ИТ в госсекторе
Поделиться В распоряжении CNews оказался проект программы исследования мозга, подготовленный Российской академией наук и получивший поддержку от Президента России Владимира Путина. Бюджет программы составляет ₽54 млрд. Основными задачами программы являются понимание принципов работы головного мозга, борьба с нейродегенеративными заболеваниями, развитие нейроморфного искусственного интеллекта, создание нейроинтерфейсов «мозг — компьютер» и борьба с «цифровой деменцией».
Программа исследования человеческого мозга
В распоряжении CNews оказался проект федеральной научно-технической программы исследования мозга «Мозг: здоровье, интеллект, инновации», разработанный Российской академией наук (РАН) и направленный в Министерство науки и высшего образования. Инициатива разработки данного документа исходит от главы РАН Александра Сергеева и ректора Московского государственного университета (МГУ) им. М.В. Ломоносова Виктора Садовничего.
В 2019 г. Александр Сергеев и Виктор Садовничий обратились по данному вопросу к Президенту России Владимиру Путину, после чего началась разработка программы. Осенью 2020 г. Владимир Путин в ответ на письмо Александра Сергеева поручил премьер-министру Михаилу Мишустину и главе Администрации Президента Антону Вайно поддержать данную программу (соответствующее письмо также имеется в распоряжении CNews). Сейчас данный вопрос находится на контроле у вице-премьера Татьяны Голиковой.
В июне 2021 г. газета «Коммерсант» писала о данной программе. В Минобрнауки России сначала подтвердили изданию соответствующие планы. Однако после публикации в Минобрнауки, наоборот, заявили о том, что разработка программы исследований головного мозга была признана нецелесообразной. Тем не менее недавно Telegram-канал Hi Tech Low Life написал, что работы по реализации данной программы продолжаются.
Затраты на реализацию программы
Программа рассчитана на 2021–2029 гг. Объем ее финансирования должен составить ₽54 млрд. Ответственным координатором предлагается назначить РАН. Ответственными исполнителями станут Минобрнауки, Министерство здравоохранения, Министерство экономического развития, Минцифры, Минпромторг, Федеральное медико-биологическое агентство и «Госкорпорация «Ростех».
Программа будет состоять из трех мероприятий. Первое мероприятие предусматривает проведение приборного оснащения научных и образовательных организаций, осуществляющих нейронаучные исследования и разработки по направлениям реализации программы, а также создание новых лабораторий, осуществляющих исследования в области определенных программой приоритетных направлений, их техническую и ресурсную поддержку. На эти цели будет выделено ₽24,32 млрд.
В том числе в рамках данного мероприятия запланировано: приборное оснащение организаций, выполняющих исследования и разработки по направлениям, определенным программой; создание сети нейронаучных лабораторий в целях проведения на их базе фундаментальных и поисковых исследований по определенным в программе направлениям; создание и развитие центров коллективного пользования в области нейронаук и нейротехнологий; развитие ресурсных центров (включая центры трансгенных линий животных и сервисы производства вирусных векторов), ресурсных коллекций (включая банк образцов тканей мозга человека) и баз данных.
Второе мероприятие предусматривает проведение научных исследований и разработок по направлениям реализации программ. На эти цели будет направлено ₽27,05 млрд. В том числе в рамках данного мероприятия будут осуществлены поддержка научных и поисковых проектов по направлениям реализации программы, включая проекты, выполняемые исследователями в возрасте от 39 лет, и разработка опытных образцов российского научного оборудования, молекулярных и биологических инструментов для проведения нейронаучных исследований и работ и обеспечения технологической независимости России.
Третье мероприятие предусматривает подготовку высококвалифицированных кадров по направлениям реализации программы, в том числе подготовку и переподготовку кадров. На эти цели будет выделено ₽1,97 млрд. В том числе речь идет о разработке новых образовательных программ по направлениям программы, поддержке стажировок исследователей в возрасте до 39 лет по направлениям программы в ведущих образовательных организациях высшего образования и научных организациях страны и мира, об организации и проведении научных конференций и школ по направлениям программы для исследователей в возрасте до 39 лет.
