Космические роботы и киборги, беспилотные автомобили и редактирование генома — какие технологии уже сейчас создаются в нашей стране? Какие разработки необходимо использовать с большой осторожностью и чем может быть опасен технический прогресс? «Фонтанка» посетила лекторий Science Slam в Петербурге и прослушала ученых стендаперов.
Победитель Science Slam Мария Чакчурина, фото: Алексей Рожнов
Что такое Science Slam?
Это международный проект, который активно развивается и в России. Молодые ученые рассказывают со сцены о главных научных идеях и собственных исследованиях. За 10 минут слэмер должен успеть интересно и остроумно рассказать широкой публике про свои достижения. Победителя выбирают сами гости — насколько они симпатизируют каждому спикеру, замеряют специальным шумомером.
Science Slam проводится в Петербурге не в первый раз, в этом году он прошел на Хэллоуин в пространстве KOD на территории бывшего завода «Арсенал». По задумке организаторов — петербургского издания «Бумага» и компании «Газпром нефть», — такие неформальные встречи должны развеять стереотипы об ученых и сделать науку ближе и понятнее обычному человеку.
Баттл ученых: как технологии меняют нашу жизнь?
На Science Slam в Петербурге 31 октября выступили шесть молодых ученых. Тема мероприятия — «Технологии и их обратная сторона». Спикеры не только рассказали о своих наработках, но и затронули ряд этических моментов, которые волнуют поколение Z. Если у вас не получилось посетить мероприятие, то мы подготовили краткий конспект лекций.
Лектор: Дмитрий Перец, дата-сайентист научно-технического центра «Газпром нефти»
Фото: Алексей Рожнов
Тема: «Искусственный интеллект: прогресс и побочные эффекты»
Основная мысль: Искусственный интеллект позволяет найти рак у человека и «заболевшую» нефтяную скважину.
Идея создания искусственного интеллекта (ИИ) или его подобия витает в воздухе давным-давно. Примеры технологических помощников для человека можно встретить в кино и литературе, начиная с пражских големов или создания Франкенштейна. Каждый из нас хотя бы раз задумывался о том, чтобы отправить робота вместо себя в офис. Перспективы у ИИ достаточно радужные — ведь даже высококлассный эксперт склонен полагаться на свой опыт, а это не всегда идет на пользу делу. Но и искусственный интеллект без человека тоже не справится.
Пример 1. Нейросеть создала фейковую цитату. Дмитрий Перец предложил гостям угадать, какое из трех высказываний является придуманным.
Присутствующие в зале ошибочно приписали цитату американскому президенту. На самом деле, ее автор — нейросеть, которую в 2015 году создала и обучила на публикациях в Твиттере корпорация Google.
Пример 2. ИИ плотно входит в нашу жизнь. С алгоритмами машинного обучения мы сталкиваемся ежедневно, когда нам предлагают нужный фильм для просмотра в Интернете или самые низкие цены для поездки на такси. Нейросети очень полезны в медицине: они помогают выявлять рак [подробнее об этом вы можете прочесть в материале «Наука в барах: Как нас будут лечить нейросети?» - Ред.] Те же математические подходы, которые помогают ИИ по снимкам МРТ прогнозировать риск онкологии, в нефтяной отрасли удалось применить, чтобы выявлять «заболевшую скважину». Например, если вместо нефти в нее начинает поступать вода.
Доля скважин, которые подвержены «болезни», мала — около 1,2%. Для инженера это все равно, что искать иголку в стогу сена — к тому же по косвенным признакам. А нейросеть быстро обрабатывает данные и выдает свой прогноз. Модель машинного обучения с точностью 81% сообщает, есть ли «болезнь» на скважине или нет. Но в то же самое время она достаточно часто приписывает «недуг» здоровым скважинам и у 14 из 100 потенциально «больных» дает ложноположительный результат. То есть говорит, что вода есть, а на самом деле ее нет.
Фото: Алексей Рожнов
Что будет, если довериться такой программе? Специалисты будут лечить здоровых людей или тратить время и ресурсы на ненужный ремонт скважин. Таким образом, Дмитрий Перец делает вывод: искусственный интеллект на данном этапе — это всего лишь «умный» помощник человека, но ни в коем случае не замена ему. Получая рекомендации и расчеты машины, эксперт может не отвлекаться на рутинные вычисления, а сконцентрироваться на самом важном и проверить прогнозы алгоритмов. Финальное решение остается за нами — лечить или не лечить?
Пример 3. Если доверить ИИ подобрать идеального кандидата на роль руководителя, то на практике, скорее всего, мы получим список лиц только мужского пола. Причина этого проста: исторически так сложилось, что раньше руководящие должности по большей части занимали мужчины, по ним собрано больше статистики — и машина отдаст предпочтение им. Но если посмотреть на последние годы, то очевидно: женщины все чаще становятся успешными руководителями в бизнесе и государственных структурах.
