МЕДИЦИНСКИЕ РОБОТЫ
Стремительное развитие робототехники и компьютерных технологий открывает новые возможности во многих областях деятельности человека, в том числе и в медицине. Если проанализировать хронологию сообщений о новых разработках роботов, то можно заметить, что в период 2005-2010гг. наблюдался резкий скачок сообщений о проектах по созданию медицинских роботов в большинстве ведущих стран мира. Будущее, в котором в больницах работают роботы и многочисленные инженеры по их технической поддержке, представлялось всё более реальным. По меткому выражению американского инженера Д.Энгельбергера, получившего титул «отца робототехники», больницы – это идеальное место для использования роботов. Полностью заменить человека роботы в ближайшем будущем пока не способны, тем более в медицине, однако быть курьером в пределах больницы, брать интервью и собирать жалобы у пациентов, помогать им передвигаться по клинике роботы могут уже сегодня. Роботы-манекены, роботы-курьеры, роботы-информаторы – это уже, фактически, реальность. Соответственно, клиники должны быть готовы к массовому появлению роботов, должны понимать их функционал, должны в штате иметь специалистов по роботам. Поэтому одной из задач, которые лаборатория ставит перед собой, является задача изучения потенциальной возможности и эффективности использования роботов в МОНИКИ и в практическом здравоохранении Московской области в целом. С первым нашим литературным обзором по тематике медицинских роботов, который увидел свет в журнале "Технологии живых систем" №7 в 2010г. и был доложен на III Евразийском Конгрессе по медицинской физике и инновациям в медицине ("Медицинская физика - 2010"), можно ознакомиться здесь (PDF, 743K). Основываясь на обзоре, лаборатория выбрала для себя основное направление для собственных исследований по автономным мобильным сервисным медицинским роботам (СМР). Такие роботы минимально механистичны (в отличие от роботов-хирургов, например), но должны быть максимально "интеллектуальны", что открывает простор для исследований в области "умственных способностей" роботов. Это нам наиболее интересно и перекликается с задачами нейрофизики, нейрофизиологии, с когнитивными экспериментальными исследованиями с животными и т.д.
На момент создания лаборатории никакой специализированной научно-инженерной теории СМР не существовало. Поэтому, в 2012-2013 гг. в рамках гранта РФФИ №12-08-00415а лаборатория поставила и выполнила фундаментальные теоретические исследования по разработке научно-инженерных основ теории функционирования СМР в клинике. Была получена первая экспертная оценка перспективных функций назначения СМР, на основе которой сформулирована обобщенная концепция функционирования СМР в клинике. Выдвинут и обоснован тезис о существовании конечного набора элементарных алгоритмов поведения робота, из которого складывается любое ситуационное поведение СМР. Сформулирована и обоснована парадигма объектно-ориентированного описания среды обитания СМР в клинике. Исследован набор переменных среды обитания СМР. Сформулировано положение об определяющей роли органов чувств робота в формировании набора переменных его среды обитания и набора переменных внутренней среды робота. Разработано формальное инженерно-техническое описание целевых функций назначения, самосохранения и вспомогательных функций СМР. Исследована иерархия и обоснованы приоритеты целевых функций СМР. Исследован набор существенных и несущественных переменных целевых функций СМР. Разработана обобщенная структурная схема рассматриваемых СМР и сформулированы основы подхода к методологии и этапам их проектирования. Разработана и обоснована первая версия системы специализированных медико-технических требований к СМР. Выполненное исследование по своей фундаментальной постановке и системному охвату проблемы опережало на тот момент аналогичные подходы других авторов, как в России, так и за рубежом. Часть предварительных результатов по проекту была доложена в 2012 г. на V Троицкой конференции по медицинской физике ("ТКМФ-5") и X Научной Конференции «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии» ("ФРЭМЭ’2012"). В научно-популярном изложении они опубликованы в 2013г. в журнале "Химия и жизнь" (см. здесь). Более профессиональная версия этих результатов изложена в журналах "Биомедицинская радиоэлектроника" №5, 2013 (см. здесь), "Ползуновский вестник" №2, 2013 (см. здесь), "Робототехника и техническая кибернетика" № 2(11), 2016 (см. здесь), Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия "Приборостроение" №1(112), 2017 (см. здесь). Часть материалов пока осталась не опубликованной (припасено на будущее).