Для чего нужна программа изучения человеческого мозга
Поведение человека, его социальная и экономическая деятельность базируются на функциях головного мозга, состоящего из сотен миллиардов высокоспециализированных клеток, говорится в тексте программы. Эти функции требуют сегодня особой поддержки в связи с нарастающими объемами информации, оказывающими сильнейшее давление на нервную систему как взрослых, так и детей. Необходимы поиски принципиально новых подходов к усвоению мозгом больших потоков данных и ускоренному освоению новых навыков, в том числе и в зрелом возрасте, в связи со сменой профессии и получением дополнительного образования.
Более 500 видов заболеваний мозга, которые поражают сегодня каждого четвертого жителя Земли, связаны с тяжелыми человеческими страданиями и накладывают большую эмоциональную ношу на его родных и близких, а также экономическое бремя на все общество. С другой стороны, мозг человека является лучшим из известных сегодня интеллектуальных и вычислительных устройств, эффективность которого в определенных задачах на порядки превосходит современные компьютеры и системы искусственного интеллекта. Даже небольшая доля его возможностей, переведенная в цифровые, информационно-коммуникационные, робототехнические и другие технологии, способна радикально трансформировать общество, промышленность и экономику XXI века.
В связи с этим одним из ведущих факторов, определяющих технологический прогресс и оказывающих решающее влияние на все стороны жизни и здоровья общества, в мире сегодня называют развитие нейронаук и основанных на них новых достижений медицины и технологий, включая создание систем искусственного интеллекта следующего поколения — нейроморфного искусственного интеллекта. В настоящее время исследования мозга по своей динамике и приоритетности безоговорочно лидируют не только среди всех других областей биологии и медицины, но и среди более широкого круга научных дисциплин. По данным Web of Science, начиная с 2009 г. число научных публикаций в области нейронауки стало превосходить число публикаций в таких ранее лидирующих науках, как физика и химия.
Еще одной причиной необходимости разработки программы академик Сергеев называл развитие у молодежи нового заболевания — «цифровой деменции». «Для молодого поколения развитых стран, все более «погружающегося» в виртуальную цифровую реальность, констатируется появление нового опасного варианта психоневрологических расстройств, объединенных общим названием «цифровая деменция» и характеризующихся резким снижением когнитивных способностей и творческого потенциала личности, объяснял глава РАН в письме Путину. Данные обстоятельства определяют увеличивающуюся роль фундаментальных исследований мозга, направленных на выяснение причин заболеваний центральной нервной системы, их раннюю диагностику, терапию и своевременную профилактику».
Целью программы является проведение опережающих фундаментальных и прикладных исследований в области нейронаук и технологий в интересах задач национальных проектов по развитию науки, здравоохранения, решения проблем демографии, роста человеческого капитала, укрепления здоровья населения разных возрастных групп, совершенствования образования, а также развития инновационной экономики, основанной на цифровых технологиях и искусственном интеллекте, использующих принципы работы головного мозга.
Мировой опыт программ изучения человеческого мозга
В мире уже давно на государственном уровне поддерживаются программы изучения человеческого мозга. Так, в Европейском союзе (ЕС) действует 10-летний «Проект Мозг Человека» (Human Brain Project). В нем принимают участие 135 институтов из 26 стран ЕС, он рассчитан на 2013–2023 гг., общий объем его финансирования составляет €1,19 млрд, выделенных ЕС дополнительно к национальному финансированию исследований мозга в каждой из стран.
Основной целью проекта является создание новой парадигмы информационно-коммуникационных технологий, опирающейся на воспроизведение функций человеческого мозга. Этот результат призван обеспечить революцию в информационно-коммуникационных технологиях, нейротехнологиях, искусственном интеллекте, робототехнике, а также испытаниях лекарственных препаратов и методов лечения неврологических и психических заболеваний с использованием суперкомпьютерного моделирования нервной системы.
В США действует 20-летняя программа «Инициатива Мозг» (BRAIN Initiative — Brain Research throught Advancing Innovative Neurotechnologies) с общим объемом финансирования в $4,5 млрд. Ее задачей является разработка прорывных технологий для исследования головного мозга, прежде всего на уровне устройства и работы его клеточных сетей. Программа не ставит целей непосредственного развития диагностики, лечения и предотвращения заболеваний нервной системы, на что Национальный институт здоровья США получает ежегодно около $7 млрд.
Ее главная цель состоит в достижении понимания биологического базиса мыслительных процессов посредством разработки новых гипотез о работе мозга и инструментов для анализа нейробиологических данных. Для этого проект опирается на новейшие достижения в области физики, химии, молекулярной генетики и нанотехнологий. Финансирование разработки новых нейротехнологий двойного назначения в рамках BRAIN Initiative осуществляется через Министерство энергетики и военные ведомства США.
