Текст книги "Искусственный гений. Научно-фантастический роман"

– То есть речь идет о закономерностях?

– Совершенно, верно Айгуль. В условиях современного информационного кризиса, возникшего из-за избытка информации, чтение должно быть организовано таким образом, чтобы, отсеивая лишнее, мы умели выбирать лишь существенно новое, составляющее основу знаний, чтобы, используя инструмент мышления, закладывать в нашу память основы качественно нового знания. Именно так формируется научно-мировоззренческая культура.

– Ну и каким образом этого достичь? – поставил вопрос Эрмек.

– Эрмек. Это не только быстрое и сплошное чтение текста, обеспечивающее полное и качественное усвоение прочитанного, но и синтез отдельных понятий, в результате чего закладывается фундамент нового знания.

– То есть с операцией извлечения и обработки достаточной и необходимой для читателя информации, заложенной в тексте его автором?

– Это с одной стороны, а с другой – обобщением этих знаний и закладыванием багажа научно-мировоззренческой культуры. Вот что важно, – подчеркнул профессор.

– То есть весь вопрос состоит в том, как сделать не только быстрым чтении самого текста, но и обеспечить высокую скорость и степень понимание его содержания. Так?

– Да. В этом аспекте, моя теория отражает закономерность формирования научно-мировоззренческой культуры. Мною предложена триадная модель синтеза такой культуры у индивида. Но об этом позже, при случае, – пообещал профессор.

Помниться, – сказал Каракулов, – завершая семинар, я обратился к своим сотрудниками: – Вот вы приступаете к научной деятельности. Для вас имеет исключительное значение быстрый и эффективный просмотр научной литературы. У вас просто нет выхода, как освоить методики скорочтения. Иначе вам будет трудно справляться с поточной информационной нагрузкой. С точки зрения восприятия, вы – всё, что сами воспринимаете. Потому что сами формируете собственную точку зрения, вы – единственный авторитет, создатель, или Бог, своего восприятия. Независимо от происходящего вокруг, вы единственный, кто воспринимает это так, как вы сами. Никто другой не может воспринимать для вас. Так как вы единственный, кто воспринимает ваш собственный мир, у вас есть намного больше контроля над воспринимаемым, чем кажется на первый взгляд. В одно мгновение можно изменить мнение о любом воспринимаемом процессе или объекте. Измените свое мнение – поменяете свой мир.

Для меня – журналист, исследующего историю научного открытия становилось понятным мотивы и предпосылки. По признанию самого Каракулова, для него было настоящим чудом преодолевать семьсот слов в минуту, врываясь в новый мир чтения. В его жизни этот урок очень пригодился. Занявшись наукой, он получил возможность перерабатывать огромное количество литературы, необходимое для научной работы, написания диссертаций. Как он сам говорил, за время посещения курса скорочтения в библиотеке, он повысил скорость своего чтения до трёх баллов, учась читать предложения единожды, вместо того, чтобы повторять его по нескольку раз.

Про себя я подумал: – Вот так, некогда пережитый стресс из-за незнания языка и плохого чтения в школе отразилось на стремлении Каракулова достичь скорочтения, способствующего его внутреннему развитию и росту. Вот так со временем пришла идея, как достичь того, чтобы читать миллионы слов в минуту и все их воспринимать, анализировать, обобщать и воспроизводить при надобности.

* * *

Изучая историю научных идей, гипотез и открытий, всегда важно выяснить каковы были их первопричины, мотивы, предпосылки, чтобы они не оказались жертвой мифа или легенды случайности, удачи и везения, подобно открытия Ньютона и Архимеда. Для того, чтобы этого не случилось нам необходимо более точно рассмотреть все события и факты, ведущие к научной идее, гипотезе или открытию, придется из отдельных обрывков сведений попытаться восстановить в своем воображении те самые первопричины, предпосылки, восстановить ход событий и мыслей, отдаленных от нас временем и расстоянием. В этом отношении, интерес вызывает и другое событие, представляющее собой не менее важной предпосылкой к возникновению научной идеи, а далее научной гипотезы и самого открытия.

