенным генотипом наиболее эффективно управляют нейроинтерфейсами. Для этого необходимо выстроить полную биохимическую цепочку, преобразовать ее в физиологический уровень, то есть на уровень клеток и так далее. Это довольно сложная задача, поскольку многие процессы либо не изучены, либо недостаточно прояснены. В результате мы обнаруживаем, что определенное свойство оказывает влияние на качество управления интерфейсом, но механизм этого влияния остается неясным. К примеру, известно, что метаболизм в митохондриях оказывает положительное воздействие: чем выше активность митохондрий, тем больше энергии вырабатывается и быстрее протекает процесс. Это весьма обнадеживает. Однако, какая связь у этого, какой следующий шаг? Почему нейрон, в котором митохондрии функционируют таким образом, работает лучше, и как это проявляется?
К тому же, встречаются люди, демонстрирующие более высокие результаты. Мы проводим исследования и выясняем, что у некоторых из них более ярко выражены устойчивые зрительные вызванные потенциалы, в то время как результаты обработки данных у них, как правило, ниже. И что это означает? Изучаются такие факторы, как концентрация внимания и мотивация, однако установить четкую и однозначную взаимосвязь не всегда удается.
— Давайте обсудим ваши разработки. Окулографические интерфейсы дают возможность управлять каким-либо процессом, используя движения глаз с помощью специальных очков?
— Речь может идти не только об очках, у нас представлен широкий ассортимент систем. Мы не ориентируемся на технологию. Технологически ориентированный подход предполагает, что мы разрабатываем передовую технологию, а затем ищем область ее применения. Однако, как показывает опыт, зачастую выясняется, что она не универсальна.
Мы исходим из конкретной задачи. К примеру, необходимо предоставить возможность коммуникации человеку, который не может использовать обычные средства связи из-за своего состояния. В связи с этим, существует ряд решений, начиная с довольно простых, таких как акселерометрические датчики, которые, к слову, демонстрируют высокую эффективность у людей с частичным параличом – достаточно небольшого наклона головы, чтобы датчик зафиксировал движение. Это недорогое, простое и эффективное решение. Также существуют устройства, основанные на мышечной активности, движениях глаз или нейронной активности, регистрируемой электроэнцефалограммой. Мы определяем, какие устройства наиболее подходящие для решения поставленной задачи.
В рамках исследования сравнивалось взаимодействие различных интерфейсов с пациентами в острой фазе инсульта. Традиционные нейрокомпьютерные интерфейсы показали себя неэффективными из-за необходимости длительной подготовки. На здоровых добровольцах наиболее результативными оказались окулографические интерфейсы, показатели которых были сопоставимы с дыхательными интерфейсами, реагирующими на изменения в дыхательном ритме. Однако, при работе с пациентами после инсульта окулографические интерфейсы продемонстрировали резкое снижение эффективности, уступая даже нейрокомпьютерным. По всей видимости, это связано с тем, что у людей в острой фазе инсульта нарушаются механизмы, ответственные за контроль произвольных движений глаз.
При этом сама концепция дыхательного интерфейса не нова. Даже в мультфильме «Американский папа», вышедшем в девяностых годах, показано, как парализованный агент ЦРУ с помощью этого интерфейса управляет инвалидной коляской. Мы осваиваем воспроизведение и чужих разработок, включая их в образовательный процесс в рамках студенческих лабораторных работ. И то, что 5–10 лет назад считалось инновацией, сейчас стало обычной лабораторной работой для студентов младших курсов. Однако сам метод воспроизведения и сравнения устройств весьма полезен. Во-первых, он побуждает к созданию целой линейки систем. Во-вторых, самое важное – когда сам повторяешь чужие решения, то гораздо яснее понимаешь их сильные и слабые стороны. Почему разработчики остановились именно здесь? Почему они выбрали этот путь? Вы можете не согласиться с их выбором. Вы можете предложить более совершенное решение. Или можете повторить их подход, поскольку в том же дыхательном интерфейсе существуют максимальные скорости, которые сложно превзойти. У окулографических интерфейсов также есть ограничения по скорости, но есть возможности для улучшения точности, качества камеры и программного обеспечения. В нейрокомпьютерных интерфейсах можно улучшить показатели, анализируя различные аспекты мозговой активности. Таким образом, внутри каждого интерфейса есть потенциал для совершенствования как текущей работы, так и дальнейшего развития.