В Японии в 2014 г. был принят 10-летний проект Brain/MINDS (Brain Mapping by integrated Neurotechnologies for Disease Studies). Проект имеет ежегодное финансирование $56 млн, выделяемых помимо прочих государственных и негосударственных средств поддержки исследований мозга. Главная научная цель проекта — понимание нервных основ устройства и функционирования человеческого разума.
Проект включает в себя три направления: создание новой модели изучения головного мозга на животных — использование в нейронаучных исследованиях миниатюрных приматов, мартышек-капуцинов (в проекте будут разработаны методы in vivo и ex vivo исследований структуры и функций этого мозга, проведено его полномасштабное картирование, созданы трансгенные модели основных нервных и психических патологий мозга человека на этих обезьянах); инновационные нейротехнологии будут сфокусированы на сочетании методов молекулярной биологии и генетики с новейшими физическими методами исследований мозга, прежде всего нейрофотоники; нахождение новых биомаркеров нервных и психических заболеваний.
В Китае в 2015 г. была принята программа «Китайский проект Мозга» (China Brain Project) сроком на 15 лет. Ее значение в Китае сравнивают с программой освоения Луны, ее финансирование превышает финансовое обеспечение программы Brain Initiative США. Основная научная цель программы — достижение понимания нервных основ когнитивных функций. Программа решает также две прикладные задачи: разработка новых методов ранней диагностики и лечения заболеваний мозга: разработка технологий нейроморфных когнитивных вычислений, искусственного интеллекта, нейророботики и искусственных когнитивных систем.
Понимание фундаментальных принципов работы головного мозга
Перед современной нейронаукой стоит три основных вызова. Первый из них — это поиск ключа к пониманию фундаментальных принципов работы головного мозга. В настоящее время по исследованию мозга и его функций ежегодно публикуется несколько сотен тысяч научных работ, общее их число, согласно докладу Human Brain Project, превысило 30 млн. Современные исследования мозга проводятся на всех уровнях, от молекулярного до когнитивного.
Огромный прогресс в последние годы был достигнут в расшифровке генов, определяющих развитие и функционирование мозга, в идентификации типов нервных и глиальных клеток, образующих головной мозг, молекулярных медиаторов и механизмов передачи сигналов между нейронами, способов их взаимодействия с глиальными клетками мозга, связей между различными областями и клетками в центральной нервной системе. Знания в этих областях нейронаук не лишены пробелов, но они не выглядят принципиальными. Однако на уровне механизмов высших функций мозга, определяющих суть существования человека, его психической деятельности, все еще царит огромная неопределенность. В настоящее время в мире не существует общепризнанного понимания нервных основ и клеточных механизмов высших психических процессов, и прежде всего сознания.
Проблема сознания волнует человечество с древнейших времен. Сегодня сознание, его природа и эволюция остаются в центре внимания современной нейронауки. Понимание механизмов сознания может существенно повлиять на представление человека о мире и о его собственной природе.
В последние годы в этой области наблюдается колоссальный прогресс, связанный с развитием когнитивной нейробиологии и высокоинформативных нейрофизиологических и нейровизуальных методов исследования головного мозга. Важность понимания нервных основ сознания и механизмов его регуляции и нарушения определяется также острыми практическими необходимостями. С одной стороны, современной клинической неврологии все чаще приходится сталкиваться с новой категорией пациентов, «пробудившихся» через несколько дней или недель пребывания в коме и способных, как правило, к самостоятельному дыханию и поддержанию других жизненно важных функций, но не демонстрирующих осознанной реакции на внешние стимулы. Возможности лечения и реабилитации таких пациентов на сегодняшний день крайне ограничены, поэтому проведение фундаментальных нейробиологических исследований феномена сознания дает надежду на появление новых, эффективных методов восстановления сознания.
С другой стороны, проникновение во внутренние механизмы сознательной деятельности мозга делает сегодня все более реальным появление технологий управления процессами сознания человека, манипуляций его психической деятельностью. Учитывая разработки, ведущиеся в этой области в ряде стран, фундаментальные исследования механизмов регуляции сознания и средств его защиты становятся важным аспектом обеспечения национальной безопасности. Наконец, в рамках разработки нового поколения искусственного интеллекта — нейроморфного интеллекта — уже ведутся исследования возможностей создания систем, обладающих базовыми свойствами сознания. Такие разработки способны существенно повысить эффективность искусственного интеллекта, но они несут и существенные риски. Для понимания получаемых в этих исследованиях результатов и обеспечения конкурентного уровня науки в стране необходима самостоятельная национальная разработка этой ключевой проблемы мозга.
