"Электронный нос" спасет от рака

Зачем человеку индивидуальный адаптометр? Что такое «электронный нос»? Как работают технопарки? Об этом и многом другом рассказывает кандидат физико-математических наук, создатель «электронного носа» – аналитического устройства, способного распознавать образы – Михаил Яблоков.

 Россия 2045: Михаил Юрьевич, как вы считаете, возможно ли к 2045 году создать искусственное тело человека? Или хотя бы увеличить его возможности за счет дополнительных устройств, подключенных к физическому телу?

 – Идея эта не нова. Роботы, как механические устройства, появились сотни лет назад, были сделаны хитроумные автоматы, играющие на музыкальных инструментах. В Японии, которая лидирует в области робототехники, уже изготавливаются роботы-домохозяйки, некоторые устройства вскоре обещают выпустить в продажу. Сделать, в принципе, можно многое. Только надо определить, зачем это нужно.

Россия 2045: Мы говорим о продлении жизни.

– Что такое тело, если его разобрать по функциям? Первое – это жизнеобеспечение: питание, дыхание, воспроизводство. Второе – транспортная система, т.е. ноги. Третье – исполнительные устройства (актюаторы). Это базовые элементы системы управления. Мозг дает команду, например, руке, она должна ее выполнить.

И наконец, самое главное, управляющий центр – мозг. Естественно, управлять нельзя без сбора информации об окружающем мире: эту функцию выполняют органы чувств – органы ввода данных.

Органы чувств, как системы сбора информации, по отдельности воспроизводятся, так или иначе. Есть микрофоны, видеокамеры, «электронный нос», «электронный язык».

Есть технические устройства, заменяющие внутренние органы, – аппараты для искусственной вентиляции легких, искусственное сердце, аппарат искусственного кровообращения. По частям многое сделано.

Но нет самого главного – системы. Системный подход состоит в том, что нельзя рассматривать человека в отрыве от окружающей среды. Он все время находится с ней в контакте. И одна из основных проблем выживания состоит в том, что человек плохо к этой среде адаптируется.

Россия 2045: Поэтому мы умираем так рано?

– Организм не должен выходить из того диапазона адаптационных возможностей, которые имеет. По крайней мере, надолго. А когда выходит, система сбивается, ресурс снижается, человек умирает раньше времени.

Системный подход заключается в том, что нужно налаживать систему адаптации организма, тренировать ее, регулировать. Например, своевременно прекращать доступ вредных веществ в организм. Или предупреждать человека, что концентрация вредных веществ в крови скоро может превысить допустимую норму.

Россия 2045: И так по каждому параметру...

– Я считаю очень важным сделать систему – естественно, портативную, типа «помощник человека». Она будет включать в себя искусственные органы чувств: обоняние, более чувствительное, чем у человека, которое предупредит об отравляющих веществах в воздухе; искусственный язык, который сообщит о перенасыщенности вредных веществ в воде, продуктах питания; радиационный датчик. Человек ведь не приспособлен эволюцией чувствовать радиационный фон. Все это нужно знать, чтобы избежать перегрузок внутренних органов, вызванных загрязнением окружающей среды. Кроме того, с помощью датчиков, встроенных в одежду, можно было бы контролировать двигательную активность человека, и прибор мог бы предупреждать о недостатке движений или их избытке за какой-либо промежуток времени. Сделать такую искусственную систему было бы очень интересно.

Россия 2045: Мы разговаривали со многими психофизиологами, в т.ч. с Александром Яковлевичем Капланом, и он такую интересную мысль высказал, что мозг приспособлен к долгому существованию: клетки не делятся, ошибки не накапливаются...

И он предположил, что если обеспечить эту систему искусственными средствами, подключить через нейроинтерфейс к управлению органами чувств, то такой «мозг в банке», физически будучи совместимым с мобильным роботом либо дистанционно им управляя, в состоянии прожить 200–300 лет. И тогда проблема искусственного тела видится немного в другом ракурсе.

Да, идея, что мозг незаменим, а тело можно сделать искусственное, известна давно. Эта идея освоена фантастами, например в фильме «Робокоп»: там пересадили мозг убитого полицейского роботу, и робот-полицейский стал практически неуязвим и победил всех «плохих парней».

