Men's Health. Журнал

Диагностика, протезы, юмор: нейротехнологии, которые Сколтех уже внедряет в наш быт

Нейронауку называют новым космосом. Как и полвека назад, во время космической гонки, в процессе решения одних задач здесь происходят неожиданные прорывы в других, а потенциал исследований заставляет поверить в самые фантастические прогнозы. Men’s Health изучил текущее состояние нейронауки в России и за рубежом, познакомился с ведущими учеными, а также узнал, как прорывы в этой области повлияют на наше здоровье в ближайшее время.
brain 1 2.jpeg
  • Грезы миллиардеров

ЭКСПЕРТЫ

Александр Кулешов.jpg

Александр Кулешов

ректор Сколтеха, д. т. н., академик РАН

Ханс-Алоиз Вишман.jpg

Ханс-Алоиз Вишман

руководитель инновационных программ Philips Research

Ирина Федулова.jpg

Ирина Федулова

ведущий научный сотрудник лаборатории Philips Research

Андрей Сомов.jpg

Андрей Сомов

старший преподаватель Сколтеха, к. т. н. (PhD)

Сентябрьское появление Илона Маска в подкасте американского комика Джо Рогана уже вошло в историю. Самое мягкое определение тому — эксцентричное. Маск в прямом эфире курил траву, пил виски и делал заявления, после которых акции Tesla упали на 6 %. За всем странным флером эффектного появления в публичном пространстве немного потерялась суть сказанных бизнесменом вещей. А тем временем именно на шоу Рогана Маск сделал несколько редких высказываний о своем проекте Neuralink: «Через несколько месяцев мы сможем рассказать кое-что интересное. Это по крайней мере в несколько раз лучше, чем все то, что уже существует. Думаю, даже лучше, чем кто-либо считает возможным».

Neuralink разрабатывает технологию, которая позволит объединить людей и компьютеры, создавая симбиоз человеческого мозга и искусственного интеллекта. «Это позволит всем желающим получить сверхчеловеческое восприятие», — заявил бизнесмен и объяснил в прямом эфире (до того как запалить самокрутку), что, по его мнению, мы уже частично киборги, ведь наши смартфоны фактически работают продолжением нас, расширяя возможности получения знания.

Текущая задача Neuralink, как заявил Илон Маск, — расширить канал обмена данными между нашими биологическими телами и цифровыми сущностями, а в будущем — дать людям вечную жизнь. «Если ваша биологическая сущность умрет, будет возможность загрузить себя в новое тело», — сказал Маск.

Позже, в ноябре, в интервью Axios Илон уточнял, что задача разрабатываемого Neuralink продукта не только сделать нас умнее — его можно также применять для исправления нервных окончаний, когда сигналы мозга не могут достичь конечностей, и восстановления памяти.

Все детали исследований (как и прогресс) Neuralink засекречены. На сайте компании есть лишь список вакансий: Маск нанимает дизайнеров, инженеров, координаторов, разработчиков софта — всего указано 11 направлений. Из ранее появлявшейся информации известно, что технология, которую собирается использовать Neuralink, называется «нейронные кружева».

Созданная в 2016 году компания далеко не единственный громкий проект в сфере нейротехнологий, чья задача — раздвинуть рамки восприятия и создать сверхчеловека. В 2017 году на конференции F8 стало известно о проекте Facebook, находящемся под личным контролем Марка Цукерберга. Сведения о его сути туманны, как писал Wired, точно можно сказать лишь несколько вещей. Во-первых, работы в его рамках проходят в Building 8 — секретном подразделении Facebook, разрабатывающем самые инновационные технические устройства. Во-вторых, они создают неинвазивный интерфейс от мозга к компьютеру, который будет переводить речь в текст. По данным Wired, он использует сигналы нейронов мозга, отвечающие за формирование слов, — команда проекта ищет способы перевести их в кодированный сигнал и затем передать эти данные на компьютер. Если Facebook преуспеет, мы сможем печатать до 100 слов в минуту одной только силой мысли. Наконец, в-третьих, мы знаем, что руководитель проекта — Регина Дуган, в прошлом директор ATAP (Advanced Technology and Projects), аналогичного инновационного подразделения Google, а до этого — шеф Darpa, управления Министерства обороны США, отвечающего за разработку новых технологий в интересах вооруженных сил. Про Darpa неизвестно ничего, кроме того, что они в числе прочего занимаются проектами в сфере улучшения существующих военных технологий: например, сверхновых интерфейсов, обучающих солдат.

В нейронауке много направлений, и каждое из них — средоточие чьих-то амбиций, далеко не обязательно калифорнийских миллиардеров и оборонных ведомств. Но перед всеми ними стоит одна и та же проблема: в человеческом мозге десятки миллиардов нейронов и никто полностью не понимает, как они работают.

За годы исследований люди научились распознавать некоторые функции мозга и даже ими манипулировать, но по-прежнему многие механизмы, особенно в том, что касается человеческой памяти, за пределами нашего понимания. Мы даже точно не знаем, сколько именно нейронов отвечает за общение между людьми: 100, 100 тысяч или 10 миллиардов. Поэтому некоторые скептики не считают нейронауку наукой как таковой: якобы в ней попросту не хватает четко описанных основ. Но в любом случае иногда лучший способ решения задачи — по частям.

