Учим профессиям будущего сегодня

Учим профессиям будущего сегодня

Медицинские технологии

Артём Поляков

Разработчик аппаратно-программного комплекса "Юный нейрофизиолог-инженер"

Андрей Билый

Профессор кафедры военной психофизиологии ВМедА им. С.М. Кирова, Кандидат медицинских наук, Доцент по специальности "Психофизиология"

Олег Смирнов:

Добрый вечер! В эфире Mediametrics, программа «Медицинские гаджеты». Сегодня у нас не совсем традиционный эфир, в студии находимся мы с Ксенией. Ксения, привет!

Ксения Ульянова:

Привет!

Олег Смирнов:

У нас на удаленном подсоединении коллеги из… Я не знаю, как правильно, давайте сейчас я скажу, как знаю. Билый Андрей – профессор психофизиологии, и Поляков Артем – разработчик того самого конструктора или того самого набора, который, в общем-то, заинтересовал меня и который стал, скажем так, предрасположением к нашему сегодняшнему эфиру. Привет, коллеги.

Андрей Билый:

Здравствуйте!

Артем Поляков:

Добрый вечер! Я сразу поправлю, это не конструктор, это нейролаборатория, назовем это так.

Олег Смирнов:

Что это такое, все-таки нейролаборатория – это вообще звучит потрясно, это более расширенная версия, давайте рассказывайте, что вы делаете, чем вы занимаетесь, над чем вы работаете?

Артем Поляков:

Начнем с того, что нами было разработано оборудование, это два прибора. Энцефалограф, наша разработка, это восемь сухих электродов, которые крепятся на голову, это шлем с подключением дистанционно к компьютеру. И второй прибор – это гарнитура, которая крепится на руку с возможностью съема четырех сигналов, это ЭКГ, ЭМГ, фотоплетизмограмма и...

Андрей Билый:

Кожно-гальванический потенциал.

Артем Поляков:

Кожно-гальваническая реакция.

Андрей Билый:

Причем, это все сухие электроды, электроэнцефалограмма снимается с помощью сухих электродов.

Олег Смирнов:

Смотрите, вы фотоплетизмографию упомянули, что ей снимаете, пульсовую волну?

Андрей Билый:

Да, пульсовую волну. То есть это входит в комплекс «Юный нейрофизиолог».

Олег Смирнов:

Даже для неюного потребителя, который уже сталкивался с подобными приборами, набор, в общем-то, датчиков достаточно серьезный. То есть вы ориентировали этот продукт именно к юным пользователям. Мне 40+, я не знаю, насколько я юн, но интерес у меня потрясный к этому.

Андрей Билый:

Последние несколько лет проходит у нас в стране так называемая национальная технологическая инициатива, НТИ, и в рамках этой национальной технологической инициативы есть направление нейронет. Разработаны программа аэронет, маринет и так далее. Мы работаем в рамках нейронет. В рамках нейронет была такая программа перспективного развития на 2035 год, и там некий взгляд за горизонт, в будущее, что нас ожидает. Было сказано, что, допустим, сейчас у нас web-интерфейс 3.0, это работа с различными гаджетами, которые помогают человеку, то, что носимые гаджеты и так далее.

Следующий этап – это технология web 4.0, которая будет связана с тем, что управление будет происходить с помощью различных нейродатчиков, то есть через нейроинтерфейсы. Соответственно, в рамках развития НТИ и его подсети, нейронет, то одно из направлений – это как раз развитие в области нейротехнологий, и там даже профессия такая была озвучена, как нейротехнолог. И мы в рамках глобальной профориентации, начиная с детей 12-14 лет, формируем учебно-методический комплекс юных нейрофизиологов. Там есть автоматизированная система обучения для преподавателей и школьников и плюс прибор. То есть это аппаратно-программный комплекс, куда входит тот прибор, о котором Артем рассказал, его основные характеристики. Но там много ноу-хау, в том числе и в самом учебном процессе.