Помнится, в союзное время, да и сейчас, но совсем редко и совсем не обязательно, аспиранты и молодые соискатели из государств, ныне всходящих в СНГ, были обязаны посетить и поработать над тематической научной литературой в диссертационном зале Московской государственной научной библиотеки. Для этой цели учебными либо научными заведениями выделялись специальные денежные средства аспирантам и соискателям на командировку по работе с литературой. Вначале восьмидесятых такая честь выдалась и молодым в то время аспирантам кафедры хирургии – Каракулову и Грачеву. Это была их первая поездка в Москву. Днем, как обычно, плотный график работы с литературой в библиотеке, а вечером, предоставленные самим себе, они старались побывать в самых интересных местах Москвы.

Каракулов рассказывал: – В один из вечеров по совету тех, кто уже ранее бывал в Москве, мы с Сергеем Грачевым посетили единственный в Союзе стериокинотеатр, расположенный на территории ВДНХ. Кинозал находился на втором этаже и был действительно необычным. Туда, мы, человек тридцать, поднялись с первого этажа по лестнице и сразу же очутились в середине большого помещения, где не было ни стульев, ни скамеек. Сам кинозал был овальным, а вкруговую на всю стену размещался экран. Кино началось. Это был какой-то ковбойский фильм. На экране, вкруговую вокруг нас простирается прерия. Зрители с удивлением поворачивались вкруговую, вертели головой во все стороны. И вдруг, о, ужас! Где-то впереди показался табун диких мустангов, который с бешеной скоростью мчался прямо на нас. Зрители в испуге чуть не кинулись в рассыпную. Картина была настолько реалистичной, что практически все зрители невольно съежились либо присели, охватив руками голову, а некоторые от страха хватались за сердце и были готовы кинуться прочь. А когда мы пришли в себя, дикие мустанги начали проскакивать мимо нас и вокруг на бешеной скорости, умчались прочь…. Этот фильм оставил на них неизгладимое впечатление. Уже потом Каракулов узнает механизм стереокино. При проецировании киноизображения на растровый экран каждая цилиндрическая линза растра вычленяет часть светового потока и формирует на экране изображения по частям. Пересечение оптических осей всех цилиндрических линз дает в зале особую точку – «фокальную зону», из которой видимы все элементарные полоски изображения кадра в стереоскопическом пространственном виде. Это уже потом появятся 3Д-кино, а тогда стереофильм был поистине внове. Новые возможности визуализации окружающих предметов тогда его по-настоящему поразили. С тех пор, он сохранил высокий интерес к увеличению зрительных возможностей человека. Появились и новые технологии стериопроекции. В частности, фильмы прокатывали с двух пленок – одна для правого глаза, другая – для левого. Но самый интересный способ стереопроекции, по его мнению, все-таки был анаглифический способ. При таком формате фильма на экран одновременно проецируется три различных смещенных картинки с одной-единственной пленки. Одна из этих картинок – зеленая, вторая – синяя, третья – красная. Зрителям раздаются очки со светофильтрами, мозг «сводит» три отдельных картинки в одну трехмерную «черно-белую» картинку. Однако, с появлением компьютеров стало возможным и цветное анаглифическое стереоизображение. Достигается оно благодаря точному разложению цветного изображения стереопары на три монохромных составляющих: красную, зеленую и синюю. В изображении левого ракурса оставляется только одна красная составляющая, а в изображении правого ракурса – уже две – синяя и зеленая. Для просмотра зритель «вооружается» так называемыми анаглифическими очками – красно-сине-зеленые. Кстати, многие видеопроекторы используют похожую систему цветообразования, передавая последовательно красный, синий и зеленый кадры, которые уже в мозгу зрителя объединяются в единый полноцветный.

В один из дней в лаборатории Каракулова обсуждали современные технологии восприятия человеком визуальной информации с экрана телевизора. Соответствующее задание сотрудники получили от шефа накануне. В назначенный час собрались у профессора в кабинете. Он, оглядев сотрудников спросил: – Ну, кто что накопал?

Первым отозвалась Айгуль. – Кубат Бакирович. Совсем недавно опубликовали научное открытие доктора Анатолия Славика А. из Литвы.

– В чем же суть этого научного открытия?