Но если мы говорим о продлении жизни «старого тела», то нужно сделать «помощника для адаптации», о котором я говорю. Человек в тех же условиях сможет прожить существенно дольше. Парадокс, но развитие цивилизации, облегчение жизни человека приводят к уменьшению ее продолжительности при неумеренном пользовании ее благами. Чрезмерный, избыточный комфорт приводит к ослаблению адаптационных механизмов. А в пределе – и к атрофии неработающих органов. Многие недогружают мозг, перестали работать руками, стали мало ходить. А все органы надо загружать в определенном режиме, обязательно включая мозг. Для того чтобы это было оптимально, не было ни недогрузок, ни перегрузок,  нужны системы контроля, индикаторы нагрузки, запись информации, обратная связь. Все эти рекомендации по адаптации должны быть индивидуальны, конечно. То, что раньше человек интуитивно чувствовал, сейчас утрачивается, и этому надо учиться. Вот тут, думаю, и смог бы помочь такой прибор– адаптрон, или, скажем, адекватрон.

Россия 2045: Могло бы это стать этапом движения к искусственному телу?

– Безусловно!

Россия 2045: Причем наиболее легко достижимым.

– Не то чтобы легко, конечно, но реально достижимым при существующей технологической базе. Можно сделать такую систему, включая и «электронный нос», который, собственно, мне более всего интересен.

Россия 2045: Я знаю, что подобные технологии используются для диагностики болезней по запаху тела. Мне кажется, такой «нос» и внутреннюю среду поможет контролировать.

– Конечно! Например, определять рак легких по дыханию. Ежегодно триста тысяч человек у нас умирают от рака, на порядок больше, чем гибнет в автомобильных катастрофах. А рак легких трудно диагностируется. «Электронный нос» тут должен помочь.

Россия 2045: Как это будет работать?

– В основе «электронного носа» набор сенсоров. Разных. Т.е. на одно вещество они дают разный отклик. На другое вещество они дают опять разный отклик, но уже другой. Эти отклики как отпечатки пальцев у разных людей. Отклики чистых веществ записываются заранее в память прибора. А дальше задача компьютерной программы распознавания образов эти отклики обнаружить среди непрерывно поступающих сигналов на вход прибора. «Электронный нос», таким образом, определяет только те запахи, которым он обучен. Чем больше разных сенсоров в приборе, тем большему числу запахов можно этот прибор обучить.

Можно обучить «электронный нос» запахам болезней – рака легких, например. Для этого записываются запахи раковых больных. Собирается база данных. И затем люди при регулярной диспансеризации дышат в «электронный нос». Это гораздо проще флюорографии. Понятно, что обнаружив рак на ранней стадии, его проще вылечить.

В идеале «электронный нос» будет по размерам не больше цифрового фотоаппарата. Но эту систему надо будет периодически переобучать. Как часто –зависит от сенсоров. Накапливая в базе данных большое количество паттернов –запахов различных веществ, думаю, возможно будет и разобраться в природе запаха. Тут мы еще очень мало знаем. Ведь еще Ганеман – основоположник гомеопатии –излечивал некоторые болезни простым нюханием лекарства.

Тот же принцип записи и обработки многопараметрической информации, что и в «электронном носе», можно использовать и в моделировании «электронного творческого помощника», например. Человеческий интеллект работает на ассоциациях, ассоциации возникают от комплекса внешних впечатлений. Именно комплекса – не просто звуков, света, запахов, но всего вместе.

Россия 2045: Было бы очень интересно это сделать.

– Я пропагандирую системный подход. Искусственный человек должен начинаться с такой системы, которая адекватно реагирует на окружающее.

Машина, которая порождает эмоции! Она может быть напарником человека. Например, у аутистов нарушен эмоциональный контакт с миром. А представьте, есть такой электронный помощник, который на экране показывает разные выражения лица. Может даже высказать фразу эмоционально окрашенным голосом.

Думаю, при создании искусственного человека к робототехническому направлению, которое сейчас преобладает, надо добавить эмоциональное.

На самом деле эта идея комплексная, она витает в воздухе.

Россия 2045: Кстати, новый номер журнала Time вышел 21 февраля. Во всю обложку написано «2045 – год, когда человек станет бессмертным». Очень интересное совпадение.

