Web 4.0 и революция нейротехнологий: как скоро?
Понимание устройства и принципов работы человеческого мозга — одна из главных проблем мировой науки. Неслучайно, в ООН назвали первое десятилетие XXI века декадой изучения мозга. Уже сегодня объемы рынка нейротехнологий оцениваются в 180 млрд долларов США, стремительно развиваются многочисленные международные проекты по исследованию мозга, например, европейский Human Brain Project, американский проект Brain, японский проект Brain/MINS и т. д.
Все, что связано с нейротехнологиями в нашей стране, объединяется в рамках Национальной технологической инициативы (НТИ) дорожной картой «Нейронет», которая ориентируется на рынки будущего. В 2015 году был создан отраслевой союз «Нейронет» и написана стратегия развития сегментов рынка нейротехнологий. Согласно идеологии программы, «Нейронет» должен стать следующим этапом развития современного интернета (Web 4.0), в котором взаимодействие участников (человек — человек, человек — машина) будет осуществляться с помощью новых нейрокомпьютерных интерфейсов.
В целом, согласно дорожной карте «Нейронета», к 2035 году предполагается появление не менее десяти национальных компаний в мировых сегментах рынка B2C и B2B с суммарной капитализацией порядка 70 млрд рублей каждая. Авторы документа выделяют семь ключевых сегментов: «Проект CoBrain», «Нейрофарма», «Нейромедтехника», «Нейрообразование», «Нейроразвлечения и спорт», «Нейрокоммуникации и маркетинг» и «Нейроассистент».
Что есть уже сейчас?
По данным «Российской венчурной компании» (РВК), нейроразработки уже сегодня находят активное практическое применение в медицине (разработка кохлеарных имплантов — электронных устройств, возвращающих слух; бионических протезов; нейронных имплантатов сетчатки глаза, которые помогают восстановить зрение, и многого другого), в военной промышленности, в индустрии развлечений (создание различных нейроигр для развития когнитивных способностей человека), а также в образовании.
Одним из наиболее стремительно развивающихся сегментов рынка в России в настоящее время является направление нейромедтехники. Например, в российской компании «Нейроботикс» разработали интерфейс «мозг — компьютер» с очками дополненной реальности. Устройство позволяет парализованным пациентам и бионическим спортсменам управлять экзоскелетами через электроэнцефалограмму (графическое изображение электрических сигналов головного мозга). Участники российского рынка опробовали свои достижения на соревнованиях Сybathlon, где соревновались «спортсмены-киборги»: пациенты с ограниченными возможностями использовали интерфейсы «мозг — компьютер», чтобы управлять экзоскелетами и инвалидными колясками.
В сегменте «Нейроразвлечения и спорт» уже существуют решения как для массового рынка, так и для корпоративных потребителей. Это и развивающие многоуровневые игры виртуальной реальности, и системы повышения результативности как профессиональных спортсменов, так и любителей.
Технологиями сегодняшнего дня являются и последние разработки в сегменте «Нейроассистент». Над развитием систем интеллектуального анализа больших данных при помощи глубокого машинного обучения давно работают в «Яндексе», «Ростехе» и других компаниях. Как прогнозирует руководитель рыночной подгруппы «НейроАссистенты» РГ НТИ «Нейронет» Сергей Шумский, рынок виртуальных помощников, охватывающий B2B и B2C секторы, к 2035 году будет представлять собой многоуровневую сеть взаимодействующих интеллектуальных сервисов.
«Все вместе электронные ассистенты будут входить в „глобальный секретариат“, минимизирующий все транзакционные издержки по поиску услуг, товаров, персонала, согласованию интересов и личных расписаний сотрудников и бизнес-партнеров. В этих направлениях будет отмечаться тенденция стремительного нарастания нейроморфных вычислительных алгоритмов и архитектур», — такой прогноз дают в профильной подгруппе «Нейронета».
Нейрообразование: как не сойти с ума в процессе электронного обучения?
Еще одной перспективной областью для развития нейротехнологий является сектор образования. Массовые открытые онлайн-курсы (МООС) — уже готовые и успешно развивающиеся проекты, но в ближайшем будущем, как прогнозируют специалисты рабочей группы «Нейронет», процесс электронного обучения дополнится использованием нейрокомпьютерных интерфейсов, а нейрошлемы виртуальной реальности не только пригодятся во время игры, но и будут следить за нашим психоэмоциональным состоянием во время обучения, позволяя усваивать больше знаний, не навредив при этом здоровью.
«Многие абитуриенты и их родители заблуждаются, считая, что сфера образования является малоперспективной для программистов. Это далеко не так! Сегодня идет борьба за лучшие умы в этой области, побеждают в ней те, кто предложит более качественные образовательные программы и курсы. Эта борьба связана напрямую с мировым трендом развития современного образования — электронным обучением и МООС, создание которых требует использования самых современных и наукоемких технологий программирования. Мы все знаем о таких популярных платформах МООС, как edX, Coursera, российской платформе «Открытое образование», где миллионы людей могут учиться, «сидя на диване». Популярность онлайн-обучения растет год от года, но есть и ряд проблем: до сих пор онлайн-курсы успешно заканчивают не более 5% слушателей. Причин тому масса: от примитивности или, напротив, слишком высокой сложности курса до индивидуальных особенностей каждого отдельного слушателя, его потенциальной готовности к электронному обучению. Но как можно решать эту проблему? Путь к решению проблемы низкой результативности МООС лежит в развитии технологий электронного обучения, в использовании новых моделей и методов для реализации нейроинтерфейсов, для расширения ресурсов мозга — добавляет заведующая кафедрой компьютерных образовательных технологий (КОТ) Университета ИТМО, научный руководитель Международной лаборатории «Технологии электронного обучения» Любовь Лисицына.
