Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского стал победителем крупного сетевого государственного проекта по созданию информационной модели мозга. О том, какие задачи стоят перед российскими учеными, шла речь в пресс-центре «Комсомольской правды в Нижнем Новгороде".
О проекте и других научных достижениях университета рассказали ректор ННГУ Евгений Чупрунов, директор Института биологии и биомедицины ННГУ Алексей Семьянов и проректор по научной работе и инновациям ННГУ Виктор Казанцев. А представители ННГУ – руководитель лаборатории нейроинженерии Алексей Пимашкин и аспирант Максим Шамшин продемонстрировали работу прототипа дистанционно управляемой кисти руки.
Евгений Чупрунов:
- В этом году научный бюджет ННГУ им. Н.И.Лобачевского опять превысил миллиард рублей. Большой успех выпал на долю биомедицины - наш новый Институт биологии и биомедицины выиграл более 300 млн. рублей на реализацию различных проектов.
Мне часто задают вопрос, что нужно делать, чтобы стать успешными в науке. Традиционно необходимы вложения, инфраструктура и люди, которые имеют образование, талант и желание заниматься наукой. Но в новых условиях появились и другие аспекты. Раньше наука развивалась по принципу анализа: тема дробилась на куски, и они анализировались отдельно. Так продолжалось столетиями. Но сейчас наука в таком плане дошла до своего предела. Сегодня необходим синтез, междисциплинарность. И тем, кто это понимает и организовывает, сопутствует успех. Институт биологии и биомедицины построен по этому же принципу: в нем работают биологи, медики, физики, химики и представители целого ряда других направлений. Активно используется и суперкомпьютер, поскольку наука становится вычислительной, и вовлечение такой техники позволяет решать гигантские задачи. И последняя составляющая – наука невозможна без воплощения идеи в «железе». Кроме абстрактного знания необходимо и то, что можно продемонстрировать. И для его создания, воплощения необходима производственная база. Причем особая, позволяющая выполнить вещь нестандартную и несерийную. И тех, кто воплотил эту цепочку – от междисциплинарности до решения «в железе», ждет успех. Наш университет, который исповедует этот принцип на протяжении последних лет, тому очевидный пример.
Что касается проекта, о котором сегодня будет идти речь, могу сказать однозначно: есть международная научная гонка. И ННГУ в нее вступил. Мы будем решать эту задачу по- своему, используя российские ресурсы. Но такая конкуренция в конечном итоге пойдет только всем на пользу, так как позволит ученым получить важные результаты.
Алексей Семьянов:
- Мозг – это устройство, технических аналогов которому нет. Он может принимать оптимальное решение без достаточной информации, на что не способен ни один компьютер. Пока ученые не могут создать робототехнику, которая самостоятельно принимала бы решения, поэтому технические устройства требуют наличия оператора, пилота. С другой стороны, мозг является главным лимитирующим фактором в отношении долголетия и качества жизни человека. Успехи в медицине привели к увеличению продолжительности жизни, но в результате человечество столкнулось с нейродегенеративными заболеваниями. Раньше о них знали меньше по той простой причине, что большинство людей до этого возраста не доживало. Сейчас же болезнь Альцгмейра и другие возрастные изменения мозга стали массовым явлением. В связи с этим в США и Евросоюзе запущены программы по изучению мозга. Это дорогостоящие, стоимостью от миллионов сотен до млрд долларов, проекты, рассчитанные на 10 лет. Цель исследований – более детальное изучение процессов, происходящих в головном мозге и в дальнейшем улучшение качестве жизни.
Наш университет тоже активно участвует в исследованиях мозга. Мы выиграли финансирование по федеральной целевой программе «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы», мероприятие 1.4, в рамках которого и будем заниматься данной работой. Причем наш подход отличается от того, что применяют зарубежные коллеги. Они пытаются объяснить работу мозга, рассматривая его алгоритмическую систему, состоящую из большой нейронной сети, где нейроны последовательно подают друг другу сигналы. Это направление исследования мозга называется - коннектомика. Мы же считаем такой подход упрощенным и не позволяющим решать поставленные задачи.
Мы исследуем не только нейроны, но астроциты, число которых сопоставимо с нейронами. Кстати, мы были пионерами в описании функции астроцитов по интеграции информации на клеточном уровне. Теперь наша задача сейчас – изучить комплексную систему, связь между нейронами и астроцитами. Только добавив недостающие элементы, астроциты, в нейронную сеть мы сможем найти ответ на вопрос о том как работает мозг. Считаем, что наше направление – более полное, и полученные результаты смогут существенно дополнить международные программы.
В результате реализации проекта мы должны создать функциональную модель, на основе которой можно моделировать ситуации воздействия лекарственных средств. И это очень важно с точки зрения пользы для всего человечества. Целый ряд крупнейших фармкомпаний инвестировали огромные средства в изучение нейродегенеративных заболеваний, но исследования не увенчались успехом и сворачивались. В их основе отсутствовала глубина фундаментальных знаний, и этот пробел мы и планируем восполнить.
Виктор Казанцев:
- У нашего проекта есть индустриальный партнер – высокотехнологичная компания «Ниагара компьютер», которая также инвестирует свои средства в достаточно серьезном объеме. Какой интерес у производителей к проекту? В самом названии проекта звучит слово «информация», и это попытка использовать возможности мозга для работы техники. Отмечу, что кроме данного знакового гранта у нас есть ряд других, менее крупных проектов по разработке технологий с использованием информационных возможностей мозга. Например, представленный сегодня сотрудниками университетской лаборатории фантом руки человека. Это прототип, а сам проект рассчитан на несколько лет, к окончанию срока может быть создан коммерчески интересный продукт.
Востребована такая технология будет и при протезировании, и при создании различных манипуляторов, в том числе удаленных. В перспективе подобные системы могут использоваться и в быту, и в игровой индустрии, - перспектива широкая. И это, подчеркну, только часть проектов, которые выполняет университет, в том числе в сотрудничестве с другими организациями. В частности, продолжаются работы по разработке экзоскелетонной системы в сотрудничестве с приволжским федеральным исследовательским центром (ПФМИЦ), и в ближайшее время модель повезем на авторитетную международную выставку в Германии.