  • Регенерация мозга

Пример решения конкретных задач — «Нейрохакатон», прошедший в ноябре в Сколтехе — Сколковском институте науки и технологий. По мнению ректора Сколтеха, академика РАН и доктора технических наук Александра Кулешова, хакатоны — командные соревнования, направленные на решение конкретных технических задач, — можно проводить в областях, которые еще не вышли на уровень настоящей науки и где прорывы могут произойти почти случайно. «Нейронаука — наука ХХI века. Такой же когда-то в ХХ веке была физика, в девяностых годах — генетика. Нейронаука еще не имеет фундаментальной базы. И случайные открытия в этой сфере вполне ожидаемы», — рассказывает российский ученый. По словам Кулешова, ожидаемые научные прорывы будут связаны с пониманием того, как работает мозг и как применить новые знания, чтобы сделать нашу повседневную жизнь лучше, эффективнее и интереснее.

На трехдневном мероприятии решали научные задачи по диагностике рассеянного склероза и прикладные задачи в различных областях нейротехнологий. Сама программа была разбита на два раздела, или, как их тут называют, трека: научный и открытый. Ключевой темой научного был рассеянный склероз. «Одна из наиболее дорогих в терапии болезней, она часто поражает молодых и талантливых», « как сказал о ней ректор Сколтеха.

Рассеянный склероз — болезнь, которая по-разному протекает у людей разного пола. Он чаще встречается у женщин, но мужчины зачастую болеют гораздо более интенсивно. Как отметил в разговоре с Men’s Health Ханс-Алоиз Вишман, руководитель инновационных программ Philips Research, проблема заболеваний мозга — одно из важнейших направлений в исследовательской деятельности нидерландской компании. «Тема нейродегенеративных заболеваний была предложена Сколтехом, но мы занимаемся разработками в этой области по всему миру», — говорит Вишман. Он признает, что Россия пока не входит в число крупнейших рынков для Philips, но считает стратегически важным создание научной лаборатории в партнерстве с центром «Сколково»: «В России потрясающая академическая база, а в Сколтехе — отличный уровень специалистов, мы считаем, что вместе можно добиться заметного прогресса в медицинских областях исследований».

Научная лаборатория Philips Research, которая работает в Сколкове всего год, в отличие от проектов-грез Маска и Цукерберга, не планирует создание сверхлюдей. Задачи, стоящие перед ней, более практические и направлены на реализацию глобальных целей компании. Ирина Федулова, ведущий научный сотрудник лаборатории, объясняет: «Philips глобально разворачивается в сторону медицины и здравоохранения. У компании большое подразделение R&D, Research & Development. Часть R (от англ. research, «исследование». — Прим. MH) отвечает за создание новых конкурентоспособных продуктов.

Philips производит различную медицинскую диагностическую аппаратуру, в том числе аппараты для МРТ, КТ, УЗИ. К ним поставляются программы, которые ежедневно используют врачи. Все производители медоборудования, в том числе Philips, работают над созданием софта, позволяющего врачу максимально быстро проводить описание снимков, — это называется системой поддержки принятия клинических решений.

Искусственный интеллект и машинное обучение имеют огромный потенциал для уточнения или ускорения решения задач, стоящих перед врачами. Мы снимаем с врача часть рутинной нагрузки, научив компьютер выполнять эти функции».

По словам Федуловой, автоматическая сегментация очагов демиелинизации, то есть определения мест нервной патологии головного мозга, — один из примеров системы поддержки принятия решений. Она объясняет, как проходил научный трек «Нейрохакатона». «В области data science задача сегментации изображений стандартная, и для таких задач существуют общепринятые метрики, которые измеряют качество. В нашем случае были даны медицинские снимки, где врач точно отметил контуры патологий. Задачей участников было без информации от врача, только по снимку, сгенерировать контур патологий. То есть был правильный ответ и был тот, что дали участники. Их можно наложить и посчитать, насколько они пересекаются. Таким образом определяли лучших». Обезличенные МРТ и клинические данные от порядка 150 пациентов, полученные в ходе реальной медицинской деятельности, были предоставлены участникам Научным центром неврологии в Москве на основании лицензионного соглашения с платформой CoBrain-Analytics.

И Федулова, и Вишман уверяют, что решение подобных диагностических задач проводится не для того, чтобы заменить врачей, а чтобы создать для них новый инструмент. «Многие студенты-медики даже рассуждают так: а надо ли мне идти изучать рентгенологию, если через десять лет нашей профессии уже не будет, — говорит Ирина. — На самом деле до этого не дойдет в пределах ближайших как минимум 50 лет. Возможности машинного интеллекта слишком сильно отстают от людей. Проблема только в том, что маркетинг и журналистское сообщество раздули ожидания от искусственного интеллекта. Это справедливо для многих областей, но для рентгенологии особенно сильно. Мы стараемся объяснить врачам, что мы не собираемся заменять их. Мы хотим им помочь».

brain 2.jpg
  • Открытые проекты

Призовой фонд мероприятия в Сколтехе составил 1 миллион рублей. Главный приз научного трека, 500 тысяч и стажировку в Philips, получила команда-победитель Neuroteam Zero. Однако не менее интересным был и открытый трек, где команды решали задачи из иных направлений. Именно по ним становится понятно, в каких еще практических направлениях движется российская нейроиндустрия.