то, что 5–10 лет назад считалось инновацией в интерфейсах, сейчас просто рутинная лабораторная работа для младших курсов
В настоящее время мы приступили к поиску оптимальных персональных интерфейсов для оператора. Подчеркиваю, что подход здесь строго индивидуальный. Например, мы проводили тестирование нескольких сотрудников на предмет утомляемости, и выяснилось, что для одних людей, обеспечивающих достаточный сон, показатели значительно улучшаются – достигается 95% точности при высокой скорости работы. Для других же этот фактор практически не оказывает влияния: даже при недосыпании они сохраняют стабильный уровень в пределах 60–70%, не поднимаясь выше и не опускаясь ниже. Фактически, у каждого пользователя формируется свой уникальный профиль эффективности при работе с различными интерфейсами.
Несовершенство человека
— А что студенты делают во время опытов?
— При обсуждении нейрокомпьютерных интерфейсов, наиболее простой вариант – ввод текста или отдельных символов с помощью гарнитуры. Более опытные пользователи способны управлять наземными шасси, передвигающимися по земле, а те, кто уже освоил это, могут управлять дроном или, как в игре «Ил-2 штурмовик», – быстродействующей моделью. Однако таких пользователей немного. Если речь идет не об ИТ-специалистах, то задачи становятся более сложными: требуется либо внедрить стандартные алгоритмы (что является приемлемым уровнем), либо разработать собственные и подтвердить их эффективность. В целом, практика показывает, что лучшие результаты студенты демонстрируют непосредственно перед сессией, когда им сообщают, что выполнение задания позволит получить допуск к экзамену. В этом случае сразу проявляются способности к интеллектуальной деятельности. Не менее важным фактором является мотивация.
— Значит, у одних людей управление дается легче, у других сложнее, и это предопределено с самого начала? Природа, как это часто бывает, проявляет себя несправедливо!
— Разве не кажется вам странным, что спортсмены из Восточной Африки демонстрируют выдающиеся результаты в марафонах благодаря особенностям строения их ног? Мы не возмущаемся тому, что Михаэль Шумахер превосходил соперников благодаря своим особенностям сенсорно-моторной реакции и сниженной чувствительности к перегрузкам, что позволяло ему эффективнее управлять болидами Формулы-1. Кого-то принимают в летчики, кого-то нет, кого-то берут в космонавты, а большинство людей не имеет возможности отправиться в космос.
На это влияют не только показатели здоровья, но и особенности нервной системы, а также другие важные факторы. У некоторых людей зрение может быть значительно лучше, чем принято считать, что дает им дополнительное преимущество. Необходимо учитывать, что для различных профессий существуют разные предрасположенности. Люди, обладающие такими предрасположенностями, как правило, достигают более высоких результатов, чем те, у кого их нет. Это не означает, что последние не смогут добиться успеха, однако им потребуется приложить значительно больше усилий.
— Это зависит от строения мозга?
— По моему мнению, необходимо искать ответы на клеточном, биохимическом уровнях. Нельзя утверждать, что больший размер мозга автоматически означает больший интеллект, хотя это и является распространенной темой для шуток. В процессе экспериментов нам предстоит определить, кто показывает лучшие результаты, кто — худшие, и выяснить причины этого. Приступая к такому исследованию, мы уже начинаем понимать некоторые аспекты работы мозга.
Уже установлено, что объем мозга имеет значение, поэтому мы начинаем изучать другие аспекты, такие как влияние биохимии и оптимальные условия для достижения результата. Все это представляет собой сложную задачу, требующую глубокой и продолжительной работы, которая, вероятно, займет не одно десятилетие, а возможно, и столетие.
— Какие ключевые направления кибернетики можно выделить на российском и международном рынках? Существуют ли различия в основных векторах развития?
— По моему мнению, прогресс в этой области выглядит схожим, поскольку научные идеи распространяются повсеместно. Глобальных различий, по сути, на данный момент не наблюдается. Безусловно, множество исследовательских коллективов занимаются изучением мозга. Однако нет специфических подходов, свойственных отдельным государствам. Я бы провел аналогию с дельтой реки: когда существует общее направление, но при этом присутствуют ответвления, места пересечения или расхождения русел. Подобная ситуация наблюдается и в науке.
— А что тормозит применение нейроинтерфейсов?
