ГлавнаяТема номераКалендарь событийАрхив
21 Октября 2018 г. 5:03
gazeta.sfedu.ru gazeta.sfedu.ru sfedu.ru


В авангарде кибернетизированного мира (НИИ НК - 40 лет)

21 Апреля 2011 г.
Более 60 лет назад вместе со словом «кибернетика» в наш мир буквально ворвался огромный поток совершенно новых идей и представлений. Реальностью все более «кибернетизированного» мира стали «думающие» компьютеры, обыгрывающие чемпионов мира, роботы, умеющие играть в футбол и общаться со своим хозяином, нейропротезы, позволяющие слышать глухим, ходить и манипулировать предметами лицам, лишенным конечностей. На повестке дня - создание систем BCI (Brain-Computer Interface), способных обеспечить человеку возможность коммуникации и управления внешними объектами буквально силой своей мысли.


Мы стоим на пороге мира, основой которого станут так называемые NBIC-(Neuro-Bio-Info-Cognitive) системы и технологии. Одним из тех, кто стоял у истоков этого мира, был выдающихся ученый, профессор Ростовского госуниверситета Александр Борисович Коган, столетие со дня рождения которого мы будем отмечать в следующем 2012 году. Своими работами, выполненными в 70-80-е годы прошлого столетия, А. Б. Коган привлек внимание научной общественности к новой научной дисциплине - нейрокибернетике. И именно он был основателем и первым директором научно-исследовательского института нейрокибернетики, института, который носит его имя и который в этом году отмечает  40-летие с момента основания.

Наличие оригинальной концепции и существенного экспериментального задела, открывавших новые пути решения очень важных прикладных задач, побудили Государственный комитет по науке и технике, Правительство Российской Федерации к принятию решения об организации в Ростовском университете НИИ нейрокибернетики. В качестве перспективной цели институту была поставлена задача на базе комплексных исследований принципов и механизмов организации работы  мозга животных и человека создать опережающий научно-технический задел для решения проблемы синтеза принципиально новых технических систем адаптивного управления, а также разработка методов оптимизации функционального состояния человека-оператора.

Создание института стало мощным импульсом для организации широкого фронта поисковых исследований, ранее выполняемых силами группы энтузиастов во главе с заведующим кафедрой человека и животных, руководителем лаборатории биофизики, проф. А.Б.Коганом. В ходе проверки базовой гипотезы с использованием разнообразных нейрофизиологических и нейроморфологических исследований и экспериментов, математического моделирования А.Б.Коганом, его соратниками и учениками были сформулированы основополагающие представления этого направления, ряд из которых не потеряли своего значения и сегодня. Следствием мультидисциплинарности предметной области стало формирование уникального по своему составу научного коллектива, включающего специалистов в области нейроанатомии, нейрофизиологии, нейрохимии, психологии, биофизики, математического моделирования, электро- и робототехники, который продолжает активно работать и сегодня. Содружество профессионалов в разных областях уже в течение первого десятилетия существования института принесло свои плоды. Наиболее интересные результаты были получены при изучении нейронной организации дыхательного центра (А.А.Чумаченко, В.Н.Ефимов), рецепторов растяжения речного рака (В. Д. Цукерман), зрительной коры мозга крыс (А.Г. Сухов, Л. Н. Подладчикова, С. А.Чебкасов). Тесное взаимодействие экспериментальных и теоретических исследований позволяло разработать теоретическую базу для создания нового класса моделей и устройств, имитирующих нейробиологические механизмы. Экспериментально были верифицированы нейронные ансамбли, свойства которых подтверждали основные положения гипотезы о вероятностно-статистической организации мозга (С. А. Шибкова, Л. Д. Карпенко, А. Г. Сухов, Л. Н. Подладчикова, Б. М. Владимирский).

В период интенсивных исследований на нейронном уровне в НИИ НК был разработан целый ряд уникальных методических подходов, которые значительно опережали мировой уровень нейрофизиологии 70-80-х годов и в настоящее время сформировались как самостоятельные ветви экспериментальной нейробиологии. В частности, были разработаны техники культуры нервной ткани, выполнены исследования нейроонтогенеза на курином эмбрионе, разработана технология изготовления блоков микроэлектродов, с помощью которой были получены принципиально новые сведения о функциональной организации нейронных сетей мозга.

Существенное влияние на развитие нейрокибернетических исследований в этот период оказали работы таких отечественных ученых, как П. К. Анохин, И. М. Гельфанд, В. С. Гурфинкель, М. Н. Ливанов, А. В. Каляев и ряд других. Важным достижением этого периода являлось доказательство способности головного мозга превращать программное обеспечение в аппаратное и обратно, в частности, записывать команды в кратковременную память и после извлечения использовать их для выполнения. Было также показано, в ходе интроспекции мозг способен как бы перемещать свое «аппаратное обеспечение» на информационный вход и даже делаться его исполняемой программой. При этом информационное воздействие может осуществляться как в виде собственно информационных сигналов, так и в виде программ-инструкций.