Олег Смирнов:

Давайте подробнее, то есть вообще нейротехнолог – что вошло в это понятие? То есть профессия будущего понятно, а вот в реалии, то есть человек что должен делать и какими качествами обладать, чтобы войти в эту профессию?

Андрей Билый:

Вы правильно сказали, что это некая профессия будущего, но это собирательный термин, и смысл этого термина в том, что это любой набор профессий, которые связаны, человек-нейроинтерфейс. Мы предположили, там детализации не было, но мы в рамках своего учебно-методического комплекса «Юный нейрофизиолог-инженер» рассматривали следующие направления, что туда будет входить. Это нейроисследователь и, соответственно, привитие профессионально важных качеств, связанных с исследовательской частью. Нейроконструктор, нейроинженер, нейропрограммист, нейрооператор и нейромаркетолог. И в рамках вот этого круга профессий мы как раз и затачиваем систему управления процессом обучения. На выходе ребенку будет рассказано, и его родителям, о том, в каком из направлений наиболее преуспел ребенок по результатам обучения, по своим профессиональным важным качествам, чтобы в дальнейшем уже в ВУЗ поступал по этому направлению.

Мы здесь, в Санкт-Петербурге, взаимодействуем с институтом ИТМО, и у них как раз с этого года открылась магистратура по нейротехнологиям. Я в том числе там преподаю нейрофизиологию, курс читаю. И договорились с ними о преемственности. То есть мы говорим сейчас о профориентации, как раз направление по нейротехнологиям, и в дальнейшем с ними взаимодействуем по тому, чтобы наши ученики дальше шли по этим направлениям, в дальнейшем развивались. Это один из ВУЗов, который является ведущим по образованию, по нейронету в рамках НТИ, развития к 2035 году.

Ксения Ульянова:

Расскажите, пожалуйста, про принцип действия вашего устройства. Немножко непонятно, это какой-то шлем с электродами?

Олег Смирнов:

На уровне обывателя что это?

Андрей Билый:

Из двух частей состоит, есть шлем, система обработки сигнала, шлем предусмотрен для съема электроэнцефалограммы. И есть отдельное устройство, которое может крепиться на руку, к нему подключается система датчиков для съема электрокардиограммы, электромиограммы, кожно-гальванического потенциала, можно снимать фотоплетизмограмму. Соответственно, инструкция с соответствующим набором датчиков. Сама система позволяет производить съемку в режиме полиграфа. То есть мы тоже знакомим с такими исследованиями детей, есть в системе обучения лабораторные работы по исследовательской части, когда мы формируем когнитивные навыки, связанные с исследованиями. Есть конструкторская часть, где они конструируют роботов, и по своим вот этим сигналам, как записанным, так и в режиме онлайн, они могут управлять этими роботами.

Олег Смирнов:

Это уже не радиосвязь, а в данном случае за счет снятия сигналов со шлема, мозговых сигналов...

Андрей Билый:

Да, биологических сигналов.

Олег Смирнов:

Биологических сигналов происходит управление, правильно я понимаю?

Андрей Билый:

Да.

Олег Смирнов:

А кардиограмма, миограмма для чего служат?

Андрей Билый:

Возможно с помощью пульса управлять. Мы придумали некую систему обучения детей биологической обратной связи, БОС называется. Они будут тренироваться, в том числе поддерживать себя в эффективном функциональном состоянии для прохождения обучения. Особенно нейрооператорам, чтобы эффективность была малоошибочной и наиболее эффективной, менее затратной с точки зрения функциональных резервов, это крайне важно. Плюс вот эта биологическая обратная связь будет повышать – мы сейчас предполагаем, есть исследования, которые тоже это подтверждают – их способность к обучению. Там сама лаборатория ориентирована не только на здоровых детей, но и детей, у которых есть отставание в развитии или с нарушением слуха или зрения, чтобы их тоже адаптировать к социуму в условиях новых требований, которые появятся в обществе. И эта программа тоже разрабатывается в этом направлении.

Олег Смирнов:

На сегодня у вас какая степень готовности? То есть это готовый продукт, комплект уже к реализации, к внедрению, или это уровень MVP и каких-то разовых лабораторных изделий?

