Сон – не в руку. Безопасность водителя обеспечивает наукоемкий браслет.

– Изучением взаимодействия “человек – машина” ученые занимаются с тех пор, как появились машины и особенно – когда появились первые жертвы в результате управления транспортными средствами. Техника развивалась и совершенствовалась, а человек по своим психофизиологическим характеристикам оставался на прежнем уровне. Сегодня цифры статистики говорят: до 90% аварий случается по вине человека. 

Вы правы, на первый взгляд, самое простое решение – убрать человека из контура управления, искоренив таким образом злополучный “человеческий фактор”. Можно создать самоуправляемый механизм (и такие работы проводятся), но нужно понимать, что в некоторых ситуациях, не предусмотренных никакими инструкциями, только человек может принять правильное решение. Машина на это пока не способна! Могу напомнить случай, связанный с разработкой системы автоматизированного управления для скоростных поездов в Германии. На заключительном этапе испытаний произошла трагедия, когда поезд, не управляемый машинистом, потерпел аварию из-за автомобиля, который свалился на него с моста. За полгода до аварии у меня был разговор с руководителем этого проекта, и он убеждал меня, что человек, который стоит за рукоятками управления такого состава, мчащегося с запредельной скоростью, просто не успеет среагировать на нештатную ситуацию – на это, по его словам, способна только техника. Все было заложено в “мозги” того “чуда инженерной мысли” – возможные препятствия, погодные условия, но падающего с высоты автомобиля разработчики, естественно, не предусмотрели… А ведь если бы в поезде находился машинист, он успел бы затормозить или хотя бы снизить скорость – тогда не погибло бы несколько десятков человек. Другими словами, пока не будет создан совершенный искусственный интеллект, который сможет решать некорректно поставленные задачи, заменить человека, полностью убрать его из контура управления транспортным средством нельзя. 

– В начале 1980-х в Институте радиотехники и электроники АН СССР, где я работал, была создана лаборатория (впоследствии переросшая в отдел), которая занималась задачей определения физических полей биообъектов. Она ставилась так: по измерениям полей, окружающих человека, определить источники, которые их генерируют. За несколько лет до этого в институте была решена задача картирования Венеры, которая отличается от остальных планет очень плотной 40-километровой атмосферой, состоящей в основном из паров серной кислоты и других тяжелых газов, непроницаемых ни для чего, кроме довольно длинных радиоволн. На огромном удалении нам удалось картировать Венеру по ее радиоизлучению и активному зондированию. Мы занимались также разработкой методов неактивного зондирования Земли, поиска воды, пустот под земной поверхностью, решением других более прикладных задач на основе измерения естественного излучения нашей планеты. Нам сказали: раз вы сумели увидеть сокрытое под Землей, то и разглядеть, что находится внутри у человека, тоже сможете. К началу 1990-х, 

когда лаборатория переросла в отдел, нами было получено много интересных результатов – по картированию внутренних органов, мозга и т.д. Однако когда в отраслевых институтах уже могла начаться разработка каких-то прикладных приложений наших исследований, прежняя структура науки рухнула, ученые были вынуждены искать применения в других сферах деятельности, уезжали за рубеж… Короче, из этой первой лаборатории в науке остались только единицы. 

– В начале 1990-х директор института академик Юрий Гуляев сказал: денег нет, используйте ваши знания и аппаратуру, которую вы создали, и пытайтесь в новых условиях этот багаж как-то применить. Багаж, к слову, был немалый. Кроме того, о чем я уже рассказал, мы еще занимались измерением распределения температуры внутри мозга с помощью радиоволн. Одновременно в зоне внимания были переходные состояния, например от бодрствования ко сну. Чтобы верифицировать наши методы исследования, мы использовали некоторые другие, в частности метод контроля состояния человека по так называемой кожно-гальванической реакции, которая была открыта в конце XIX века и изучалась рядом ученых, в том числе российским физиологом Иваном Тархановым (он регистрировал быстрое изменение потенциала кожи кистей рук) и французским неврологом Шарлем Фере (он измерял изменение электрического сопротивления кожи). Оба ученых увязывали реакцию с изменением эмоционального состояния человека. В психиатрии эту кожно-гальваническую реакцию изучают при диагностике гиперактивности и каких-то других состояний. То есть она и сегодня используется, но степень ее надежности, с точки зрения медицины, не очень высока. Известно было также, что кожно-гальваническая реакция может проявляться и при переходе от бодрствования ко сну. Но как? Мы стали ее изучать и увидели, что корреляция с нашими методами регистрации с помощью радиоволн очень высокая.

– Известно, что в некоторых ситуациях (например, при испуге) происходит быстрое изменение состояния некоторых потовых желез – раз, и человека, как говорят, прошибает холодный пот. Физиологи высказывают гипотезу, что это рудиментарное состояние, доставшееся нам от обезьян, которые ходили по земле, а в момент опасности вспрыгивали на ветку. При этом, чтобы избежать повреждения, сухая кожа их ладоней должна была мгновенно увлажниться. У человека тоже можно наблюдать такую быструю реакцию потовых желез на то или иное изменение внешних обстоятельств. Неудивительно, что во время бодрствования, когда мы ежеминутно принимаем различные решения, эта реакция довольно активна, а при переходе ко сну пропадает. А если мы управляем автомобилем, то принимаем около десятка решений в минуту, каждое из которых сопровождается появлением соответствующих кожно-гальванических сигналов. Мы эту реакцию использовали для верификации состояния перехода от бодрствования к дремоте, когда угасает реакция человека на внешние раздражители и человек “уходит в себя”. Важно было убедиться, что при этом возникает изменение кожно-гальванической реакции. Так мы поняли, что может представлять собой “коррелятор активного бодрствования”. И уже потом нам пришла в голову мысль, что его можно использовать для контроля состояния человека, который управляет, например, транспортом. Как оказалось, это была хорошая находка для коммерциализации.

