Зачем нам нужна глазастая рука?

Зачем нам нужна глазастая рука?

Репортаж из Ростовского института нейрокибернетики

Легенда врет, что все началось с одной парадоксальной фразы: "Меня интересует, как мозг изготовляет мысль". Ее будто бы произнес Александр Борисович Коган, выдающийся профессор-нейрофизиолог, Юрию Андреевичу Жданову, ректору Ростовского университета. После чего Александр Борисович возглавил новый исследовательский институт. Было это тридцать лет назад.

Сегодня институт нейрокибернетики имени Когана часто упоминают самые авторитетные зарубежные нейрофизиологи. Потому что многие мировые приоритеты в создании "мозгоподобных" машин имеют ростовскую прописку.

Борис Михайлович Владимирский, нынешний директор института, сидит под портретом Когана, своего учителя, и продолжает совместно начатые разработки. Мозг настолько мало изучен, что идеи, выдвинутые 20-30 лет назад, вдохновляют ученых и сегодня. Известно ведь: как бы гениален не был человеческий мозг, он включает в работу от силы 3-5% своих ресурсов. До конца понять этого непостижимого лентяя вряд ли удастся. А вот, подражая ему, улучшить наши "мануфактурные игрушки", как называл плоды цивилизации философ Николай Федоров, вполне можно.

Запасные глаза на затылке?

Лаборатория улучшения и восстановления сенсорных функций похожа одновременно и на мастерскую бытовой радиотехники, и на кабинет окулиста. Сразу же оказавшись подопытным (так проще растолковать репортеру, чем здесь занимаются), я первым делом проверяю зрение по знаменитой "шабаке" - так в нашей школе называли таблицу с жирными буквами Ш и Б наверху. Последняя отчетливо различаемая мною строка - 6-я сверху. Вековечная "школьная" близорукость - награда за 19 вычерченных некогда листов дипломного проекта.

Старший научный сотрудник Виктор Владимирович Петровский усаживает меня возле компактного прибора с надписью "электростимулятор" и убеждает не трусить. С фальшивой бодростью отвечаю, что уколов не боюсь. Один электрод из жести прижимается резинкой к моему запястью. Другой, с металлическим шариком на конце, подношу к закрытому глазу и прижимаю к веку.

- Сейчас будет слегка покалывать, - "успокаивает" Виктор Владимирович.

В самом деле, прибор начинает легонько потрескивать - как подбрасываемые в костер сучья. В глаз впиваются тысячи мелких иголочек. И сквозь закрытое веко я вижу сияющие концентрические круги.

Тем временем стоящий рядом Борис Михайлович поясняет: из миллиона волокон, составляющих зрительный нерв, несколько тысяч, а то и десятков, сотен тысяч частенько "сачкуют". Вот мне их и подхлестывают электроимпульсами специально подобранных частоты и конфигурации. Впавшие в спячку нервные пучки нехотя пробуждаются и вынуждены после долгих лет безделья снова прокачивать фотоны через свои стволы. Если садиться на такой "электрический стул" с предписанной регулярностью, можно насовсем распрощаться с близорукостью. И даже избавиться от считавшихся недавно неизлечимых дистрофии сетчатки, атрофии зрительного нерва.

А вот если бы я был кошкой, имел бы шанс поучаствовать в более интересном эксперименте. Мне бы какое-то время давали восхитительный вискас только с предъявлением креста. Когда бы я выработал условный рефлекс: вискас - исключительно при наличии креста, мне плотно залепили глаза, и я резво кидался бы к кресту, надеясь отхватить дозу лакомства. К кресту - вслепую? Ну, не совсем. Но с залепленными глазами. А ориентируются в пространстве кошки с помощью зрительных долей коры головного мозга, которые размещены, как и у нас, на затылке.

Пока я размечтался: неплохо бы, лежа на диване, класть книгу под затылок - обстрел моих глазных яблок электроимпульсами закончился. Снова иду к "шабаке", читаю буквы. В принципе, все осталось так же. Ну, разве что 7-я строка сверху читается чуть ясней.