Помимо расшифровки природы сознания, приоритетными задачами фундаментальной нейронауки является также понимание и других высших когнитивных функций мозга, таких как интеллект, память, мышление, принятие решений. Задача познания нервных основ когнитивной деятельности декларируется в качестве основной практически во всех современных национальных проектах и программах исследований мозга: Human Brain Project, BRAIN Initiative, Brain/MINDS, China Brain Project, Korean Brain Initiative и др. В настоящее время нейронаука продвинулась настолько, что стала возможна разработка новых технологий, которые позволяют приблизиться к пониманию высшей нервной деятельности на всех уровнях, от взаимодействия отдельных нейронов до формирования сложных поведенческих стратегий.
Сегодня фундаментальные исследования мозга, выполняемые с помощью современных инвазивных и неинвазивных методов на всех уровнях функционирования мозга от экспрессии специфических генов до поведения, позволяют понять генетические, молекулярные и клеточные основы развития и функционирования мозга в норме и патологии, молекулярные механизмы межклеточной сигнализации в нервной системе, а также механизмы регуляции функций мозга с помощью эндогенных и экзогенных сигналов, играющих роль эпигенетических факторов.
Особое внимание здесь уделяется изучению молекулярных механизмов нейродегенерации и нейропластичности — комплементарных и взаимосвязанных процессов, которые в значительной мере определяют функционирование мозга на всех этапах онтогенеза — от эмбрионального развития до старения. В соответствии с методологией трансляционной медицины эти фундаментальные знания позволяют создать инновационные технологии воздействия на мозг в норме и, что особенно важно, при патологии. Успехи в этом направлении послужат повышению качества жизни здорового и больного человека.
Трансляционная и клиническая нейронаука
Есть и второй вызов, стоящий перед современной нейронаукой. Медицинская актуальность изучения мозга определяется огромным числом людей, страдающих сегодня теми или иными расстройствами функций нервной системы, а также неуклонным старением населения развитых стран мира и связанным с этим растущим социально-экономическим грузом прогрессирующих возраст-зависимых заболеваний головного мозга, в первую очередь нейродегенативной и сосудистой природы.
По прогнозам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), неврологические и психические заболевания по числу больных и финансовым затратам на лечение и реабилитацию в ближайшие 10 лет переместятся на первое место, опередив сердечно-сосудистые и онкологические патологии. В настоящее время заболеваниями нервной системы страдают около 400 млн жителей Европы, что составляет более трети ее населения, а экономические потери от них ежегодно составляют около €800 млрд. Сходные цифры заболеваемости, по оценкам ВОЗ, существуют и для других стран мира.
По данным Национального института здоровья США, совокупные экономические потери страны в связи с заболеваниями нервной системы составляют более $1 трлн. В России демографический переход является фактором одного из «больших вызовов», обусловленного увеличением продолжительности жизни и старением населения. Это определяет увеличивающуюся роль исследований нервной системы, направленных на выяснение причин развития нейропатологий, их раннюю диагностику, профилактику и терапию, а также поиска средств обеспечения когнитивного здоровья и интеллектуальной работоспособности в зрелом и пожилом возрасте.
Масштабность проблемы и ее значимость могут быть проиллюстрированы на примере нескольких социально значимых заболеваний нервной системы. Так, инсульт является второй по значимости причиной смерти населения во всем мире вследствие высокой заболеваемости (2–3 случая на 1 тыс. жителей в год) и значительной смертности, достигающей в первый месяц с момента развития заболевания 35%. В США ежегодно происходит 795 тыс. инсультов, около 2,8% жителей страны перенесли инсульт в прошлом.
По прогнозу ВОЗ, к 2030 г. от болезней, связанных с нарушением мозгового кровообращения, будут умирать 9,7% населения Земли (для сравнения: от рака трахеи, бронхов и легких — 2,3%, а от ВИЧ/СПИД — 3,5%). В России на 2010 г. заболеваемость инсультом составляла 3,27 случая на 1 тыс. жителей, смертность — 0,96 на 1 тыс., а расчетное число всех случаев острого нарушения мозгового кровообращения — около 400 тыс. На сегодня инсульт является ведущей причиной инвалидизации населения, что накладывает огромное финансово-экономическое, социально-медицинское и психологическое бремя на общество.