— Прежде всего, наблюдается недостаточная точность, а также выраженная зависимость от физического состояния. В целом, прогресс современных нейроинтерфейсов существенно сдерживается человеческими ограничениями. Мы быстро устаем. Например, управление с использованием интерфейсов типа p300 ( Волна P300 (P3) представляет собой компонент потенциала, связанного с когнитивными функциями. — прим.ред.) работа требует значительной сосредоточенности, которую человек не способен поддерживать длительное время, и это представляет собой существенную проблему. Не менее сложной задачей является определение того, насколько оператор сосредоточен и не отвлекся ли он, что не всегда удается сделать успешно. В силу эволюционных особенностей мы способны к быстрому и не всегда целенаправленному переключению внимания. Если долго и внимательно наблюдать за крупными мамонтами, не осматриваясь по сторонам, существует опасность, что на тебя нападет саблезубый хомяк.
Изначально, с появлением первых интерфейсов, возникла большая надежда, что увеличение количества электродов на голове и повышение вычислительной мощности суперкомпьютеров позволит совершить значительный прогресс. Однако реальность оказалась гораздо сложнее. Индивидуальные особенности людей и программные ограничения создают препятствия. Объективно говоря, электроэнцефалограмма не всегда достаточна для определения широкого спектра состояний. Все это привело к известной метафоре о «долине смерти технологий». Она описывает массовое выявление ограничений технологии на ранних этапах развития, после периода повышенной активности и завышенных ожиданий, когда стало ясно, что она функционирует.
В настоящее время нейрокомпьютерные интерфейсы переживают схожий период. Изначальный всплеск интереса, наблюдавшийся в начале и середине 2000-х годов, постепенно угасает. Многие компании за рубежом и в России снизили свою активность в этой области. На текущем этапе, с использованием существующих технических решений для получения информации из мозга, достигнут предел возможностей. Наблюдаются лишь незначительные, локальные усовершенствования, которые уже описываются иным образом, например, возвращается терминология биологической обратной связи. Для дальнейшего развития необходимо появление новых методик и технологий, позволяющих получать более широкий спектр данных из мозга. И в этом вопросе ключевую роль играют физики и специалисты в области информационных технологий.
Зарубежные коллективы, а также российские исполнители, проявляют всё меньший интерес к сфере нейрокомпьютерных интерфейсов
Подобное можно встретить и в научно-фантастической литературе: в недавних изданиях можно было прочесть о том, что уже в 2011 году у нас появятся базы на спутниках Сатурна и Юпитера, а в 2025 году начнутся экспедиции к другим звездам. Однако, реальность оказалась иной. Похожая ситуация наблюдается и в нашей сфере. Для достижения поставленных целей потребовались значительные затраты сил и средств. В настоящее время мы столкнулись с тремя основными препятствиями: технологические ограничения, которые не были сразу заметны, изначально чрезмерный энтузиазм и неоправданный ажиотаж. Да, благодаря этому ажиотажу было реализовано немало псевдонаучных проектов, но когда волна утихла, стало ясно, что технология вполне работоспособна, хотя и имеет существенные ограничения. Следует понимать, что это характерная ситуация для многих технологических решений, связанных с деятельностью человека. В медицине, например, регулярно разрабатывались и внедрялись инновационные методы лечения. В итоге осталось немного действительно эффективных решений и много несбывшихся надежд. Но даже эти скромные достижения способствовали значительному прогрессу в соответствующих областях.
Прогноз на нейробудущее
— Однако, в какой сфере вы прогнозируете наиболее существенный прогресс в перспективе 15-20 лет?
— Существуют направления, в которых я вижу потребность в существенных улучшениях, однако, вероятно, прорывы произойдут в сферах, связанных с интернет-банкингом или бухгалтерским учетом. Представьте себе ситуацию: клиент посетил банк, его идентифицировали по лицу за 10 минут, и ему автоматически одобрили кредит, с одновременным списанием средств, включая обязательные налоговые платежи и сборы».
А в остальном все существенно хуже.
Поиск масштабных и надежных систем мониторинга здоровья конкретного человека оказывается сложной задачей. В большинстве случаев удается найти лишь устройства, предоставляющие не всегда точные данные, такие как фитнес-трекеры. Тем не менее, мы разработали простое решение: пациент фотографирует результаты измерений, полученных с тонометра или глюкометра, с помощью мобильного телефона, и эти данные автоматически передаются в централизованную базу. Это позволяет любому врачу, а также родственникам пациента, получать доступ ко всем результатам анализов. Данная система ориентирована, прежде всего, на пожилых людей, чтобы они могли передавать информацию одним нажатием кнопки, а обработка данных осуществляется автоматически. Это относительно несложная разработка, сопоставимая с работой студенческого уровня (и действительно выполненная студентами), однако подобное решение пока не получило широкого распространения. Существует немало отдельных подобных разработок, реализованных в разных городах страны, что свидетельствует о распространенности подобных идей. Однако массового внедрения пока не наблюдается. Практически в каждом мобильном телефоне есть интернет-банк, то есть пожилые люди с гипертонией уже освоили банковские онлайн-сервисы, но передача данных о давлении остается нерешенной задачей.