Становление НИИ нейрокибернетики пришлось на годы, когда интерес к нейрокибернетике как в СССР, так и во всем мире в силу ряда объективных и субъективных факторов упал. Резкое сокращение финансирования, в первую очередь, со стороны военно-промышленного комплекса, привело к тому, что институт, располагая рядом приоритетных разработок, оказался не готов к серьезному техническому прорыву на основе  использования новейших технологий. Однако, используя существующие технологии, в институте были выполнены разработки, не имевшие аналогов в мире. Иллюстрацией этого может стать создание специальных визуальных сенсоров для систем распознавания образов (А.И.Самарин),  в создании которых специалисты института опередили своих западных коллег почти на полтора десятка лет.

В том виде, в котором она сложилась к настоящему времени, нейрокибернетика - это  важнейший раздел кибернетики, связанный с моделированием различных функций нервной системы и органов чувств. Она играет роль своеобразного моста между так называемыми формальными нейронными сетями, являющимися базой для создания систем искусственного интеллекта, и «живыми» реальными нервными сетями, способными порождать в ходе своего функционирования целый спектр перцептивных и когнитивных процессов, природа которых сегодня все еще не известна. Необходимость существенного продвижения в понимании механизмов этих процессов связана со все более отчетливым осознанием того, что развитие современного общества неразрывно связано с развитием NBIC-технологий и систем, что неизбежно приведет к трансформации существующих представлений о роли и значимости нейрокибернетики. В частности, в рамках проекта «Blue brain» поставлена задача создать предельно реалистичную модель базового структурно-функционального элемента нервной организации – так называемой, корковой колонки. Ожидается, что модель будет демонстрировать свойства, характерные для ее биологического прототипа. Есть также достаточно серьезные основания полагать, что с использованием нейроинформационных технологий именно нейрокибернетикой будет найден подход к развитию функций мозга и способов прямой коммуникации мозга с внешним миром, сопоставимый по своим социокультурным последствиям с изобретением письменности. Создание более реалистичных моделей нейрона и нейронных сетей позволяют, в т.ч., ученым НИИ НК, уже сегодня создавать модели, позволяющие с высокой точностью распознавать расположение источника звука в пространстве и  демонстрирующие неизвестные ранее особенности слухового восприятия (Р. А. Тикиджи-Хамбурьян).

Таким образом, эволюция НИИ нейрокибернетики, носящего имя его основателя А. Б. Когана и входящего ныне в состав Южного федерального университета, в значительной степени отражает эволюцию нейрокибернетического подхода в целом. В своей уже 40-летней истории он переживал различные времена, знавал эпохи взлета и временного затишья. И так же, как и за его стенами, нейрокибернетика и нейрофизиология в нем развивались в значительной мере независимо друг от друга, давая время от времени плоды, которые позволяли институту с большей или меньшей уверенностью смотреть в будущее. Единственно, чего наш коллектив, к счастью, избежал, это утраты веры в то дело, которому посвятил свою жизнь основатель института – проф. А.Б.Коган, и уже ушедшие от нас коллеги. Более того, «нейрокибернетическая инфекция» поразила молодое поколение исследователей, которые энергично перенимают инициативу у старшего поколения и которыми нам еще предстоит гордиться.

Среди достижений института последних лет:

выяснение морфо-функциональных характеристик нейронных ансамблей проекционных зон коры, роли метаботропных влияния различных нейромодуляторов в регуляции функционального состояния нейронов и ансамбля в целом, электрических синапсов в синхронизации осциляторной активности нейронов ансамбля (А. Г. Сухов и др.);

изучение механизмов регуляции функционального состояния мозга и человека-оператора (В. Н. Кирой, Б. М. Владимирский и др.); 

обоснование представлений о существовании нейронных ансамблей различного типа, механизмах их формирования и функционирования (О. Г. Чораян, В. Н. Кирой);

разработка модели фовеального зрения и алгоритмов поиска точек фиксации взгляда при рассматривании изображений на основании изучения закономерностей распределения точек фиксации взгляда в областях максимальной неоднородности ориентаций градиентных признаков изображения (А. И. Самарин, Л. Н. Подладчикова, Д. Г. Шапошников и др.);

разработка пакета программ NeuroCAD 2.01, предназначенного для конструирования многомерных моделей нейронных сетей и исследования пространственно-временной динамики активности нейронов, создание реалистических нейросетевых моделей, имитирующей временную динамику реальной активности нейронов зрительной коры (Р. А. Тикиджи-Хамбрьян и др.).

 

В.Н.Кирой, Б.М.Владимирский




comments powered by HyperComments
газета
'Южный Университет'
gazeta@sfedu.ru, pr@sfedu.ru
344006, г.Ростов-на-Дону,
ул.Большая Садовая, 105/42,
ком.506 б
Горшенкова Ольга Александровна


+7(863)263-82-85
+7(863)244-09-94