Виктор Владимирович комментирует не очень яркий эффект нашего эксперимента так: поскольку я давно сжился со своей "школьной" близорукостью, очков не ношу, глаза не с таким энтузиазмом откликнулись на электростимулирование. У очкариков эффект бывает поразительный - острота зрения подскакивает на несколько десятых после первого же сеанса.

Метод электроимпульсной стимуляции подтвердил идею, высказанную много лет назад профессором Коганом и независимо от него английским коллегой Брингли: электросигнал, пробегающий по зрительному нерву, может быть успешно заменен искусственным электрическим импульсом, адресованным к затылочным долям. Это означает, люди с пораженным зрительным нервом могут полноценно видеть. Ведь, строго говоря, видит не глаз, а мозг. Глаз - лишь подобие объектива. И потому деталь заменимая.

Счастливый "бедный Йорик"

В отличие от принца Датского, философски взгрустнувшего над черепом "бедного Йорика", наши современники вынуждены перекладывать сотни безымянных черепов. О владельцах которых известно лишь одно: убиты на чеченской войне, вернее, "в ходе проведения антитеррористической операции".

Неопознанные тела бойцов российской армии привозят в Ростов, в ставшую печально знаменитой 128-ю лабораторию. Здесь специалисты пытаются вернуть убитым имена, а безутешным родителям - тела погибших сыновей.

В ходе Первой чеченской в Ростов привезли больше тысячи неопознанных тел. При этом в розыске находилось 1200 человек (значит, 200 тел еще не найдены). Так вот, эту 1 тысячу тел сопоставляют по всем возможным параметрам с имеющейся информацией о 1200 пропавших. Уже удалось идентифицировать около 850 бойцов. Полторы сотни погибших еще дожидаются права быть погребенными под своим именем.

Телерепортажи на эту тему, как правило, не проясняют смысл работы 128-й лаборатории. А вот заведующий отделом моделирования нервных механизмов и робототехники Анатолий Иванович Самарин, включив компьютер, показал мне, как именно проводится идентификация.

Первая база данных - из военкоматов. На экране мелькают фотографии молодых ребят. Нажатием кнопки ученый "привязывает" к их скулам, надбровным дугам, лобным буграм, ушным раковинам красные и синие реперные точки.

Вторая база данных - черепа. Те самые, из Чечни. Череп размещается на экране в нужном ракурсе, и на его поверхности выбираются аналогичные реперные точки. Потом компьютер подбирает к одной "черепной" системе точек другую - из тех, что ранее облепили фотоснимки. При совмещении, практически исключающем случайность, на экране высвечиваются номер черепа и фамилия пропавшего бойца.

Называется этот метод морфометрической идентификацией, а программа для его осуществления разработана в институте нейрокибернетики под руководством Самарина.

Конечно, череп и фотография - только часть всего исследования. Сопоставляемых признаков несколько: дентометрические (челюсти и зубы), особенности строения грудной клетки (хранящуюся в личном деле бойца флюорограмму компьютерная программа сличает с останками ребер), дерматоглифика (узоры кожной поверхности)... Всего в отделе создали 11 программ для идентификации.

Морфометрический метод в десятки раз дешевле, чем хромосомный анализ и в сотни раз - чем митохондриальный (сопоставление клеточных ядер организмов родственников, этот метод применяли для идентификации останков императорской семьи, найденных под Екатеринбургом).

В тех редких случаях, когда исследуемые останки могут принадлежать больше чем одному разыскиваемому, прибегают к хромосомному анализу (каждый обходится в 500-600 долларов).

Недавно в отделе апробирован еще один метод идентификации - по отпечаткам пальцев родителей. Оказывается, они наследуются. Самарин показал мне компьютерные диски с записью отпечатков, взятых у полных семей (отец, мать, ребенок). Их изучение позволило разработать новый метод.

Применяя 11 программ идентификации, ученые считают задачу решенной, когда вероятность совпадения данных составляет не меньше 99,9999% (четыре девятки после запятой). Он как профессионал скептически относится к сообщению из Киева об обнаружении тела журналиста Гонгадзе: заявленная вероятность совпадения 99,6% никак не позволяет считать задачу решенной.

Вообще Анатолий Иванович с досадой говорит об успехах идентификации - это пиррова победа. В середине 90-х ростовские ученые предлагали разработку радикального повышения точности попадания снарядов в цель. В грачевском Минобороне сочли ее не стоящей затрат. Что ж, теперь тратим те же средства на "бедного Йорика".