Вывод: ИИ не заменит человека, зато машинное обучение может стать отличным помощником для нас в принятии осознанных и правильных решений на основе анализа больших массивов данных. Пока «умные» машины не готовы самостоятельно принимать решения и изменить наш мир.
Лектор: Лариса Марарица, кандидат психологических наук, преподаватель СПбГУ, сотрудник лаборатории Интернет — исследований ВШЭ
Фото: Алексей Рожнов
Тема: «Социальный почерк: цифровые данные и вычислительная психология».
Основная мысль: Цифровой след, который мы оставляем в Интернете, позволит ученым узнать о нас очень многое.
Машинное обучение и большие данные помогают психологам изучать поведение людей. Наука «социальная психология» существует уже более 100 лет, а теперь с помощью современных технологий она может по цифровому следу, который человек оставляет в Интернете — постам в соцсетях, покупкам и заказам в Интернете, посещаемым сайтам, — более точно изучить его поведение.
Фото: Алексей Рожнов
При помощи таких исследований психологи и социологи могут достаточно быстро и полно объяснить поведение индивидов и / или групп людей и предсказать грядущие изменения. А также изучить, в каких связях находятся эти люди. Социальный почерк — это паттерн внимания человека к друзьям и знакомым. Ученые говорят, что распределение этого внимания устойчиво, даже если меняются контакты человека, уходят старые и приходят новые друзья. На практике по социальному почерку человека можно, например, предсказать, когда человек уволится с работы. Задумываясь об увольнении, человек интуитивно начинает меньше общаться с коллегами в мессенджерах или в почте, и у него появляются новые контакты. Уже есть стартапы, которые на основе аналитики предлагают эффективные решения для HR в компаниях. Или другой пример: по постам в соцсетях уже можно понять, что человек находится в депрессии и, соответственно, не может быть хорошим сотрудником.
Фото: Алексей Рожнов
Социология, психология, политология никогда не будут прежними, потому что у них появились настоящие объективные большие данные. Так, если раньше привычные методы опроса или анкетирования населения занимали значительное время и были все-таки субъективными (опрашиваемый человек заведомо не был откровенен, а интервьюер вносил долю личного отношения при интерпретации ответов), то сейчас благодаря большим данным эта информация стала действительно объективной. Также достаточно быстро можно изучить поведение не 100 – 200 человек, а сотни тысяч — за такое же время. Всё это называется «вычислительная психология».
Но есть и другая сторона вопроса — этическая. Цифровой след — это конфиденциальная информация о человеке, и исследователи спорят: где граница между тем, когда человек сам принял решение опубликовать о себе информацию (например, фотографии в соцсетях), и тем, когда информация о нем может стать предметом исследования.
Вывод: Вычислительная психология позволяет рассказать о поведении человека или группы людей подробно: поступки, интересы, увлечения.
Лектор: Андрей Афанасьев, биоинформатик, выпускник аспирантуры физического факультета МГУ, CEO генетической лаборатории
Фото: Алексей Рожнов
Тема: «Слон в посудной лавке: чем опасно редактирование генома».
Основная мысль: Технический прогресс может помочь людям с тяжелыми наследственными заболеваниями, но до сих пор не найдены ответы на вопросы из области этики.
Человечество давно пытается изучить и исправить генетические ошибки. Как помочь людям с наследственными заболеваниями? Мы храним информацию, переданную нам миллионами предков, причем иногда люди с ошибками генома выглядят весьма привлекательными. Например, Анджелина Джоли — носительница сочетания генов, которое может вызвать рак молочной железы, но это не помешало ей построить хорошую карьеру и завести детей. А вот Дэвиду Веттеру — мальчику, страдавшему от редкого генетического заболевания, тяжёлого комбинированного иммунодефицита [о его истории мир узнал из голивудского фильма Bubble Boy – «Парень из пузыря». – Ред.], — повезло меньше. Он всю жизнь вынужденно жил в пластиковом пузыре, созданном специально для него, так как любой контакт с внешним миров был для него губителен. Дэвид умер во время трансплантации.
Фото: Алексей Рожнов
Афанасьев отмечает, что ученые в XX и XXI веках активно работают над редактированием генома человека. В рамках генотерапии в конце 1980-х — в 90-е годы было проведено множество операций, однако после смерти пациента Джесси Джелсинджера в 1999 году такие опыты на долгое время прекратились.
В наши дни ученые продолжают изучение этого процесса, и уже есть серьезные достижения в этой области. Так, в прошлом году китайский исследователь Хэ Цзянькуй заявил, что отредактировал геномы человеческих эмбрионов — и на свет появились две девочки с измененной ДНК. Они были зачаты от здоровой матери и ВИЧ-инфицированного отца, но благодаря тому, что Хэ Цзянькуй удалил у детей ген CCR5, получили пожизненный иммунитет к ВИЧ. Российский ученый Денис Ребриков заявил, что может повторить опыт коллеги из Китая, но, со слов Афанасьева, Минздрав России запретил ему ставить такие опыты.