— В сфере «систем управления» существует множество перспективных разработок, однако сроки их внедрения в повседневную жизнь остаются неясными. Возьмем, к примеру, голосовых помощников, которыми в настоящее время пользуется значительное число людей?
— Системы управления подразумевают, что команды отдают человек или группа людей, осуществляя управление, например, роем беспилотников. Речь идет не об управлении одним беспилотником, поскольку в некоторых решениях предусмотрено распределение задач между отдельными элементами роя. Некоторые подходы уже стали широко распространенными, другие остаются экзотическими. Это зависит от конкретной области применения и текущих тенденций. Например, очки дополненной реальности AR долгое время считались как эффективными, так и модными. А затем интерес к технологии снизился.
— Каким образом задачи распределяются внутри группы, занимающейся бизнес-логикой? Разрабатываются ли специальные алгоритмы и программное обеспечение для этого?
— Действительно, можно привести в пример пчелиный рой или колонию муравьев-термитов, демонстрирующих сложную социальную структуру. У муравьев, например, присутствуют матка, солдаты и рабочие особи, каждая из которых выполняет определенные задачи, обеспечивающие жизнедеятельность всей колонии. Аналогичная организация может быть и у беспилотных аппаратов: возможно, они разделены как по конфигурации, подобно тому, как рабочий муравей отличается от солдата, так и по выполняемым задачам.
Обычно выделяют группы, специализирующиеся на решении конкретных задач: дроны-носители, разведывательные дроны, средства радиоэлектронной борьбы, беспилотные ударные аппараты, платформы для доставки вооружения и другие. Когда такой рой действует как единое целое и включает в себя представителей различных типов, достигается решение поставленной задачи. Однако и операторы, которые осуществляют управление или на основе данных которых формируются алгоритмы управления, проявляют себя по-разному. Например, одно из направлений, которое мы моделируем, – это попытка воспроизвести человеческое поведение, включая присущие ему ошибки. В этой задаче важно, чтобы система совершала ошибки, соответствующие манере конкретного оператора.
Это напоминает игру в шашки. Существует один, единственный оптимальный ход, который позволяет компьютеру получить наилучшее положение в игре. Однако, если против вас играет аналогичная машина, она также будет делать свои оптимальные ходы. Опыт показывает, что в некоторых случаях, если играть не оптимально, можно добиться победы. Если говорить простыми словами, то возможность одержать верх даёт так называемый «человеческий фактор», заключающийся в трудностях прогнозирования действий человека.
Суровая практика применения
— Мне известно, что наша компания также ведет разработки в области протезирования конечностей. На каком этапе находятся эти разработки, и насколько сейчас реально управление протезом силой мысли?
— Сегодня механическая рука не вызывает удивления. Первый прототип подобного устройства был разработан в Советском Союзе еще в 50-х годах. В книге «Радиоэлектронные игрушки», предназначенной для советских школьников, интересующихся робототехникой, можно найти описание биоэлектрического протеза и схему его изготовления. Книга публиковалась в конце 70-х годов.
Цель работы заключалась не в создании искусственной руки, а в возвращении утраченных ею функций. Мы разработали способ имитации тактильной чувствительности на кончиках пальцев, позволяющий ощущать предметы при контакте. Также реализована имитация температурного восприятия объекта. Проприоцепция позволяет определить положение руки, степень сжатия или разжатия пальцев даже при закрытых глазах. Все эти ощущения передаются на сохранившиеся части руки посредством тактильных воздействий. Прототипы уже созданы и продемонстрированы. На данном этапе требуется обеспечить максимальную компактность устройств.
— А как вы относитесь к биочипам Илона Маска?