– Она касается объемного восприятия человеком визуальной реальности с экрана телевизора, кинотеатра, с монитора компьютера и т. п. Так, вот автор пишет: – При видеосъемке любым методом, на любой носитель, при воспроизведении любым методом на плоском экране всегда присутствует объем, который может быть воспринят человеком.

– Так, в чем суть? – нетерпеливо спросил профессор.

– Автор разработал специальные очки, с помощью которых зритель видит на плоском экране как бы реальный объем тех объектов, которые были отсняты. Рассматривание изображения можно сравнить с разглядыванием окружающей реальности через прозрачное окно. Автор говорит об эффекте «объем в объеме».

– Как это?

– Если на экране телевизора появляется другой экран телевизора, то на втором экране изображение также воспринимается в объеме.

– Интересный эффект, – подметил профессор и, обратившись к Айгуль сказал: – Я попросил бы хорошо вникнуть в суть этой технологии. Заодно узнайте, как можно заполучить эти очки. – Кто еще может добавить?

– Наверняка, присутствующие здесь и в том числе и Вы – Кубат Бакирович, уже знаете, что появились необычные очки Google, – неуверенно протянул Мурат.

– И в чем же особенность этих очков? – спросил Каракулов.

– В очки встроена фронтальная камера для сбора информации, съемки фото и видео, а также для работы с приложениями «дополненной реальности». Достаточно посмотреть на интересующий объект и получить нужную информацию. Очки можно напрямую подключить к телевизору.

– Хорошо. У кого еще есть, что сказать?

– Кубат Бакирович. Можно мне, – как школьница вытянула вверх руку аспирантка Рано.

– Пожалуйста.

– Оказывается, появились, так называемые AR-очки или очки дополнительной реальности. Они позволяют совмещать некие виртуальные объекты, генерируемые компьютером с нашей действительностью в реальном времени.

– То есть на те реальные объекты, которые наблюдает человек через эти очки, накладывается дополнительная информация в реальном времени? – уточнил Мурат.

– Да, именно так.

– А вот это более интересное изобретение, – оживился профессор. – И что же еще?

– Французская компания «Ластер Технолоджикал» выпустила устройство, позволяющее также накладывать любую информацию поверх прозрачной линзы, – сообщила Рано.

– Рано. Я бы попросил вас узнать более подробные сведения об этом устройстве, – поручил Каракулов. – Кто еще желает сказать?

– Можно мне? – поднялся Асан.

– Пожалуйста.

– Недавно «Майкрасофт» преподнес первую в мире голографическую вычислительную платформу, а также своеобразный «умный» экран для совещаний, мозговых штурмов и совместной работы.

– Пожалуй, и эта информация нам пригодится, а потому Асан, покопайся в источниках об этой технологии.

Каракулов, слушая своих молодых сотрудников, вспоминал, когда же он впервые узнал о возможностях человеческого зрения. Пожалуй, это было еще в школе. Да, точно, в девятом классе, когда ввели биологию. Первым разделом биологии была анатомия. Вчитываясь в анатомию и физиологию зрительной системы, о не переставал удивляться, насколько все же она, сколь сложны ее части и как слаженно и синхронно они выполняют свою непростую работу.

Каракулов вспомнил один из первых семинаров с сотрудниками-новобранцами, в котором обсуждали возможности зрительной системы. Помниться, как все молодые его сотрудники, только что окончившие медицинский институт, путались в вопросах, как происходит процесс формирования зрительного образа в головном мозге? Как те объекты, которые находятся в поле зрения, отражаются в головном мозге и воспринимаются им максимально приближенно к реальности? И тогда, понимая всю важность четкого знания зрительной системы для выполнения запланированной темы научной работы, он им устроил громкую читку учебника по анатомии и физиологии зрения. С тех пор его сотрудники, практически наизусть знали, что всю зрительную систему можно разделить на несколько тесно связанных между собой отделов, каждый из которых выполняет только ему присущую функцию. Особое внимание было уделено сетчатке, итоговой задачей которой является перевод информации из света в нервные импульсы для последующей их отправки в головной мозг с помощью зрительного нерва.