Специалисты Университета ИТМО уже несколько лет занимаются моделированием нейрокогнитивных технологий. В работе используются специальные аппаратно-программные комплексы, позволяющие исследовать основные показатели функционального состояния человека в процессе электронного обучения, прежде всего его мозга и сердечно-сосудистой системы. Все это позволяет оперативно получать информацию о состоянии обучаемых, оценивая и моделируя процесс усвоения информации.
Однако, как отмечает Любовь Лисицына, в будущем, благодаря развитию технологий онлайн-обучения, такие системы выйдут за пределы научных лабораторий. Не исключено, что уже в ближайшие два года мы сможем получить дешевые и очень эффективные датчики, которые помогут нам дистанционно отслеживать функциональное состояние человека при взаимодействии с электронными системами. А это значит, что обучающийся сможет контролировать учебную нагрузку, сделать ее гораздо более продуктивной и безвредной для своего здоровья, говорит руководитель Международной лаборатории «Технологии электронного обучения».
В «Нейронете» прогнозируют, что уже к 2035 году мировой сегмент рынка нейрообразования в целом составит 280 млрд долларов. Но если актуальность разработок и рынок в целом будет расти, то где взять специалистов, которые будут в этой сфере работать?
Где в России готовят специалистов по нейротехнологиям?
Нейротехнологии находятся на пересечении когнитивной психологии, медицины и технических наук, поэтому, чтобы профессионально заниматься этой областью, мало быть просто хорошим программистом. Специалист по нейротехнологиям должен хорошо разбираться в устройстве центральной нервной системы, понимать, как работает мозг и каким образом можно расширять его ресурсы.
Объединить эти области знаний решили в Университете ИТМО — с 2017 года на кафедре КОТ будет реализовываться новая образовательная программа бакалавриата «Нейротехнологии и программирование». Как отмечает научный руководитель программы, заведующая кафедрой КОТ, д.т.н., профессор Любовь Лисицына, это направление является прямым откликом на запрос рынка труда, который нуждается в программистах, владеющих навыками разработки и реализации нейротехнологий. На данный момент программа не имеет аналогов в России.
«Инфраструктура проектов, связанных с нейротехнологиями, находится в процессе становления. И если говорить об образовательных программах в вузах по нейротехнологиям и программированию, здесь существует непаханное поле для российского образования. За рубежом для специалистов в сфере IT существуют такие программы, их открывают постоянно. В России есть единичные примеры магистерских программ, так или иначе связанных с нейротехнологиями. Но, что касается направлений бакалавриата, специализирующихся именно на подготовке IT-специалистов, пока таких прецедентов нет. Поэтому нашу программу можно считать пионером в этой области», — говорит она.
Что будут уметь выпускники программы?
Как отмечает Любовь Лисицына, первый блок программы включает обучение навыкам программирования на широком спектре языков с использованием различных технологий, спецификаций и пакетов программ. А второй опирается на результаты научных исследований, проведенных в Университете ИТМО и связанных с разработкой нейротехнологий, прежде всего, в системах электронного обучения.
«Все заточено на то, чтобы студент научился разрабатывать программные системы с использованием нейроинтерфейсов, специального оборудования, которое используется в контексте той или иной решаемой задачи. Например, для идентификации личности, для определения эмоционального состояния человека, для развития когнитивных функций (внимательность, скорость мышления, память и других), — рассказывает Любовь Лисицына. — Таким образом, выпускник этой программы будет не только хорошим программистом, но и специалистом, который обладает базовыми знаниями, необходимыми разработчику нейроинтерфейсов электронных систем, специалистом, владеющим методами искусственного интеллекта, биометрии, аффективных вычислений».
Применить свои знания на практике первые выпускники программы смогут уже в 2021 году — к этому времени, как отмечает в своей рецензии на программу «Нейротехнологии и программирование» руководитель рыночной подгруппы «Нейрообразование» РГ НТИ «Нейронет» Евгений Плужник, спрос на таких специалистов на рынке труда продолжит расти.
«Рынок труда, связанный с нейротехнологиями, сегодня находится еще в стадии становления, но в ближайшие годы потребность в таких специалистах резко вырастет. Задачи, которые предстоит решать IT-специалистам в этой сфере, понятны уже сегодня, но многое в их постановке и методах решения будет меняться в самое ближайшее время. Цели и задачи, поставленные в этой программе, работают на опережение, поэтому выпускники программы будут иметь несомненную конкурентоспособность на рынке труда по сравнению с „чистыми“ программистами», — считает эксперт.
О важности подготовки специалистов в области нейротехнологий говорят и аналитики международного агентства Мarkets and markets. В исследовании компании подчеркивается, что одним из ключевых факторов, который может ограничить рост мирового рынка нейротехнологий, является именно нехватка высококвалифицированных технических специалистов для создания и обслуживания сложных нейроинтерфейсов. При этом, по прогнозам компании Аlliedmarketresearch, уже к 2020 году разработка нейроинтерфейсов должна стать одной из самых наукоемких технологий в самых различных сферах профессиональной деятельности.
Получить дополнительную информацию о содержании программы «Нейротехнологии и программирование», а также задать вопрос напрямую можно на сайте кафедры.