Старший преподаватель Сколтеха, кандидат технических наук (PhD) Андрей Сомов, которого здесь называют одним из главных идейных вдохновителей «Нейрохакатона», рассказывает о том, как выбирались темы.

«Сколтех — это инновационный институт, и мы заинтересованы в коммерциализации научных разработок. Мы узнали, кто из работающих в разных частях нейронауки готов нас поддерживать. Это были компании, которые занимаются нейропротезами, нейроинтерфейсами, киберспортом. Так у нас получилось четыре секции в рамках «Открытого трека».

Заявки пришли от более чем 400 человек. На научный трек были отобраны восемь команд. Участники в основном работники компаний, стартапов, студенты, были даже школьники из Нижнего Новгорода. Для нас были особенно приятны их слова: «Вы подарили нам мечту». Мы рады готовить специалистов начиная со школьной скамьи».

По мнению Андрея, у всех представленных проектов высокая инновационность, хотя он признает: некоторые темы в полной мере охватить не удалось, например носимую электронику. «Я оценивал секцию по киберспорту, и в ней есть два проекта, которые делают отличный продукт, его можно коммерциализировать. Больше всего нравится то, что удалось за действительно короткий срок добиться ощутимых результатов, их уже можно потрогать. Создан MVP, который можно дальше развивать».

Проекты, о которых говорит Сомов, — это, например, система подготовки киберспортсменов, основанная на отслеживании их поведения в игре и выдающая практические рекомендации: скажем, стараться фокусировать взгляд в определенных областях экрана, ведь именно при таком обзоре опытные игроки получают максимально релевантную информацию в контексте игры и добиваются большего количества побед. Такая модель чем-то похожа на футуристичную систему подготовки пилотов дронов и при доработке вполне может стать даже инструментом подготовки специалистов в оборонной отрасли.

Были проекты, связанные с улучшением отклика нейропротезов: за время хакатона командам предлагалось добиться радикального улучшения реакции искусственной конечности на подаваемые сигналы. Решались и такие задачи современной неврологии, как, например, передача данных при помощи движений глаз — незаменимая функция для пациентов, лишенных речи и движения.

Интересный проект — «Хахатон», проведенный совместно с «Открытым микрофоном» на ТНТ. Здесь команды создавали нейротехнологию, которая позволяет определять качество юмора и после выступления комика выдавать уверенные рекомендации в эффективности его выступления. При доработке это может стать серьезным инструментом поддержки телередакторов не только в комедийном секторе. При должной настройке система станет важным подспорьем в производстве контента и заработает с чем угодно: мелодрамами, фильмами ужасов, триллерами.

Спектр исследуемых в России направлений нейронауки более чем широк. Андрей Сомов из Сколтеха возвращается к медицине и упоминает, что при институте создается унифицированная платформа сбора данных о работе мозга, где полученная информация обрабатывается при помощи алгоритмов машинного обучения и многие процессы автоматизируются. «Практическим применением в будущем может быть определение заболеваний на ранних стадиях, а также оценка качества и подбор оптимальной терапии», — объясняет он.

Ведущий научный сотрудник российской лаборатории Philips Research Ирина Федулова считает, что нужно стараться решать задачи, которые имеют большое социально-экономическое значение: «Важно сделать здравоохранение более доступным для большего количества людей. В России недостаточная плотность обеспечения высококлассными врачами-рентгенологами. Жизненно важны либо какие-то телемедицинские функции, либо системы поддержки принятия решений, которые помогут врачам». Она приводит пример практического применения возможных будущих исследований: самообучающийся датчик аппарата УЗИ, который подсказывает специалисту, как его повернуть, чтобы изображение получилось лучше. «При таком подходе обследование сможет делать даже медсестра, а врач будет ставить диагноз по готовому изображению телемедицинским способом. Представляете, как сильно и какому количеству людей это поможет?» — восторженно спрашивает Ирина.

По данным ВЦИОМ за прошлый год, лишь чуть больше трети россиян доверяет врачам. Возможно, нейронаука сможет изменить и это.

Забавно, что за пару недель до «Нейрохакатона» на странице Сколтеха в фейсбуке раздавались голоса негодования: несколько девушек возмущались отсутствием женщин на мероприятии. «А сколько там участниц? — спрашивали они и тут же сами отвечали, видимо, будучи не в курсе: — Скорее всего, их нет».

Победу в одной из секций открытого трека — про улучшение отклика нейропротезов — одержала команда FaraDenza, три шестикурсницы мехмата МГУ. Да и вообще участниц, как показалось мне, было довольно много. Так что и с точки зрения равноправия полов нейронаука вполне в духе времени.

Нет аккаунта на сайте? Зарегистрируйся