Артем Поляков:

Проект находится на стадии закрытого тестирования. Сейчас проходит тестирование оборудования и программного обеспечения. Через два месяца будет открытие, и будет вывод уже в образовательные учреждения, где будут проводиться тестирования непосредственно с детьми. Релиз продукта назначен на начало 2019 года.

Олег Смирнов:

То есть в 2019-м году вы уже собираетесь внедрять и продавать его. Дорогая игрушка? О ценах уже думали?

Артем Поляков:

Сейчас сложно говорить о цене, но электроника, сами понимаете, не из дешевых.

Олег Смирнов:

Да, я просто видел схожие проекты, шлем плюс искусственный интеллект, еще что-то такое, с чем тоже можно работать, наши российские разработки, порядка 40-45.000 стоит. То есть без какой-то поддержки не очень понятно, что такое. У вас вроде есть некая образовательная идеология, насколько я услышал, в проекте, еще подготовка, преемственность, то есть гораздо более интересный функционал, он достаточно большой. Почему вы пришли в образование, а не в медицину?

Артем Поляков:

Стоит отметить, что у нас есть сеть клубов «Роботрек», и линейка лабораторий «Юный нейрофизиолог» как раз является продолжением вот этой деятельности клубов «Роботрек». Дети сначала учились программированию, сборке роботов, следующий уровень их развития – это вот эта лаборатория «Юный нейрофизиолог».

Олег Смирнов:

Это управление с помощью нейроинтерфейсов.

Андрей Билый:

Это одно из направлений – управление с помощью нейроинтерфейсов. Мы готовим широко, чтобы в группе профессий нейрофизиолог они могли себя очень хорошо чувствовать. То есть понимали, что такое физический сигнал, что такое биоэлектрический сигнал, какие сигналы идут от человека, на каком уровне они ловятся, что с ними можно работать. Какие есть функциональные состояния у организма, как они переходят из одного в другое состояние, как это контролировать с помощью вот этих показателей через датчики, что с этим можно делать.

Олег Смирнов:

Давайте попробуем тоже немножечко на обывательском уровне. Какие бывают сигналы, что можно контролировать, что можно получить? Потому что, в принципе, все, что касается ЭЭГ, на самом деле, выглядит пока не очень наглядно, не очень понятно, то есть когда подключаются к этим шлемам и на уровне какой-то полумагии, то есть надели шлем, вроде какие-то шарики летают, еще всякие такие бывают вещи. Что можно увидеть, руками пощупать?

Андрей Билый:

На самом деле, у нас очень интересные есть вещи, которые мы отработали и включили в учебно-методический комплекс. Вы сами сказали, что есть некие вещи, когда шарики условно летают. То, что сегодня реализуется, и то, что доступно в подавляющем большинстве случаев, это связано с простым различением альфа-сигналов и бета-сигналов в электроэнцефалограмме. Соответственно, баланс между этими двумя параметрами. Еще добавляется моргание, можно поймать моргание.

Чем немножко неудобны вот эти 3 параметра, которыми можно управлять, – альфа, бета и моргание. Дело в том, что альфа-ритм – это преимущественно ритм, который бывает, когда человек утомляется, хочет уснуть или просто закрывает глаза, появляется альфа-ритм. Соответственно, управление, связанное с альфа-ритмом, не очень удобно, потому что нужно учить человека, что он засыпает или отключается, а это управляет каким-то действием, неудобно.

Мы пошли дальше. Это сигналы на какое-то внешнее воздействие. Если, например, визуальный стимул на экране появляется, у человека, особенно если он его первый раз видит, появляется четкий сигнал, который может распознать система. Мы придумали такую систему, которая создает классификатор этих сигналов для конкретного оператора и для конкретного состояния этого оператора, потому что снимается сигнал в обычном состоянии, включаются одни доминанты, одни участки головного мозга. Когда человек находится в стрессе или, как говорят, внезапный эффект, когда кто-то приходит из руководящего состава и просит: «Покажи». И человек уже напрягается, как на экзамене, включаются другие участки головного мозга для выполнения этой задачи. Соответственно, зависит от эмоционального состояния. Мы отрабатываем вот эти входящие сигналы, система формирует классификатор, куда смотрит, на какой участок экрана человек. Это может быть в дальнейшем использовано для управления роботами и так далее.