Не менее драматично складывается ситуация с социально значимыми хроническими нейродегенеративными заболеваниями (НДЗ). Повышенное внимание к проблеме НДЗ во всем мире объясняется следующими факторами: неизлечимостью большинства форм НДЗ, быстро растущим числом больных, что обусловлено увеличением продолжительности жизни и повышением удельного веса пожилых лиц в популяции, а также постепенно возрастающим загрязнением окружающей среды, значительными финансовыми затратами на лечение и реабилитацию пациентов.
По оценке ВОЗ, более 40 млн людей в мире страдают НДЗ, причем эта цифра возрастает до 100 млн в ближайшие 10–15 лет. У лиц старше 60 лет распространенность болезни Альцгеймера составляет около 2–3% и неуклонно повышается в самых пожилых возрастных группах, достигая почти 50% у лиц старше 85 лет. Прямые и непрямые расходы, связанные с уходом и помощью пациентам с болезнями Альцгеймера и Паркинсона, достигают только в США $100 млрд ежегодно. Ежегодные затраты на лечение и реабилитацию одного пациента с болезнью Паркинсона составляют около $25 тыс., а пациента с болезнью Альцгеймера — $35 тыс. Все более социально значимой становится проблема нейродегенеративных заболеваний сетчатки глаза, в первую очередь возрастной макулярной дегенерации, приводящих в конечном счете к полной слепоте.
В России число больных, страдающих только болезнями Альцгеймера и Паркинсона, достигает почти 2 млн. Острота этой проблемы со временем будет только возрастать в связи с прогнозируемым увеличением продолжительности жизни в России — к 2024 г. до 78 лет, а к 2030 г. — до 80 лет.
Схожий масштаб характеризует проблемы нейрохирургических вмешательств. По данным Центрального научно-исследовательского института организации и информатизации здравоохранения Минздрава (ЦНИИОИЗ), в 2018 г. в нейрохирургических стационарах России проведено 170 тыс. оперативных вмешательств. Из них 52 тыс. по поводу патологии позвоночника и спинного мозга, 32 тыс. операций — по поводу черепно-мозговой травмы, 27,3 тыс. операций — по поводу новообразований нервной системы, 24,3 тыс. вмешательств — при сосудистой патологии, 16,9 тыс. операций — на периферических нервах.
Таким образом, решение комплекса проблем, связанных с заболеваниями и поражениями нервной системы, а также с фундаментальными основами деятельности головного мозга в норме и при патологии, может быть признано одним из ключевых социальных приоритетов государства. Речь идет о необходимости принятия адекватных и своевременных мер по профилактике, раннему выявлению, лечению и реабилитации заболеваний нервной системы. Последствия острых и хронических поражений нервной системы имеют тяжелый и нередко необратимый характер, вызывая стойкую физическую, психическую инвалидизацию и социальную дезадаптацию в связи с ограниченной способностью нервной системы человека к восстановлению. Это требует разработки и внедрения прорывных персонализированных технологий лечения, реабилитации и профилактики заболеваний нервной системы на основе современных подходов молекулярной и клеточной нейробиологии, нейротрансплантологии, информационных технологий и высокотехнологичной медицины.
В последние годы появились серьезные предпосылки для прорыва в области исследований мозга и трансляционных подходов, ориентированных на клинические нейронауки. В их числе — развитие возможностей многопланового молекулярного профилирования при заболеваниях мозга, разработка персонализированных протоколов нейромодуляции, внедрение новых высокоинформативных технологий нейровизуализации и нейрофизиологического мониторинга, разнообразных нейроассистивных устройств, инновационных технологий малоинвазивной и микронейрохирургии и нейроэндоскопии, эндоваскулярной нейрохирургии, высокоточной радиохирургии и радиотерапии, разработка и первые экспериментальные исследования новых технологий нейропрепарации и нейротрансплантации с использованием индуцированных плюрипотентных стволовых клеток и других методов клеточной биологии.
