Александр Храмов: Как научить машину мыслить?

Искусственный интеллект, роботы с человеческим сознанием и протезы, управляемые силой мысли, — все это давно уже не область научной фантастики. Проблематика удивительных возможностей человеческого мозга занимает сегодня лучшие умы ученых по всему миру. Недавние открытия ученых СГТУ еще на один шаг приблизили человечество к разгадке этих тайн. Исследования сотрудников кафедры АУМ ИнЭТМ и НОЦ «Нелинейная динамика сложных систем» не только помогут людям, страдающим серьезными заболеваниями, но и расширят возможности нашего разума и сознания. Подробнее об этом — в интервью с руководителем научных исследований, зав. кафедрой АУМ и в. н. с. НОЦ «Нелинейная динамика сложных систем», д. ф.-м. н. Александром Храмовым.

Александр Евгеньевич, не так давно вы получили несколько грантов от Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) и Российского научного фонда (РНФ). С чем они связаны?

Один из них — с реализацией проекта по выявлению паттернов динамики головного мозга, отвечающих за моторную активность человека. Эта задача непосредственно связана с созданием экзоскелетов. То есть конечная наша цель — сделать так, чтобы человек мог мысленно управлять экзоскелетом или искусственным протезом. Работа только начинается, сейчас мы экспериментально исследуем вопросы диагностики воображаемых движений, активность зеркальных нейронов и т. д.

Второй проект, которым руководит наш испанский коллега из Технического университета Мадрида, профессор Александр Писарчик, который с этого года стал и сотрудником СГТУ, связан с восприятием оптических иллюзий. Это изображения, которые мы воспринимаем неоднозначно: например, классическое неоднозначное изображение — это танцующая балерина, которая в нашем восприятии кружится то по часовой, то против часовой стрелки. Наша задача — определить, что происходит в коре головного мозга, когда он сталкивается с подобными изображениями. Эта модель позволит в дальнейшем понять, как человек принимает решения, как работает наше подсознание.

Уже есть какие-то результаты?

Работа над вторым проектом идет всего полгода, но уже понятно, что восприятие зависит от ситуаций, состояния и настроения человека. Мы столкнулись с проблемой, что наше восприятие обладает нечеткой логикой, очень вариабельно. Встал вопрос: а можем ли мы использовать идеи нечеткой логики в робототехнике — например, для создания интеллектуальных роботов? В качестве примера можно привести марсоход, с которым на Марсе в любой момент могут произойти непредвиденные обстоятельства. Жестко детерминированный алгоритм его управления неэффективен: он не сможет принять какое-то решение в случае ЧП. То есть предстоит создать искусственную нейронную сеть, которая будет обрабатывать разные варианты ответов: не только четкие «да» и «нет», но и «не знаю». Это очередной шаг на пути создания искусственного интеллекта.

В прошлом году вы получили патенты на изобретения, также связанные с обработкой сигналов головного мозга. Расскажите, пожалуйста, об этом.  

Уже лет 15 мы занимаемся проблемами такого распространенного нервного заболевания, как эпилепсия. Когда только начинали, ставили перед собой несколько целей. Во-первых, помочь медикам найти альтернативу существующим способам лечения. Сегодня это — либо химические препараты, которые порой очень вредны для здоровья, либо нейрохирургические операции, причем исход таких операций может также дать различные осложнения. Во-вторых, разработать подходы для ранней диагностики, то есть найти некие биомаркеры эпилептического расстройства, которые позволили бы нам предсказать развитие эпилепсии на ранних стадиях.

Работа в этом направлении велась совместно с нашими коллегами из Неймегенского университета, где находится крупнейший центр нейроисследований в Голландии, и Институтом высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (Москва). В результате нам удалось обнаружить определенные маркеры эпилепсии: это изменение частотного состава сонных веретен и других веретеноподобных паттернов, ответственных за динамику сна. Мы можем с высокой степенью достоверности сказать, что если это происходит, то следует ждать беды. Пока все исследования велись на специально выведенных лабораторных крысах. Но уже получено определенное подтверждение наших выводов и на человеке. Кроме того, были обнаружены паттерны, которые предшествуют самому эпилептическому событию. Они позволяют предсказать возникновение эпилептического разряда за секунды до его наступления.

Далее на базе наших открытий биомаркеров мы создали систему подавления эпилептического приступа путем электрической стимуляции головного мозга. Стимуляция происходит непосредственно перед волновым разрядом специальными электродами. В результате общая длительность эпилептической активности снижается для некоторых испытуемых на 100%, более типичная ситуация — на 90–95%.

Когда это изобретение получит практическое применение?

На данный момент мы находимся на стадии научно-исследовательской работы. Следующий этап — стадия НИОКР, то есть разработка прототипа прибора. Но для его реализации необходимо финансирование со стороны государства или частного инвестора.

Нейронауке сегодня уделяется много внимания. Почему, как вы думаете?

Действительно, это магистральное направление исследований как во всем мире, так и в России. Несколько лет назад Дмитрий Медведев отметил, что проект по изучению головного мозга для современной России так же важен, как и программа по покорению космоса для Советского Союза.

Здесь интерес сугубо прагматичный. Вместе с продолжительностью жизни неизбежно растет количество заболеваний головного мозга, связанных со старением. Сто лет назад мало кто доживал до того, как начинали развиваться болезни Альцгеймера, Паркинсона и т. д. Сегодня же, к примеру, в Японии, где продолжительность жизни больше, чем в России, с проблемой деградации функций центральной нервной системы сталкивается чуть ли не каждый второй пожилой человек. Поэтому общество задумалось, как сохранить не только физическое, но и душевное здоровье.

Но дело не только в этом. Мозг, сознание, память — все то, что делает нас людьми, по-прежнему остается для человечества terra incognita, то, что еще неизвестно, но вот-вот станет явным, открывает уникальные возможности. Например, мы сможем создавать высокоэффективные интеллектуальные системы, более производительные компьютеры, научимся встраивать в мозг специальные чипы или заставим машину думать. Это будет колоссальный прорыв в инфо- и биотехнологиях!  

Алена Егорова