– Конечно, создание искусственного человека и продление жизни – это действительно хорошая идея. Для продления жизни нужно иметь усиленную обратную связь. Человек в ходе эволюции потерял возможность адекватно реагировать на окружающую среду, у него, по сравнению с животными, существенно хуже обоняние, слух, вкусовые рецепторы. Необходимо уже сегодня создать какой-нибудь «аларм», который будет предупреждать человека об опасности.

Россия 2045: Скорее всего, «аларма» мало, нужна более сложная обратная связь...

– У каждого должен быть прибор индивидуального использования – адаптометр. Он будет в комплексе воспринимать всю окружающую информацию вокруг человека и запоминать любые воздействия. А пользователь сможет пролистать «память» в удобное для него время, проанализировать свое поведение, окружение. Это устройство будет учитывать индивидуальные особенности здоровья человека.

А возможно, и особенности психики. Может быть, адаптометр сможет настраивать людей, корректировать их взаимодействие с окружающей средой, эмоции. Например, прибор определяет по ряду показателей приближение у тебя состояния агрессии и предупреждает тебя. И ты понимаешь, что нужно остановиться, иначе сейчас испортишь отношения с людьми, которые рядом.

Я бы даже назвал индивидуальный адаптометр прототипом искусственного человека.

Россия 2045: Если представить будущее, в котором искусственное тело сможет получить каждый, то очевидно, что первую часть жизни человек должен существовать в том теле, которое у него есть. А через нейроинтерфейс он сможет управлять вторым телом, механическим, из него видеть, им слышать. Мне кажется, такой опыт его правильно подготовит.

– Конечно. Это процесс обучения того – Другого, который будет вместо тебя потом. Его обучить надо. А процесс обучения – он длительный, как известно.

Россия 2045: Как вы думаете, что нужно для того, чтобы привлечь внимание к проекту по созданию искусственного тела?

– Нужен флаг, нужно знамя! Нужна глобальная стратегическая цель. Раньше все сводилось к идее создания оружия для уничтожения друг друга. А теперь надо сделать помощника человека, который поможет человеку быть тем, кем он предназначен быть – творцом. Человек-творец. Пока творца сделать не удалось. Это очень благородная и глобальная задача. Как приблизить человека к творцу?

Россия 2045: Дать ему новые возможности.

– Новые возможности творить. Что такое творец? Это человек, который все чувствует, способный воспринимать весь мир адекватно. Ключевое слово –«адекватность». Это значит, что человек «правильно» реагирует, оптимально.

«На всякий звук / свой отклик в воздухе пустом / родишь ты вдруг». Это А.С. Пушкин, стихотворение «Эхо».

Животные всегда ведут себя адекватно, понаблюдайте за ними, они смотрят все время вокруг, следят за окружающим миром. Это их жизнь – адаптироваться максимально к тому, что есть вокруг. Глобальная цель –повысить адекватность.

Россия 2045: Мы хотим создать междисциплинарный центр, который объединит ученых разных областей в работе над искусственным телом человека. Как вы думаете, реально такой центр открыть, и каким вам видится его устройство?

– Конечно, реально! Пример тому – Китай, одна из самых бурно развивающихся стран. У них при университетах есть технопарки со всей инфраструктурой, техническими подразделениями. Там имеется все необходимое оборудование для работы, «чистые комнаты», налажена доставка химреактивов, материалов, есть мастерские с современным оборудованием, ремонтные подразделения.

Нельзя просто снять офис, поставить компьютеры, посадить за них людей и на этом закончить. Это не годится. Думаю, нужен технопарк. Рядом должны быть гостиницы, спорткомплекс. Все это желательно в лесу. Но недалеко от какого-либо наукограда, поскольку для обеспечения работы современного оборудования нужны квалифицированные инженерные кадры, работающие на постоянной основе. Учитывая междисциплинарность проекта, необходимо привлекать совершенно разных специалистов. Они могут работать и вахтовым методом. Сроки могут быть разными, скажем, от двух недель до нескольких месяцев. Нужен действующий коллектив, в котором постоянно бьется творческая мысль. Потому что когда человеку придет в голову идея, ему нужно обсудить ее с коллегами, а не ждать, скажем, месяц до конференции. У него эта мысль может «протухнуть», ведь идеи тухнут точно так же, как и продукты. «Наука – дело компанейское», как сказал Фримен Дайсон, известнейший физик-теоретик.

Россия 2045: Вы имеете в виду взаимное обогащение идеями?

– Творчество – коллективный процесс. Нам нужно создать среду для творчества.