— Что стало основой вашей темы в стратегическом портфеле ЮФУ по программе «Приоритет-2030?» — спрашиваю Дмитрия ШАПОШНИКОВА (на снимке), научного руководителя направления Научно-исследовательского технологического Центра нейротехнологий Южного федерального университета. И в ответ слышу: «Не что, а кто. Александр Борисович Коган».
И дальше любопытный рассказ о том, как еще в 60-х годах прошлого века профессор Коган предложил Юрию Андреевичу Жданову, ректору Ростовского госуниверситета (ныне — Южный федеральный университет) создать межфакультетскую группу биофизики. «Мол, пора посмотреть, как все устроено в живом организме, и смоделировать по этому типу технику».
Жданов был мудрым и дальновидным руководителем, поэтому согласился выделить под необычную, как сейчас бы сказали, междисциплинарную группу пару комнат, к которой за два года присоединилось немало молодежи с физического, механико-математического, биолого-почвенного факультетов. А главное — они стали заниматься необычными исследованиями по индивидуальным планам.
Через пару лет Коган опять пришел к ректору: «Мало нам места». «Строй», — ответил Юрий Андреевич и показал на свободное место рядом с главным корпусом РГУ. Добились разрешения, «подняли» трехэтажное здание. И там Александр Борисович вывел всю цепочку исследования мозга, вплоть до зачатков робототехнической системы с искусственными нейронными сетями.
В конце 1970-х годов по этажу начала шагать, не натыкаясь на стены, поворачивая за угол, первая «собака» — тележка с усиками. В ступор она впадала, только уткнувшись в угол обоими усиками. «Чудо!» — радовались студенты только-только зарождавшимся проектам по искусственному интеллекту.
Когда Когана спрашивали, чем его люди занимаются, он отвечал: «Исследуя мозг животных и человека, делаем нейроподобные сети». Инженеров на этой межфакультетской кафедре было много.
Получив от физиологов представление о механизмах работы мозга, математики и физики составляли модели, а инженеры по ним конструировали железо, и конструкции типа «собаки» двигались. Когда стало понятно, что за такими устройствами будущее, а группа разрослась и появились свои кандидаты и доктора наук, Александр Борисович опять пошел к Жданову. И тот опять сказал: «Строй, мы получили в западном районе Ростова участок для нового кампуса».
И методом народной стройки — руками своих сотрудников, аспирантов, студентов — подняли корпус. И так не раз, пока не возник в университете НИИ нейрокибернетики.
— Но сейчас-то его нет!
— Не совсем так, люди, которые в нем работали, теперь трудятся в Научно-исследовательском технологическом центре нейротехнологий, и большинство исследований продолжается, но уже с новым оборудованием и новыми методическими подходами.
От изучения механизмов работы сенсорных систем животных и человека перешли к разработке биогибридных систем. Конечно, происходило это постепенно, со взлетами и падениями. Когда распался СССР, не стало Александра Когана, в 1990-е годы двери страны распахнулись, и наши ученые стали уезжать в зарубежные исследовательские центры. Да они и сами хотели посмотреть мир, попробовать силы на площадках международных команд. Молодежи стало не хватать, и профессор Борис Михайлович Владимирский предложил создать на базе физического факультета кафедру биофизики и биокибернетики, студенты которой специализировались бы в НИИ нейрокибернетики. Мол, чем раньше молодежь придет в лаборатории, тем вернее ощутит вкус науки и втянется.
А мне, — вспоминает Дмитрий Григорьевич, — как раз пришло время на третьем курсе физфака выбирать специализацию, а так как всегда интересовало, «как мозг делает мысль», я одним из первых записался на только созданную кафедру. После разговора с Владимирским, который посоветовал идти в лабораторию нейроинформатики сенсорных и моторных систем, я познакомился с ее главой Любовью Николаевной Подладчиковой, будущим моим научным руководителем и Учителем. В ЮФУ всегда зерна науки падают на благодатную почву и прорастают, не зря нас в «Приоритете-2030» определили не только в базовый, но и в исследовательский трек.
— 1990-е годы в вузах вспоминают с ужасом, почти прекратилось финансирование высшей школы, тем более ее науки.
— А у меня другие впечатления, возможно, потому, что был молод, активно включился в работу лаборатории. Уже через год в сборнике трудов Российско-Французского совещания по зрению роботов у меня вышла первая публикация.
Скоро появилась возможность подавать заявки на гранты, и я подавал, участвовал в проектах, поддержанных РФФИ и РГНФ. В 2002 году защитил кандидатскую диссертацию, в 2003-м получил должность заместителя директора НИИ нейрокибернетики по информатизации, а с 2012 года стал заместителем директора по науке.