— Он – успешный бизнесмен, инициировавший ряд масштабных и заметных проектов. Однако для поддержания интереса ему необходимо постоянно привлекать к себе внимание и рассказывать о новых, уникальных успехах. Он запустил тяжелую ракету-носитель Falcon Heavy, совершил полет на Международную космическую станцию, но общественность требует большего, а в дальнейшем предстоит выполнение рутинной работы. Вспомните популярную Tesla, к ней уже сформировалась привычность. Сказочных новостей в этом нет. Многие из демонстрируемых им разработок давно реализованы в США, но без широкой рекламной кампании. В конечном итоге Маск запустил еще одно бизнес-направление, связанное с биочипами, которые активно продвигаются.
— Биочип уже имплантирован, и состояние пациента удовлетворительное.
— Разработка микроэлектродных систем для имплантации в мозг и сбора данных с живого человеческого мозга велась еще в 1970-х годах как в СССР, так и в США. В частности, в Америке, исследования, проводимые Калифорнийским технологическим институтом на обезьянах, и работы, предшествовавшие проектам Маска, демонстрировали значительные достижения. По сути, в текущей ситуации нет ничего принципиально нового. Ранее проводились эксперименты с имплантацией микроустройств парализованным пациентам, которые успешно использовали их для управления коляской, столовыми приборами и другими предметами. Таким образом, в его работах пока не наблюдается принципиально новых научных открытий.
— Чипы со временем зарастали тканью?
— Со временем электрод подвергается воздействию, из-за которого снижается эффективность его работы. Любая хирургическая процедура, проводимая в любом месте, в конечном итоге может вызвать серьезные нарушения в тканях. Организм человека неблагоприятно реагирует на наличие инородных тел внутри него.
Помимо науки
— Я действительно много времени уделяю преподаванию. Заметны ли различия между нынешними студентами и моим поколением?
— Студенты всегда отличались друг от друга, однако я отмечаю, что снижается уровень студентов среднего звена. Количество сильных, мотивированных и способных студентов остается примерно на одном уровне, но ухудшается ситуация с середняками. Существует известная, еще советская, фраза — «педагогически запущенный ребенок». После года обучения у меня студент становится более зрелым. Однако эта проблема не решается полностью, поскольку имеет корни в школьном образовании.
У студентов значительно сократился период планирования, он стал очень кратким. Это объясняется историческим опытом. Родители, дедушки и бабушки многих из них не раз сталкивались с потрясениями и реформами. Поэтому мало кто стремится к светлому будущему и ожидает значительных выгод. Люди хотят немедленного удовлетворения потребностей и большего количества благ в настоящем. Такой короткий горизонт планирования закономерно приводит к низкой мотивации, а в некоторых случаях и к ее полному отсутствию в отношении долгосрочной работы.
— Но у вас же самый престижный вуз и факультет?
— В данном регионе, безусловно, можно наблюдать такую ситуацию. Важно учитывать, что система, при которой учебное заведение самостоятельно формирует студенческий контингент посредством экзаменов и собеседований, обеспечивает высокую эффективность, но и налагает значительную ответственность, поскольку именно учебное заведение выбирает студентов для обучения. В то же время, при использовании результатов ЕГЭ и недостаточно четких критериев отбора, итог оказывается схожим. Если говорить образно, то формируется сборная по бегу, в которую попадают профессиональные спортсмены, люди с ограниченными возможностями и люди с избыточным весом. При этом от этой сборной ожидают не выдающихся, но хотя бы приемлемых результатов. А в случае неудач винят тренера, хотя он и не формировал команду. Безусловно, среди студентов есть талантливые, но есть и те, кто просто показал хорошие результаты ЕГЭ. По всей видимости, необходимо искать способы сочетать преимущества обоих подходов. Поскольку идея единого экзамена для всех школьников страны – очень перспективна. Полагаю, требуется пересмотр не только правил приема в вузы, но и принципов организации учебного процесса в них
— Следовательно, работа ученого сложна, и преподавательский труд также требует значительных усилий. А чем вы занимаетесь вне работы, какие у вас увлечения?
— Моя основная страсть – это и есть моя профессиональная деятельность, что весьма удобно: когда ты не ощущаешь рутину, а занимаешься тем, что по-настоящему нравится. Кроме того, у меня есть дача, где я реализую автоматизированные системы полива и другие полезные решения, позволяющие сократить трудозатраты и получать удовольствие от сбора урожая, например, малины. Эти задачи, безусловно, требуют инженерных навыков, но они отлично стимулируют умственную деятельность. Также есть и непосредственно рабочие моменты, такие как, к примеру, сварка, поэтому я сейчас активно изучаю сварку в среде защитных газов у друга на производстве.