Печально уму, принужденному подчиняться чьей-то глупости. Вдвойне печально, когда ум исследует тайны мозга, а начальствующая глупость - самая непостижимая из этих тайн.

Эта нежная глазастая рука

Забавное сообщение пришло недавно из Франции: нейромеханики родины Мопассана обогатили ассортимент магазинов интимных услуг. На прилавках появилась электромеханическая "мужская" рука, способная ласкать эрогенные зоны женщины с такой нежностью, какая доступна лишь самым искушенным любовникам. Язык не поворачивается назвать это альковное изделие манипулятором. Однако именно технический термин наиболее точно соответствует данному кибернетическому устройству.

В России "индустрия любви" никогда не была в чести, но манипулятор такой же, если не более высокой чувствительности в Ростове изготовили. Его можно назвать глазастой рукой. Сделали ее по заказу саратовского НИИ электронного машиностроения. Манипулятор должен держать "шейку" телевизионного кинескопа. Причем достаточно жестко, чтобы его не выронить, но достаточно мягко, чтобы не раздавить хрупкое стеклянное изделие. Поскольку "пальцы" нащупывают кинескоп и лишь затем сжимаются, они оснащены тактильными датчиками. А чтобы точно подобраться к нежному изделию, манипулятор снабжен микротелекамерой. Такая вот видящая и ощущающая рука. Куда там до нее французскому донжуану!

Нейросистемы очувствления - научное направление, которое в 70-х годах ростовские кибернетики маскировали модной тогда робототехникой. Что ж, робот так робот. Назови хоть горшком... Бионика, прежде невероятно популярная, к 70-м вышла из моды. А в науке что стало немодным, то лишается финансирования.

Пришлось профессору Когану играть словами. Хорошо, роботы. Хотя создавали все те же нейрокомпьютеры, способные решать неформализованные задачи. С формализованными проще: какой бы трудной не была задача, найди алгоритм и решай. Совсем другое дело, если слепой от рождения человек внезапно прозрел. Озираясь, он видит незнакомый мир. Сделав шаг, натыкается на косяк и набивает шишку. Боль - сигнал, развивающий нейросистему. Следующий шаг будет осторожней. Вскоре прозревший научится обходить острые углы. На языке кибернетики это означает: нейросистема, самообучившись, научилась ставить перед собой задачу и решать ее.

В свое время, когда советский луноход триумфально покатался по каменистому плато Луны, возникла задача разработки марсохода. Она качественно отличалась от предыдущей: если радиосигнал, посылаемый на Луну и возвращаемый луноходом на Землю, опаздывал примерно на минуту, оператор легко приспосабливался к минутной паузе в диалоге с машиной. Сигнал на Марс и обратно занимает уже десять минут, поэтому управление марсоходом с Земли нереально: за десять минут оставленная без присмотра машина способна во что-нибудь врезаться и выйти из строя. Пришлось задумывать марсоход самообучающимся: выбравшись из спускаемого корабля на поверхность Марса, он должен осмотреться и осторожно продвигаться, набивая неопасные шишки и извлекая из этого уроки. Понятно, что "по интеллекту" марсоход должен был отличаться от лунохода, как ребенок-человек от обезьяньего детеныша.

Система очувствления интеллектуально усовершенствовала и знаменитый ортопедический аппарат Илизарова. Напомню, курганский хирург впервые в мире додумался устанавливать на место перелома кости металлические штанги, которые поддавливают образующуюся костную мозоль, сближая обломанные края кости и тем самым ускоряя заживление.

Ростовские кибернетики оснастили аппарат Илизарова своего рода рецептором, контролирующим усилие сжатия. Чтобы нельзя было ни передавить, ни недодавить. Благодаря датчикам и системе корректировки информации для быстрого и качественного сращивания костей уже не требуется выдающийся травматолог, каковым был Илизаров, исключается неправильное сращивание.