Фото: Алексей Рожнов
Но у прогресса в этой области есть и обратная сторона — этическая. Афанасьев со сцены Science Slam задал риторические вопросы публике: можем ли мы считать технологию редактирования генома безопасной, пока у нас нет точных данных о возможных последствиях? Какое влияние на здоровье детей оказывают вмешательства в наследственную структуру? Кто несет ответственность за возможные ошибки в ходе исследований?
Публика задумалась.
Вывод: редактирование генома пока плохо изученный процесс, и какие результаты могут породить врачебные ошибки — сложно предсказать. «И если мы начнем играть с тем, в чем мы мало что понимаем, то человечество породит монстра», — уверен биоинформатик Афанасьев.
Лектор: Юрий Баулин, ведущий инженер ИЭФБ РАН им. Сеченова (Институт эволюционной физиологии и биохимии, аспирант НИУ ИТМО
Фото: Алексей Рожнов
Тема: «Биоботы: насекомые-киборги на службе людей».
Основная мысль: В будущем микророботы станут неотъемлемой частью нашей жизни. Но так ли это безопасно для цивилизации?
Человечество активно создает себе помощников — роботов. Еще сто лет назад труд человека был преимущественно ручным, но технологический прогресс позволил создать множество автоматизированных умных машин. Человечество при их создании многое заимствовало у природы, и с развитием технологий роботы становятся все меньше. Основываясь на этих двух трендах, Юрий Баулин представил концепцию робота-насекомого.
Фото: Алексей Рожнов
Инженер занимается изучением поведения «киборгов»: это насекомые, чьим поведением можно управлять. Его подопытными стали мадагаскарские тараканы, а метод командования ими основан не на психологической дрессировке, а на воздействии на сенсорные системы. Поскольку тараканы убегают от раздражителей, то их движение изменяют с помощью стимулов — например, ударов током. Это воздействие воспроизводит либо виртуальное препятствие, которое тараканы огибают, либо сигнал опасности, от которого они убегают. Также во время опытов используют приманки: насекомые чувствуют запах еды за километр и готовы к нему приблизиться. В идеале эта технология должна привести к созданию виртуальной реальности для особи.
Фото: Алексей Рожнов
Баулин рассказал о том, что в будущем собирается изучить поведение насекомых, сделав из них «цифровых наркоманов»: заставить центры удовольствия тараканов давать организму мощный сигнал и направлять особь в нужную сторону.
Вывод: Если человечество сможет изучить поведение насекомых и на него воздействовать, а потом применить эти знания в робототехнике, то нас будут окружать миллионы крошечных роботов. «Что они принесут на своих спинках — ампулы с ядом, системы слежки или медоборудование? — задается вопросом Баулин. — Не знаю, я всего лишь разрабатываю технологию. А какой она будет — решают люди».
Лектор: Игорь Даляев, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник ЦНИИ робототехники и технической кибернетики
Фото: Алексей Рожнов
Тема: «Экстремальный космос: зачем нужны космические роботы».
Основная мысль: Роботы помогут космонавтам на орбите проводить различные исследования.
В далеком 1957 году, после запуска первого искусственного спутника Земли, начался этап освоения космического пространства, который продолжается до сих пор. Сейчас люди науки активно используют околоземное космическое пространство. В обозримом будущем человек будет делать это в тесной связке с роботами.
Изучение космоса позволит нам защитить Землю от космических тел, которые регулярно приближаются к планете. А спутниковая связь и прогноз погоды — технологии, появившиеся благодаря изучению космоса, — оказывают огромное влияние на жизнь землян.
Фото: Алексей Рожнов
Разработка космических роботов ведется уже давно: ученые хотят создать помощника, который будет переносить инструменты и аппаратуру к месту проведения эксперимента, выполнять некоторые рутинные измерения и манипуляции в открытом космосе — и тем самым помогать космонавтам в проведении различных исследований.
Петербургское ЦНИИ РТК занималось разработкой косморобота для российского сегмента МКС. Забегая вперед, скажем, что Роскосмос (со слов Игоря Даляева) пока приостановил реализацию проекта, который находится в завершающей стадии изготовления опытного образца.
При создании первого робота исследователи долго собирали информацию: какими функциями прототип должен обладать, какими сенсорами, как должен двигаться — на все эти вопросы надо было дать ответ. После анализа внешней поверхности МКС пришли к выводу, что робот должен перемещаться методом шагания, при этом по траектории, отличной от той, по которой двигается космонавт. Человек и его помощник не должны мешать друг другу в открытом космосе.