Успешно реализуется идеология «замещения и поддержки» функций мозга в норме и при патологии, которая базируется на создаваемых интерфейсах «мозг — компьютер», достижениях робототехники, уникальных технологиях виртуальной мультисенсорной среды. Перспективными являются принципиально новые методы оптогенетического лечения нейродегенеративных заболеваний мозга и сетчатки глаза. Вполне реальными в качестве первого шага в этом направлении являются клиническое применение оптогенетического протезирования дегенеративной сетчатки глаза и возвращение слепым людям зрительных функций.
Проводится разработка и апробация новых классов таргетных лекарственных препаратов для лечения нейродегенеративных, демиелинизирующих, сосудистых, опухолевых и других заболеваний нервной системы (моноклональные антитела, нейровакцины, антисмысловые молекулы и др.). Создается технологическая база для резкой интенсификации решений вычислительных и биоинформационных задач (современные компьютерные кластеры, нейрокомпьютеры, цифровые базы данных, технологии анализа больших данных и т. д.).
Низкая эффективность существующей симптоматической терапии НДЗ во многом объясняется тем, что ее начинают только по факту диагностики клинической стадии заболевания, что происходит через много лет (нередко до 30 лет) после реального начала нейродегенеративного процесса на фоне гибели большей части специфических нейронов в соответствующих отделах мозга. Появление симптомов при НДЗ является результатом истощения компенсаторных резервов мозга, которые, благодаря механизмам нейропластичности, в течение длительного времени способны нивелировать развивающуюся утрату нейронов. Исходя из этого, важнейшим приоритетом нейронаук является разработка ранней доклинической диагностики НДЗ мозга и сетчатки с целью осуществления комплексной превентивной нейропротекторной терапии и сохранения физической, сенсорной, в первую очередь зрительной, интеллектуальной и социальной активности больного в течение длительного времени.
Разработка такой диагностики на основе раскрытия тонких молекулярных механизмов НДЗ на разных стадиях онтогенеза, а также комплексной превентивной нейропротекторной фармакотерапии в сочетании с рядом оздоровительных мероприятий (когнитивный тренинг, физические упражнения и др.) приведет к раннему выявлению развития НДЗ, к увеличению периода бессимптомного развития НДЗ, обеспечит сохранение длительного времени, внесет существенный вклад в решение демографической проблемы и облегчит финансовое бремя страны за счет сокращения расходов на лечение и реабилитацию больных.
Инновационные нейротехнологии и нейроморфный искусственный интеллект
Существует еще и третья задача, стоящая перед современной нейронаукой. В XXI в. сферой приложений массовых технологий впервые становится не окружающий человека мир, а процессы в его собственном мозге. Объектом современных нейротехнологий являются как функции биологических нервных сетей головного мозга человека, так и искусственные нейронные сети, построенные по принципу естественных нейронных сетей. Объем мирового рынка массовых нейротехнологий составляет сегодня около $180 млрд.
Наиболее перспективными среди них считаются когнитивные нейротехнологии, адресованные к тому, как человек оперирует знаниями — усваивает их, запоминает, хранит, извлекает, использует, передает другим людям и т.д. Особое место здесь занимают технологии, направленные на расширение человеческого когнитивного потенциала: различные методы когнитивного потенциала, нейрокоммуникация, нейроассистенты, нейрообразование, нейроэкономика, нейроэргономика, нейромаркетинг, нейрофитнес и т.д. Глобальный рынок этих технологий к 2030 г. достигнет $1 трлн. В число таких нейротехнологий будут, в частности, входить интерфейсы «мозг — компьютер», «мозг — мозг» и «мозг — искусственный интеллект».
Технологии искусственного интеллекта определяют значительную составляющую текущего прогресса мировой экономики. Вложения в разработки искусственного интеллекта составляют сегодня основные инвестиции венчурного капитала в США. Аналогичный взрыв разработок и инвестиций происходит в Европе, Японии, Китае. Правительство Китая утвердило в 2017 г. «План развития искусственного интеллекта нового поколения», направленный на максимизацию потенциала искусственного интеллекта за счет исследований мозга. Данный план выдвинут в качестве стратегической задачи для экономического и социального развития Китая.