Сетчатка действительно уникальна. В центре сетчатки расположены так называемые колбочки, внешне довольно «пузатые» клетки, которые в своем составе имеют зрительный пигмент йодопсин, позволяющий человеку видеть яркие краски, различать их оттенки и сочетания. Йодопсин является основой цветового зрения человека. Чем ближе от центра сетчатки к ее периферии, тем меньше становится колбочек, а соответственно, хуже цветное зрение, но зато начинают появляться и увеличиваться в своем количестве так называемые «палочки» – внешне тонкие клетки сетчатки. В их состав входит другой зрительный пигмент под названием родопсин, который не дает возможность различать цвета, но его основной задачей является максимальное улучшение четкости изображения в сумерках и отсутствии света. Особое внимание также было уделено зрительному анализатору, в котором и происходит процесс преобразования нервных импульсов в зрительные образы.

Все эти знания очень пригодились при разработке собственной технологии нейрокомпьютерного интерфейса. Данную технологию очень «долго» обкатывали и вот при помощи определенной длины волн света в лаборатории научились «включать» и «выключать» нейроны, то есть управлять клетками, из которых состоит мощнейший биологический «компьютер», то бишь, головной мозг. Чтобы нейрон стал светочувствительным, он должен иметь белок-рецептор света. Клетки сетчатки глаза содержат рецептор родопсин, состоящий из белка опсина и кофактора ретиналя. Под действием света ретиналь меняет свою структуру и, эти изменения передаются на белок, который активирует сигнальные пути нейрона, вызывающие его возбуждение.

Года два тому назад лаборатории представилась возможность стажировать в Москве двух научных сотрудников – Эрмека и Айгуль. По их приезду был организован научный семинар, на котором они рассказали о новых разработках в области оптогенетики. Эрмек рассказа о том, что ген родопсина может быть встроен в геном человека на стадии эмбрионального развития, и тогда все клетки тела будут его содержать. Но работать этот ген станет не во всех клетках, а лишь там, где он будет активирован. В нашем случае в головном мозгу, – уточнил он. – Активностью гена можно управлять.

– Как и каким образом? – спросила Рано.

– Обычно для этого в последовательности ДНК перед геном размещают «управляющий» участок. Чтобы ген активировался, этот участок должен быть прочитан белками клетки. Используются вирусы, несущие ген родопсина. В случае введения в мозг достаточно большого количества вируса, проникающего в нейроны, наработка светочувствительных белков происходит очень эффективно.

– А риски?

– Генно-инженерные вирусы, используемые для этих целей, сильно изменены и не способны размножаться. Они эффективно проникают в клетки и нарабатывают в них родопсин. Итак, – продолжил Эрмек, – в обоих случаях необходима доставка света к нейронам, расположенным в глубине мозга. В большинстве случаев для этого используются оптоволоконные световоды. Источником света может служить лазер или светодиод с помощью постоянно подключённого к голове кабеля. Красный свет хорошо проникает в ткани и в ряде задач при его использовании удастся отойти от внедрения в мозг оптоволокна.

– Итак, ребята, одно направление прояснилось, – констатировал тогда Каракулов. Работа началась и с течением времени в лаборатории, при помощи нейрофизиологов, «научились» доставлять ген родопсина в нейроны мозга при помощи вируса, содержащего ген родопсина. Вирус проникает в нейроны и происходит «накопление» светочувствительных белков. В большинстве случаев родопсин активируется красным светом. С помощью оптогенетики могли управлять нейронами, используя свет. Светочувствительные ионные каналы клетки содержат участок, флуоресцирующий зелёным светом. Особого внимания заслуживают родопсины, воспринимающие свет с разной длиной волны. Это позволяет одновременно и независимо управлять разными группами нейронов с помощью, например, синего и красного света.

Помниться после стажировки и Айгуль рассказывала следующие подробности: – Высокоточная прицельная активация или высокоточное прицельное выключение зон мозга позволили картировать области, ответственные за долговременную и кратковременную память. В мозгу есть участок, связанный с воспоминаниями. Это гиппокамп. Тонкое манипулирование нейронной активностью стало возможным, и в этом помогли фотоактивируемые вещества, способные улавливать кванты света и реагировать на них.

– Отсюда по подробнее, – обратил внимание профессор, – каковы механизмы активации?