— То есть вы признательны профессору Когану за то, что он создал межфакультетскую группу, а затем и НИИ нейрокибернетики?
— И за это, но больше — за острое чувство новизны в науке. Он свою кандидатскую диссертацию в 1938-м посвятил исследованию нейронной активности мозга. На докторскую выходил в 1941 году с технологией хронического вживления микроэлектродов в мозг животных и непрерывного изучения его функций. Поехал в Москву защищаться, но в дороге услышал, что немцы напали на СССР и отправился на фронт — он же врач по образованию. Учился у Н.Рожанского, одного из светил отечественной хирургии.
Воевал в медслужбе и кавалерии, где под конец войны получил ранение в ногу. Потому летом 1946 года, приехав в Академию наук, заявил научному сообществу, что «в силу не зависящих от него причин опоздал на защиту докторской на пять лет и вынужден теперь защищаться сидя». Удачно защитил свою технологию вживления и продолжил ее использовать. СССР был закрытой страной, поэтому о наших научных достижениях почти не знали, и через лет 15-20 за похожую работу дали Нобелевскую премию. В РГУ благодаря поддержке Юрия Жданова и таланту Александра Когана активно изучали принципы обработки информации в мозге и уже в конце 1970-х годов создали отдел робототехники и искусственных нейронных сетей, а также начали реализовывать идею мысленного управления.
В НИИ нейрокибернетики появился отдел, который занимался изучением особенностей электрической активности мозга человека и развивал идею найти отражение мысли в электроэнцефалограмме. После нескольких лет исследований пришло понимание, что в ЭЭГ можно выделить паттерны, связанные с мысленными движениями рук, ног и т. д.
Вот тут все забурлило. Ведь есть парализованные люди, которые не могут двигаться, но прекрасно мыслят. В институте пытались регистрировать определенные сигналы мозга (команды на движение конечностей, головы), выделять паттерны мысленных движений с помощью нейросетевых методов и формировать команды для управления техническими устройствами. И если бы когда-то Коган помимо нейрофизиологии не стал развивать направление искусственных нейронных сетей, подобные исследования и разработки невозможно было бы реализовать. А они разноплановые и перспективные. У них тьма применений.
Например, Е.Б.Компанеец вместе с О.М.Бахтиным создали уникальную технологию восстановления утраченных сенсорных функций. А доктор наук Валерий Николаевич Кирой, главный научный сотрудник и руководитель нашего Центра нейротехнологий, спроектировал один из первых стимул-независимых интерфейсов «мозг — компьютер».
— Недавно в СМИ стали появляется статьи о перспективах использования животных для обнаружения в воздухе опасных веществ.
— Не только опасных веществ, но и маркеров заболеваний, симптомы которых еще не заметны у людей: онкозаболевания на ранних стадия, туберкулез, диабет. Эти исследования и разработки привели к необходимости трансформации НИИ нейрокибернетики в НИТЦ нейротехнологий — с обязательным сохранением коллектива. Очевидно, что, работая вместе, мы живем как семья: одни находят средства для исследований, другие доводят до ума идеи, которые потом выстреливают — появляются новые проекты.
В 2019 году мы с коллегами подготовили несколько заявок, основанных на десятилетних исследованиях большой группы людей, и в НИТЦ нейротехнологий появились проекты по созданию новых нейроинтерфейсов для людей с ограниченными возможностями и развития человеческого капитала с целью повышения эффективности отечественной экономики. Мы разрабатывали системы анализа состояния человека по его биоэлектрической активности и поведенческим показателям. Оператор совсем уже устал и вот-вот начнет делать ошибки или, наоборот, вошел в период наибольшей личной активности.
— Вас послушать, будь активен и выиграешь, но ведь в развитии любого института, кафедры не одни взлеты…
— Конечно, нет. В какой-то момент кафедра биофизики и биокибернетики перестала пользоваться интересом у студентов, в том числе из-за туманных перспектив трудоустройства после ее окончания. Тогда руководитель НИТЦ нейротехнологий Валерий Кирой предложил реанимировать кафедру и воспитывать студентов для выполнения ведущихся в центре научных проектов, с последующим трудоустройством ребят. Для этой цели ректором ЮФУ Инной Константиновной Шевченко была открыта новая магистерская программа «Биофизика, биоинформатика и нейротехнологии», преподаватели которой являются научными сотрудниками НИТЦ нейротехнологий.
Чтобы разработать нормативные документы магистерской программы и сделать первый набор студентов, необходимы были средства, и выручила привычка подавать заявки на финансирование. Фонд Потанина объявил конкурс на разработку новых магистерских программ. Мы рискнули, подали заявку и выиграли грант в 500 тысяч рублей. Через соцсети распространили информацию про новую программу, и люди пришли не только из ЮФУ. Понимаете, новые модели в образовании дают результат.