Ориентация Китая и других стран на нейроморфный искусственный интеллект, основанный на принципах работы человеческого мозга, неслучайна. За этим стоит понимание, что наиболее популярные сегодня технологии искусственного интеллекта — машинное обучение и глубокое — находятся сейчас на пике, но не оправдывают завышенных ожиданий. В ближайшие годы они сменятся формированием более реалистической оценки, учитывающей предел их возможностей. По заключению Международного плана по развитию полупроводниковых технологий (International Technology Roadmap for Semiconductors), наиболее вероятным подходом, который позволит преодолеть фундаментальные ограничения в возможностях текущего поколения компьютерных технологий, являются нейроморфные системы, основанные на когнитивных архитектурах мозга.
С учетом вышесказанного сегодня необходимо развитие направления технологически ориентированных исследований мозга — изучения базисных нейробиологических принципов и алгоритмов естественного интеллекта. Лидером нейроморфного направления пока являются США, на которые в 2018 г. приходилось 75% инвестиций в данной области. Второе место в настоящее время занимает Евросоюз. Однако Китай объявил в 2017 г., что страна достигнет паритета с США по развитию искусственного интеллекта к 2020 г., совершит прорывы в 2025 г. и займет первенство в этой области в 2030 г. К 2020 г. Китай хотел бы довести стоимость рынка искусственного интеллекта до $22,7 млрд, а стоимость смежных индустрий — до $150 млрд. В 2030 г. соответствующие показатели должны вырасти до $150 млрд и $1,5 трлн.
Объем российского рынка искусственного интеллекта в промышленности к 2021 г. составит $380 млн. При определении четырех основных приоритетов стратегии развития искусственного интеллекта Владимир Путин первым из них обозначил создание принципиально новых фундаментальных заделов, математических методов, принципов работы искусственного интеллекта, в том числе по аналогии с человеческим мозгом. Расшифровка нейробиологических механизмов обучения в клеточных сетях головного мозга, алгоритмов решения нервной системой интеллектуальных задач и разработка основанных на этом новых нейроморфных технологий внесет существенный вклад в опережающее развитие систем искусственного интеллекта и формирование новых секторов инновационной экономики в России.
Состояние исследований человеческого мозга в России
В России исследования мозга и его функций были заложены трудами выдающихся отечественных ученых — физиологов, психологов, физиков и математиков. В частности, в первой половине XX в. в России сложились уникальные исторические и научные условия для синтеза физиологии и психологии в единую науку о физиологии высшей нервной деятельности, возникшую более чем за 60 лет до появления за рубежом аналогичного направления «нейрокогнитивная наука». Эта дисциплина породила целый ряд выдающихся механизмов высшей нервной деятельности и наряду с координировавшейся СССР на протяжении 30 лет международной программой социалистических стран «Интермозг» являлась крупнейшим в истории нейронаучным проектом, охватывающим все стороны исследований функций мозга — от фундаментальной нейробиологии, нейрофизиологии, неврологии и психиатрии до вопросов психологии, лингвистики, социологии, философии и искусства. Международная организация исследований мозга (International Brain Research Organization — IBRO) была заложена в 1958 г. на научной конференции, проходившей в Москве.
Однако эта роль российской науки о мозге в последние десятилетия стремительно уменьшается в связи с переориентацией мировой науки в этом же направлении и огромными инвестициями ведущих стран мира в данные исследования. В результате в 1990–2000 гг. нейронауки претерпели революцию, приведшую к появлению принципиально новых технологий и подходов к изучению головного мозга, возникновению новых крупнейших центров и лабораторий, стремительному росту числа исследователей в этой области. Все эти преобразования происходили в трудный период развития российской науки, что привело к существенному отставанию России в этом мировом движении.
В настоящее время объемы финансирования, число ученых, оснащенность приборной базой нейронаучных исследований в России в десятки раз отстают от таковых в США и во много раз — от стремительно развивающего инвестиции в этом направлении Китая. Специализированной подготовкой специалистов по направлениям «нейробиология» и «высшая нервная деятельность» занимаются кафедры всего нескольких вузов страны, выпуская в совокупности лишь несколько десятков специалистов в год. В настоящее время Россия не имеет ни одного высокопольного магнитно-резонансного томографа в 7 ТЛ для передовых исследований мозга человека по сравнению с 25 такими системами в США и 31 — в Европе.
В России имеется всего один многоканальный магнитоэнцефалограф, по сравнению с 40 такими системами в США и более чем сотней в мире. Аналогичное отставание наблюдается и в оснащенности приборной базы для фундаментальных нейробиологических исследований — так, в России имеется лишь пять мультифотонных установок дл
Полный текст статьи читайте на CNews