С другой стороны, доступность и развитость современных методов компьютерного моделирования, машинного обучения, нейронных сетей, искусственного интеллекта, последние успехи нейробиологии в изучении топографии нейронных связей и нейротрансмиссии в живых организмах, - все это позволяет всерьез говорить о возможности постановки системных задач нейробиолгии, или, точнее, уже нейроинформатики по изучению механизма высшей нервной деятельности и мыслительной (рассудочной) деятельности мозга человека и животных. А в приложении к задачам медицины это касается механизмов нарушений нормальной работы и причин возникновения заболеваний мозга человека и животных. Сегодня, фактически, нет сколько-нибудь эффективной нейрофизиологической или инженерно-технической теории мыслительной работы мозга. Поэтому исследования в направлении поиска путей создания такой теории есть актуальная и перспективная задача фундаментальной науки. Эта задача также сегодня входит в поле зрения лаборатории медико-физических исследований МОНИКИ. На этом пути, в рамках гранта РФФИ №14-08-001127а с 2014 по 2016гг. в лаборатории велись исследования по теоретическим основам формирования внутренней модели мира СМР. Проведенный аналитический обзор современных данных нейронаук позволил сделать несколько важных выводов, касающихся общих принципов управления в живых системах. С этим нашим обзором можно ознакомиться здесь. Одним из фундаментальных выводов по результатам исследований явился вывод о потенциальном бесконечном многообразии возможных форм "разумных" технических систем. Разум, рассудочная деятельность, интеллект — это продукты обучения, штучные продукты, индивидуальные, возникающие в процессе ежедневной деятельности индивида, что в целом можно охарактеризовать словом «жизнь индивида», и не важно, биологический это индивид, или нет. Это однозначно определяет возможное бесконечное разнообразие разных форм разума и интеллекта (подробнее см. здесь). Другим важным выводом явилось то, что не только нервная система управляет живым организмом. Параллельно и неразрывно с ней (в тандеме) управление осуществляется эндокринной системой организма, что в целом сегодня называется нейроэндокринное управление. Только на принципе нейронных сетей создать управление технической системой на уровне, сравнимым по своему функционалу с человеком и животными, видимо, нельзя.
Также на этой основе оказалось возможным сформулировать и обосновать реальность создания технических систем с искусственным сознанием, понять базовые принципы возможного функционирования искусственного сознания в технической системе (в научно-популярном изложении об этом см. здесь). Скорее всего, любому роботу чтобы достичь функционала человека в плане интеллектуальных способностей необходимо обладать самосознанием. Элементы сознания появляется уже у животных на уровне насекомых, членистоногих, а полноценное сознание есть у всех млекопитающих и птиц (возможно, у всех позвоночных), поэтому, не исключено, что сознание первично, а интеллектуальные способности вторичны. Развернутый доклад на эту тему "Возможно ли искусственное (или естественное?) сознание в технической интеллектуальной системе?" заведующий лабораторией, д.т.н. Рогаткин Д.А. сделал в начале 2022 г. на семинаре Российской ассоциации искусственного интеллекта (РАИИ). Видеозапись доклада и дискуссии по докладу опубликована на сайте РАИИ (см. здесь). По материалам доклада вышла короткая научно-популярная статья в журнале "Химия и жизнь" №1/2024, с.50-55, в стиле, присущим этому самобытному журналу. С расширенной версией этой публикации можно познакомиться здесь. В настоящее время эти исследования продолжаются и готовятся новые публикации в журналах.