— Например?
— В 2014 году мне предложили поучиться по программе «Новые лидеры образования» Московской школы управления «Сколково». Я прошел все такты обучения с мая по ноябрь. Эту программу в разные года заканчивали многие ректоры вузов России, в том числе и нынешний министр науки и высшего образования. Новый взгляд на процессы образования.
На программе я услышал то, что когда-то сформулировал Юрий Жданов. Он считал, что «университет — это научная организация, в которой учатся студенты». Вопрос: чему учатся? Ответ: выполнению реальных проектов. Например, нужно сделать велосипед. Для этого студенту надо соорудить колесо: изучить геометрию, приладить цепь, узнать, как трение работает, механику познать…
В итоге, чтобы выполнить такое проектное задание, надо освоить десятка полтора курсов. Понятно, что одновременно нужны институт наставничества, осознание профессиональной направленности. За годы учебы можно выполнить 3-5 проектов примерно, то есть, придя наниматься на работу, предъявить работодателю список выполненных прикладных заданий. Вот, взявшись за новую магистерскую программу, я вспомнил все термины и методы, которые освоил в Сколково: индивидуальные траектории обучения, портфолио, проектный подход.
В итоге была создана программа в расчете на людей, закончивших разные вузы и по разным специальностям, а потом и для очно-заочной магистратуры. И эти люди участвуют в наших исследованиях.
— Давайте вернемся к исследовательскому треку «Приоритета-2030» по линии «Системы управления и гибридный интеллект».
— Главная задача «Приоритета-2030» — это развитие академического лидерства. Вуз не может оставаться в своей нише, он должен все время отслеживать, что в мире делается, и идти к новым целям. В нашем деле это — найти ответы на вызовы научно-технического прогресса: создание прототипов систем гибридного интеллекта, разработка природоподобных технологий, подготовка научных кадров с широким набором компетенций.
В 2021 году мы создали комплекс прорывных поисковых лабораторий. Одну назвали «Биология синапсов», а вторую — «Нейроимиджинг», которая в 2023 годы трансформировалась в молодежную лабораторию «Нейроинтерфейсы». В задачи лабораторий входили изучение механизмов развития нейродегенеративных заболеваний и разработка неинвазивных стимул-независимых интерфейсов «мозг — компьютер» и «мозг — мозг».
— Я читала, что вы ищете новые каналы управления техникой…
— Верно. Целью исследований является разработка системы управления техникой с помощью мысленных команд, да еще так, чтобы такая система была удобна в использовании. До этого мало кто брался за решение задач эргономичности в использовании нейроинтерфейсов. Но молодежь лаборатории «Нейроинтерфейсы» говорит: «А почему нет? Давайте попробуем так и так». Ребята предложили сделать гибкие безгелевые электроды на основе силикона и графеновых нанотрубок. Попробовали раз, другой — пишется. Дальше надо вмонтировать такие электроды в головной убор, который будет легко и привычно надевать на голову.
— Маск обещает скоро вживить чип в мозг человеку.
— Ну, желающие найдутся, несмотря на то, что, по статистике, до 30% операций на мозге имеют негативные последствия. Мы же идем по пути неинвазивного съема информации. Так что наша задача — создать головной убор с датчиками, который будет нетрудно носить и который не теряет своей актуальности.
Человек хочет управлять мысленно необходимой ему техникой или компьютерной игрой, где порой пальцев не хватает, чтобы вовремя отдать команду. Знаешь, что делать, но не успеваешь совершить нужное движение. Мы получили предложения от наших молодых ученых, которые работают в созданной по программе «Приоритет-20230» лаборатории, о том, как приблизить мысленное управление техникой к реальности.
Еще одна задача «Приоритета-2030» — воспитать будущих звезд науки мирового уровня, и для этого в ЮФУ разрабатываются соответствующие магистерские программы. В частности, НИТЦ нейротехнологий совместно с Институтом нанотехнологий, электроники и приборостроения ЮФУ объединили наши программы.
Для формирования у наших студентов инженерных компетенций, а у студентов ИНЭП — в области биофизики для конструирования оригинальных нейроморфных систем. Так мы подготовим новых исследователей, способных создать нейроморфный гибридный интеллект.
Для «Приоритета-2030» важны загоризонтные идеи и разработки, ориентированные на технологии нового поколения. На мой взгляд, программа стратегического и академического лидерства «Приоритет-2030» настраивает не на борьбу каждого за ресурсы и звания, а на умение объединять мастерство и возможности структурных подразделений во имя развития отечественной высшей школы в целом и ЮФУ в частности.
Елизавета Понарина
Фото Николая Степаненкова
Нет комментариев