И здесь уже может быть запрограммировано не менее девяти управляющих сигналов, которые понятны человеку. Там, допустим, он смотрит в верхнюю часть экрана, должно что-то двигаться вверх и вперед, влево-влево, вправо-вправо, вниз-назад и т.д. Это уже более просто для человека и более понятно, что с этим нужно делать.

Олег Смирнов:

Вот смотрите, многие из этих сигналов используются в медицине, в принципе, и в доказательной медицине, и в околомедицинских приборах. То есть по пульсовой волне сейчас снимают данные и браслетиками, фотоплетизмография, то есть там и содержание кислорода в крови. В целом вся эта история околомедицинская. И развитие в медицинские приборы, и попадание в медицинскую тематику этих приборов, регистрация в России, это все происходит достаточно медленно. Какие-нибудь есть видения, то есть в развитии именно медицинского направления подобных приборов?

Андрей Билый:

Одно из них – это дальнейшее развитие людей с ограниченными движениями, помощь людям с ограниченными движениями, их социализация. И управление вот этими устройствами, перемещение, включение, выключение различных домашних устройств. Вот эта штука хорошо поможет с помощью как раз нейроинтерфейса.

Следующий момент, по поводу медицинских показателей, пульс и так далее. Нас интересует не совсем сам пульс, а вариабельность сердечного ритма. Вариабельность сердечного ритма хорошо подсказывает состояние человека. У нас были работы совместно с нашим политехническим институтом, связанные как раз с контролем состояния водителя. Наверное, Вы слышали устройство Sleep Alert.

Олег Смирнов:

Да-да.

Андрей Билый:

Для контроля утомления водителя и сонливости. Там один из контролей – это как раз контроль вариативности пульса. То есть когда человек уходит в сон или нет, мы анализируем биг дата. Мы получаем фактически циклограмму сердечной деятельности конкретного человека, и на основании вариативности, изменчивости этого пульса мы понимаем, что сейчас происходит с человеком. Засыпает он или нет, какие сигналы необходимо диспетчеру или самому устройству, некий вибросигнал человеку о том, что внимание, сейчас могут происходить некие нехорошие вещи, необходимо очнуться, остановиться, поспать, отдохнуть. Это вторая часть.

Третья часть – это электромиограмма. У нас сейчас параллельно еще проект идет, это разработка кисти. Кисть, предплечье, плечо роботизированное, оно сейчас у нас программируется просто как отдельное устройство, робот. Мы планируем с помощью электромиограммы подключать, снимать сигналы с определенных мышц и вот эту руку заставлять работать с помощью сигналов мышц человека. Это поможет инвалидам, у которых утрачены конечности, управлять такими движениями.

Олег Смирнов:

То есть это умные протезы получаются, бионика.

Андрей Билый:

Да. То есть развития у нас много. У нас идет сбор биг дата, то есть у нас не локальные учебно-методические комплексы отдали в школы и все. У нас централизованно, это все собирается в единую сеть, мы анализируем все данные, которые к нам приходят. В том числе, и качество получения, и качество самого преподавания, то есть мы контролируем и преподавателей в том числе.

Олег Смирнов:

Коллеги, тема прекрасная, ваш проект интересен. Единственное, нас немножечко связь сегодня подводит. Наверное, мы прервемся на сегодня, ждем вас в гости в студию в Москву, чтобы уже более детально поговорить. Вам удачи, успехов в развитии вашего проекта. Спасибо вам большое.

Ксения Ульянова:

Спасибо.

Олег Смирнов:

Спасибо зрителям.

Андрей Билый:

Спасибо за приглашение, обязательно постараемся.

Олег Смирнов:

Приезжайте!

Ксения Ульянова:

Приезжайте!

Артем Поляков:

Спасибо, до свидания.

Олег Смирнов:

До свидания.