Нейросистемы приобретают новые профессии, овладевая ими так, как человеку не дано. Вот, к примеру, на что способен искусственный интеллект в банковской охране. Допустим, у вас украли пластиковую карточку и узнали код для снятия денег через банкомат (ну, положим, под пыткой вы признались). Если, однако, ваша пластиковая карточка специально обучена, вору не удастся снять с вашего счета большую сумму. Компьютерная программа изучила тот ритм, в котором вы обычно снимаете деньги и наложила на карточку запрет получать их в ином ритме. Так что, запросив слишком большую сумму и пытаясь слишком часто обращаться к вашему счету, вор нарвется на отказ. Более того, просигнализирует органам правопорядка, где он находится.

Еще одна нейрокомпьютерная охранная операция - идентификация личности по тому параметру, изменить который не во власти человека. Скажем, по давлению пера, когда человек расписывается. Банкомат предлагает клиенту ручку без чернил, которой следует расписаться в прямоугольнике. Программа отслеживает не только конфигурацию подписи, но и давление ручки. Не совпало с образцом - денег не получить. Ну, а вдруг вы возбуждены и не в состоянии повторить желанную подпись? И это предусмотрено: клиенту банка предложат дважды расписаться обычным образом, потом максимально быстро и еще раз - на максимально сжатом пространстве. Нейрокибернетики доказали: после выполнения этих упражнений растождествить свой автограф с оригиналом не удастся.

Время - вещь необычайно длинная

Директор института Борис Михайлович Владимирский возглавляет научное направление, которое касается каждого, - он изучает так называемое физиологическое время.

То, что физиологическое время отличается от астрономического, наверняка ощущал каждый. Даже пословица свидетельствует: нет хуже, чем ждать и догонять. В этих случаях время тащится, как несмазанная телега. Зато, по словам автора "Ромео и Джульетты", счастливые часов не наблюдают.

Выходит, течение нашей жизни отнюдь не равномерно и прямолинейно, как врут календари и хронометры. Вот еще одно поэтическое свидетельство:

Шкала логарифмической линейки:

неторопливы первые деленья,

чем дальше вправо,

тем тесней и мельче -

вот-вот сорвется бегунок.

У детей, как известно, дни - огромной долготы, у стариков - бешено несутся. Это, конечно, ощущение субъективное, измерить его нечем. Но оно общее: так ощущают все. А значит, такова закономерность.

Различна длительность времени и у людей разных профессий. Не секрет, что у моих собратьев по перу хронометр щелкает ускоренно - не оттого ли, что слишком много событий осознается в единицу времени? И потому журналисты - аутсайдеры среди долгожителей. А вот дирижеры, напротив, счастливчики - им "на роду написано" активное долголетие. Возможно, гармония ритмов удлиняет жизнь.

Профессор Владимирский считает, что могут быть разработаны техники управления физиологическим временем. Образно говоря, нейрокибернетик способен стать тем часовщиком, который подтянет невидимую пружинку в нашем подкорковом часовом механизме - и время потечет несколько иначе.

Зачем это нужно?

У мастера восточных единоборств такой вопрос не возникнет. Путем длительных упорных тренировок он научается замедлять физиологическое время. Хотя бы для того, чтобы занесенная для удара рука противника воспринималась им как при замедленной съемке - тогда каратист (дзюдоист, тэквондист) успеет увернуться от удара.

Еще важней техника замедления субъективного времени для диспетчеров и операторов, работающих в экстремальном режиме. Уметь принять важное решение в кратчайшее время означает порой спасти жизни людей. Новые техники управления временем могут до неузнаваемости изменить обучение: наш вечно недогруженный мозг способен за единицу времени воспринять во много раз больше информации. Главное - исключить внутреннюю спешку.

Идея управления временем, по-моему, кардинально меняет понимание долгожительства. Может, вовсе не стоит пытаться нечеловеческими усилиями преодолевать видовой предел. Достаточно изменить внутреннюю наполненность времени и прожить тысячелетие за отпущенные природой 70 лет. Так, муха, родившись утром, к вечеру становится старухой.

Не кроется ли глубокий смысл в типичном "склерозе" кавказских аксакалов, которые нетвердо помнят, сколько им лет?

Забыть о возрасте - лучший, наверное, рецепт омоложения.

Даниил Земляк

На грани невозможного 15,2002

Источник - http://gazetangn.narod.ru/