— Какие книги вам интересны? Кто из авторов вам нравится?
— Прежде всего, я отдаю предпочтение качественной фантастике. Когда-то я получил грант на участие в научной конференции гуманитарного направления. Тема оказалась для меня весьма привлекательной – это был анализ истории XX века на постсоветском пространстве. Мой грант был посвящен исследованию фантастики, в частности, такого популярного сегодня жанра, как альтернативная история. Было любопытно взглянуть на, как правило, не отличающееся высоким качеством чтение с точки зрения сюжетов, которые востребованы у читателей. Безусловно, альтернативная история – это форма эскапизма, где люди стремятся изменить прошлое своей и других стран.
Помимо фантастического сюжета, сама история обладает значительным интересом. У тех, кто занимается современными историческими реконструкциями, нередко возникают вопросы. Трудно не согласиться, что боевой корабль древности, например, известная копия триеры «Олимпия», не оборудован леерами, то есть не имеет бортов, что делает невозможным удержание морского пехотинца в доспехах во время боя, ведь он может поскользнуться, упасть в воду и утонуть. Это выглядит нелогично. Однако, это не так примечательно, как некоторые «исторические» фильмы, где сэкономили на консультантах, а режиссер, зачастую необоснованно, считает себя творцом и «так видит». Поэтому я предпочитаю старое кино, где умели отдельными деталями акцентировать внимание на происходящем. В качестве примера можно привести советский фильм «Часы остановились в полночь», повествующий о том, как белорусским партизанам удалось устранить видного деятеля нацистских оккупантов в Белоруссии, подложив ему под кровать взрывное устройство в хорошо охраняемом доме. Там есть сцена, где мимо проезжает состав с карателями, мимо указателя Achtung partisanen, около которого стоит немецкий часовой. Поезд проходит, часовой оборачивается, расстегивает верхнюю пуговицу шинели, а там тельняшка! Эпизод длится всего 30 секунд, но как он сыгран.
— Какие книги вы могли бы порекомендовать для ознакомления?
— Студентам я рекомендую список книг, чтение которых поможет избежать превращения в «жертву ЕГЭ», то есть в людей с ограниченным кругозором и отсутствием стремления к его расширению. Фантастическая литература, помимо увлекательного сюжета, также способствует формированию представления о будущем. Среди писателей-фантастов я, несомненно, выделяю Ивана Ефремова на первое место. В его произведениях заметен научный подход, что вполне объяснимо. Да, некоторые отрывки могут показаться сложными, но, с другой стороны, очевидно, что они были написаны в эпоху, когда сюжет должен был развиваться более обстоятельно, а не требовать постоянного придумывания новых элементов на каждой странице. В его книгах чувствуется масштабность. Главная ценность хорошей фантастики заключается в создании системы правил для вымышленного мира и последовательном следовании этим правилам, избегая противоречий и упрощенных, идеализированных персонажей ( Мери Сью – это архетипический персонаж, созданный автором с преувеличенными, неправдоподобными качествами, включая способности, внешность и удачу — прим.ред.). Я считаю, что Ефремову удалось создать наиболее последовательную и логичную модель Вселенной.
Эпилог
— Компьютерные технологии существенно расширяют человеческие возможности и обладают потенциалом для совершения значительного прогресса в будущем. Однако, если повсеместное распространение портативных компьютеров станет реальностью, то биочипы, вероятно, будут доступны лишь жителям развитых государств. Не обернется ли это новым инструментом для установления господства?
— Я не предвижу кардинальных прорывов в какой-либо конкретной области. Не стоит ожидать появления чудодейственного лекарства от рака или компьютера, размером с ноготь мизинца, превосходящего по скорости вычислений все существующие компьютеры на Земле. Идеальный субъективный лидерский опыт предполагает минимальное воздействие и максимальный эффект. Это обусловлено психологическими особенностями, уходящими корнями в эпоху палеолита. Охота на крупного мамонта обеспечивала пропитание всего племени. Подобного сценария больше не произойдет. Доминирование будет достигаться комплексно. Это подразумевает наличие развитой системы образования, науки и технологий, которые способны использовать достижения научного прогресса. Жесткий менеджмент и контроль, как, например, в Китае, также будут играть важную роль. Все эти факторы в совокупности будут гарантировать лидерство.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и инноваций Российской Федерации в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий», грант № 075-15-2024-571 (и всемерной поддержке Физтех-Союза).