– Из общения со специалистами ВНИИ железнодорожной гигиены мы узнали, что существует проблема контроля состояния машиниста. Во всем мире ее решают единственным способом – при помощи “механического запроса”. Выглядит все так: с каждым машинистом в той или иной форме взаимодействует система запросов. Если все в порядке, ответ на запрос должен поступить максимум в течение 7 секунд. Часто это происходит путем нажатия машинистом на что-то или прикосновения к чему-то. В отечественных локомотивах установлена так называемая “рукоятка бдительности” – большого размера кнопка, которую нужно нажимать с усилием. Каждую минуту в кабине машиниста раздается свисток, в ответ на который ему необходимо нажать на кнопку. То есть при 8-часовом рабочем дне придется 480 раз совершить это действие!

– Проблема еще и в том, что “ответы” на запрос становятся привычным действием, а раз так – человек начинает засыпать и какое-то время продолжает нажимать кнопку автоматически, как будто глушит будильник. Другими словами, пропустить “уход в сон” – вполне вероятно.

Мы предложили разработать систему, которая будет контролировать состояние машиниста по физиологическим параметрам и только в некоторых случаях придется использовать кнопку. Нам удалось получить финансирование, сделать приборы, доказать, что они действительно контролируют состояние человека, провести эксплуатационные испытания, и в итоге руководством РЖД было принято решение устанавливать такие системы на локомотивах. В результате количество запросов-проверок машиниста снижено в сотни раз. Теперь всего 2-3 раза за смену требуется нажать на эту кнопку. Сейчас абсолютно все локомотивы, которые перевозят людей, оборудованы такой системой. В 2012 году коллективу, который занимался научной разработкой и созданием аппаратуры, была вручена премия Правительства РФ, чем мы очень гордимся.

– Ее основной элемент – браслет с двумя электродами, который одевается так, чтобы электроды оказались на внутренней стороне запястья, желательно ближе к ладони, потому что кожно-гальваническая реакция от пальцев к плечу затухает. Каждому машинисту выдается свой браслет, в котором имеется высокоточная система измерения, она подстраивается под конкретного человека. Мы выявили набор признаков, который является очень достоверным для выделения кожно-гальванической реакции. В браслете имеется радиопередатчик, который передает сигнал в приемник, установленный в локомотиве. Дальше идет обработка, и, если обнаруживается, что сигнала нет, машинисту выдается команда подтвердить свое состояние. Если подтверждает, движение продолжается. Если нет – это означает, что с машинистом что-то произошло, и локомотив принудительно останавливается. Такие ситуации на железных дорогах России происходят примерно раз в три месяца, и это – повод для очень серьезного разбирательства. 

– Можно, и мы это делаем. Подобная система разработана для водителей автомобилей, чей режим работы по многим параметрам отличается от режима работы машиниста. На железной дороге требования к безопасности транспортной единицы существенно выше, чем в автомобильном транспорте, поэтому и техника там очень дорогая. На автомобильном транспорте ввиду его массовости все намного дешевле и доступнее потребителю. Понятно, что техника, которая там используется, другая. Но функции она сохраняет те же, безопасность движения обеспечивается.

– Мы пришли к таким выводам: есть люди, которые в силу своих психофизиологических особенностей “запрограммированы” на аварии. Как выяснилось, существуют 10 обязательных качеств у человека, управляющего транспортным средством. Среди них – способность переключать внимание, удерживать в поле зрения несколько объектов и принимать решения. А есть люди, которые склонны к засыпанию при монотонной дороге, и ничего с этим не поделать: им садиться за руль опасно. 

– На основе наших разработок создана система, которая позволяет протестировать на компьютере наличие этих качеств и выявить потенциально опасных водителей. Таких людей примерно 10%. Сегодня во всех школах машинистов, депо, медицинских железнодорожных центрах страны установлен наш “Универсальный психодиагностический комплекс”, проводятся тестирования. Машинисты обязаны проходить его раз в два года и внепланово – после перенесенных серьезных заболеваний. Примечательно, что некоторые качества, которые у человека первоначально были, но потом оказались утрачены, можно натренировать и восстановить. 

– Мы не только занимаемся контролем бодрствования, но и решаем прямо противоположную задачу – обеспечения комфортного сна. Нашим разработчикам удалось найти параметры электротока, которые могут продлить глубокую фазу сна, позволяют человеку выспаться даже за короткое время. Браслет “Соня” включается во время засыпания и прекращает работу, когда приходят сновидения, в стадии так называемого дельта-сна. Тем самым дает возможность спать спокойно и естественно. Правда, пока браслет не может помочь человеку уснуть. Но мы работаем и над этим.