– Ученые установили, что у одноклеточной водоросли «Хламидомонас реингардти» есть белок «ченнелродопсин-2». Этот белок реагирует на облучение светом, через усиление притока положительных ионов в клетку водоросли. Чтобы понять это, помимо гена светочувствительного белка нужно ввести в нейрон ген флуоресцентный белок, который будет указывать на присутствие «ченнелродопсина». Белок «ченнелродопсин-2» в этих объектах активировался синим светом светодиода на оптоволокне.

– А как вводится в череп оптоволокно? – спросил Мурат.

– С помощью специальной канюли на поверхности черепа.

– А как осуществляется запись активности нейронов? – задал вопрос Асан.

– Параллельно с канюлей в мозг вживляют и микроэлектроды.

Айгуль продолжила свое сообщение. – Нас допустили к эксперименту. Исследователи внедрили «ченнелродопсин-2» в нейроны двух регионов гиппокампа, отвечающих за перевод информации из кратковременной памяти в долговременную, – зубчатую извилину. Там же нам продемонстрировали новое гибкое устройство толщиной всего в двадцать мкм.

– Вот и второе направление, – констатировал Каракулов и поручил сотрудникам наладить контакты с нейробиологами и генетиками. Со временем, в своей работе сотрудники лаборатории использовали эту заимствованную технологию. И источники света, и датчики, входят в конструкции канюли. Для питания и управления устройством достаточно радиосигналов – и никаких проводов. Имплантат объединяет в себе четыре различных оптоэлектронных устройства, построенных отдельно друг от друга на гибких полимерных подложках, а затем склеенных вместе. Верхний слой – платиновые микроэлектроды, необходимые для стимуляции нейронов и записи их активности. Под ними кремниевый фотоприемник и группа микроскопических светодиодов. Использование светодиодов разных цветов позволил сотрудникам лаборатории стимулировать различные группы нейронов, генетически «запрограммированных» реагировать на свет с соответствующими длинами волн. Нижний слой – платиновый датчик температуры. Нить, поддерживающая эту многослойную конструкцию, прикрепляется к микроигле с помощью клея на основе шелка. Когда устройство попадает к месту назначения, клей растворяется, и можно будет извлечь иглу.

Год тому назад в лаборатории нейронаук Московского Научного центра прошел стажировку Мурат, а в Российском квантовом центре – Эрнис. По их сообщениям в рамках проекта «Оптоволоконный интерфейс» в лаборатории были разработаны фотонно-кристаллические световоды. Меняя геометрию и содержание воздуха в волноводе, можно добиваться того, что распространяющийся внутри лазерный импульс будет удлиняться, укорачиваться или оставаться неизменным. Данная технология также была освоена. Итак, сотрудники научились неинвазивно активировать нейроны, способные возбуждаться под действием света. Вместо оптоволокна, которое нужно вводить в мозг через отверстие в черепе, испытуемому вкалывали наночастицы, способные превращать инфракрасное излучение в излучение синего спектра, возбуждающее модифицированные нейроны. Управлять активностью нейронов и стимулировать глубокие отделы мозга, таким образом, теперь можно прямо через ткани при помощи инфракрасного лазера.

Помнится и Эрнис рассказал в свою очередь о том, что ученые из японского института исследования мозга «РИКЕН» предложили альтернативный способ активации нейронов при помощи ультраконверсионных наночастиц. Эти наночастицы, содержащие ионы металлов из ряда лантаноидов, конвертируют несколько фотонов с большой длиной волны в один фотон с более высокой энергией, и соответственно, меньшей длиной волны. В лаборатории позаимствовали и эту технологию, то есть наночастицы с металлическим ядром, покрытые оксидом кремния. В соответствующую область мозга делали инъекцию наночастиц, после чего на эту зону воздействовали излучением ближнего инфракрасного диапазона.

Помниться в разговор включился и сам профессор. – В этих экспериментах речь идет об однократном доступе к воспоминаниям. Для нас важно решить вопрос, как быть, если вспомнить пережитое вновь и вновь. Нужен поиск возможности реанимации «потерянных» воспоминаний, активизировав образование новых связей между корой головного мозга и гиппокампом. Возможно, что в будущем появится технология, которая сможет адресно и с большей точностью активировать или инактивировать глубоко расположенные внутри мозга клетки гиппокампа или коры головного мозга.