Фото: Алексей Рожнов
У косморобота должна быть модульная конструкция, чтобы можно было легко заменить вышедшие из строя механизмы, а его «питание» запланировано от специального блока аккумуляторных батарей — кстати, это отличает его от американских и канадских аналогов.. Для выполнения захватов и прочих операций его надо снабдить технологическими манипуляторами и набором сменных инструментов. Таким образом, он сможет выполнить часть рутинных дел космонавтов и тем самым обезопасить человека от лишних выходов в открытый космос. Правда, специалистам на МКС это может не очень понравиться: им же наверняка хочется как можно чаще бывать за пределами станции.
Косморобот может сам перемещаться, и для этого ему необходима только связь, с которой в космосе могут возникнуть большие проблемы. Для того, чтобы робот мог вернуться в точку, где последний раз был уверенный сигнал связи, у него должен быть блок управления. Внутри станции будет находиться внутренний пульт, с помощью которого специалисты могут контролировать действия машины.
Заканчивая свое выступление, лектор отметил, что на орбите Земли скопилось много космического мусора, поэтому надо проектировать таких роботов, которые никогда не выйдут из-под контроля и не пополнят мусорную орбиту планеты. А также искать возможности «почистить» околоземное пространство.
Вывод: Космороботы — помощники, которые позволят продолжить изучение космоса.
Лектор: Мария Чакчурина, участница проекта «Беспилотный автомобиль StarLine»
Фото: Алексей Рожнов
Тема: «Маршрут построен: будущее автономного транспорта».
Основная мысль: беспилотные автомобили активно развиваются, но пока население не готово видеть их на дорогах в качестве полноправных участников движения.
Беспилотные автомобили, по мнению ученых, в будущем позволят населению планеты экономить время, а также сохранят жизни многих людей. Развитие такого транспорта изменит всю инфраструктуру крупных городов. Однако пока широкая общественность с опаской смотрит на автороботов. Основные страхи: сенсоры могут выйти из строя или возникнет ошибка в софте — и процесс вождения перестанет быть управляемым.
Но все-таки беспилотники намного безопаснее, считают ученые, и вот почему. Во-первых, в автоматически управляемой машине собрано больше данных о пути следования, поэтому она лучше ориентируется на местности. Внутри есть сверхточная GPS-навигация, которая определяет размеры автомобиля с точностью до сантиметра. Там, где спутников недостаточно, — например, на парковке, — габариты автомобиля и окружающих предметов выявит одометр. Лидары — датчики, которые создают карту глубины окружающего пространства, — дают хорошее представление о препятствиях. Радары и камеры предоставят множество информации о пространстве вокруг автомобиля. HD-карты собирают данные о разметке и дорожных знаках. Все эти устройства позволяют видеть дорогу на 360 градусов.
Во-вторых, в специальных школах автопилотов специалисты отрабатывают алгоритмы поведения для всех ситуаций, которые теоретически могут возникнуть на пути беспилотника. В-третьих, роботы-водители лучше управляют автомобилем, чем человек, ведь им неведомы сон, страх, усталость. Сегодня беспилотники — это не просто возможность, а необходимость.
Баттл ученых: как технологии меняют нашу жизнь?
Но что будет, если, например, во время кибератаки угонят автомобиль с человеком внутри? Как отметила спикер, это сделать очень трудно, так как такое преступление требует большой подготовки. Кроме того, на автомобильных заводах, где разрабатывают беспилотники, программисты постоянно устраняют уязвимости, отлаживая все системы и алгоритмы.
С развитием индустрии беспилотников произойдут изменения в транспортной инфраструктуре больших городов. Когда вы паркуете беспилотную машину, вам не нужно оставлять место, чтобы открывать двери. Беспилотники также могут переставлять друг друга (чтобы один из них мог выехать) и разными другими способами экономить парковочное пространство.
Тестирование беспилотников уже ведется в нашей стране. В октябре 2018 года тестовый автомобиль проехал 2,5 тысячи километров из Петербурга в Казань, путь занял 10 дней. Этот беспилотник имеет третий уровень автономности, то есть машина может сама ехать по заданному маршруту, но за рулем постоянно должен находиться водитель, готовый перехватить управление в сложной ситуации. А в 2020 году беспилотный автомобиль на базе Skoda Superb будут тестировать в центральных районах Петербурга, в частности на Невском и Литейном проспектах, а также в Купчино, в районе Черной речки, на Васильевском острове и на скоростных магистралях — ЗСД и КАД.
Вывод: беспилотные автомобили в ближайшие годы станут неотъемлемой частью городской среды.
Победителем Science Slam стала Мария Чакчурина, рассказавшая о беспилотниках. Именно ей больше всего аплодировали присутствующие на мероприятии. Наградой для Марии стали настоящие боксерские перчатки — символ победы в научном поединке.