Плач гениального младенца

Анализируя эмоции грудничков, можно многое понять в развитии их мозна.  Фото Pexels

«Многие полагают, что чем сложнее система, тем она менее надежна, – отмечает Ксения Сапожникова. – В данном случае это не так. Более сложный датчик может быть более надежен. В пользу этого говорит вся эволюция живой природы. Чем сложнее и лучше развиты органы чувств, тем организм менее уязвим. Глаза, уши, даже кожа надежны именно потому, что это сложные органы человеческого организма. При конструировании систем не нужно бояться обоснованного роста сложности».

Концепция метрологического диагностического контроля (самоконтроля) была воспринята на ура не только на ленинградских предприятиях, но и в других регионах: прежде всего в атомной промышленности и в других стратегических отраслях. Концепцию поддержал Комитет стандартизации и метрологии СССР.

Интерес в атомной энергетике к этой идее был так высок, что на одном из энергоблоков Калининской АЭС осенью 1998 года были установлены три измерительных комплекса, снабженных метрологическим самоконтролем. Около 10 лет проработали они в одном из самых ответственных устройств АЭС – регулирующей группе системы управления и защиты.

В начале 2000-х в журнале «Датчики и системы» был опубликован перевод статьи англичанина Мануса Генри из Оксфорда, посвященной самовалидации (самоконтролю) применительно к Кориолисовому расходомеру. «Мы пригласили его сделать доклад на симпозиуме Международной конфедерации по измерениям в Санкт-Петербурге, – рассказывает Роальд Тайманов. – Как выяснилось, он работал в этом направлении с начала 1990-х годов, но о наших работах не знал, поскольку наши статьи публиковались тогда только на русском. Он был поражен, насколько синхронно мы с ним мыслили, хотя мои коллеги по ВНИИМ и я решали задачи в иной, но более широкой области измерений. С этого момента мы подружились, подготовили совместную статью, переписываемся».

По результатам работ, связанных с самоконтролем, Р.Е. Тайманов и К.В. Сапожникова опубликовали свыше 150 статей и докладов в России и за рубежом, провели более 10 специализированных секций на международных конференциях.

В последнее десятилетие количество исследователей в этой области существенно выросло. В России по-прежнему лидирует ВНИИМ, но интенсивные работы проводятся университетами Челябинска и Омска. За рубежом интересные исследования реализуются в Китае, Великобритании, Германии и США.

Интерес к средствам самоконтроля вырос в нашей стране после аварии на Саяно-Шушенской ГЭС. 17 августа 2009 года на этой станции произошла крупнейшая в истории российской гидроэнергетики авария, ставшая причиной гибели 75 человек. Восстановление станции было в целом завершено к 2014 году, а позднее петербургское предприятие «Авангард» в сотрудничестве (в научно-методической части) с ВНИИМ разработало и стало устанавливать на турбоагрегатах Саяно-Шушенской ГЭС измерительные программно-технические комплексы (ПТК), предназначенные для автоматического контроля прочности закрепления крышки на турбине и практически непрерывной проверки метрологической исправности датчиков.

Внедрение метрологического самоконтроля облегчается тем, что в России приняты национальные стандарты, которые устанавливают терминологию и объясняют, как использовать методы его реализации.

«Мы прекрасно понимаем, что результаты наших исследований, внедрение этого подхода, его максимально эффективная работа могут значить в масштабе страны, – подчеркивает Тайманов. – Тем более что его применение не ограничено техническим оборудованием. Под руководством сотрудника нашей лаборатории И.И. Дружинина по заказу НИЦ «Экоконтур» завершаются испытания биоэлектронной системы с метрологическим самоконтролем для оценки токсичности воды. В качестве датчиков в системе используются… речные раки. Есть и другие примеры».

Не так давно благодаря гранту Российского гуманитарного научного фонда Тайманов с коллегами выполнили исследование с интригующим названием – «Формирование измерительной модели, связывающей музыкальное воздействие с эмоциями слушателей».

«Наши работы показали, что эмоции в акустических сигналах животных находят отражение в нейрофизиологических сигналах, возбуждаемых у их слушателей, – поясняет Тайманов. – Причем с развитием мозга происходит усложнение и эмоций, на формирование которых оказывает влияние усложнение социального общения, генетическая память, а у людей дополнительно – связь с национальной культурой, увлечения и т.д. Мы прежде всего опираемся на эволюционный принцип. Теперь в связи с расширением сферы применения метрологии на ряд нефизических наук возникла необходимость творческого сотрудничества с психологами, музыкантами, филологами, нейрофизиологами и врачами».

В частности, в сотрудничестве с филологами Санкт-Петербургского университета была показана возможность при автоматическом переводе речи учесть ее интонационную окраску. Но самое интересное – исследование возможности ранней диагностики отклонений в развитии мозга.

О проблемах детей с аутизмом, о том, что критически важно как можно раньше ставить правильный диагноз, ученые знали давно. В 2017 году под руководством Р.Е. Тайманова был выполнен пилотный проект, показавший возможность по анализу звучания плача младенцев и его изменению на протяжении первых месяцев жизни, то есть предельно безболезненно, оценить развитие мозга ребенка. Это позволяет выявить отклонения, причем как негативные, в частности ведущие к аутизму, так и позитивные, которые при соответствующей поддержке со стороны родителей могут привести к раннему проявлению творческой одаренности. Речь идет о математической обработке эмоционально окрашенных звучаний и выявлении особенностей изменения связанных с ними нейрофизиологических реакций.

«Строго говоря, не совсем точно говорить, что принцип «самоконтролирующихся датчиков» применяется в предложенных нами моделях измерения эмоций и для контроля развития мозга. Я бы сказала, что идея самоконтроля нашла свое преломление в исследованиях, посвященных человеческим эмоциям, и в некотором роде инициировала их. Эти решения (самоконтроль датчиков и измерение эмоций) объединяет наш интерес к эволюционным процессам», – поясняет Сапожникова.

В общем, метрология сейчас активно развивается, распространяясь на ранее не охваченные ею сферы – измерение эмоций у животных и человека, возможности повышения выразительности музыки, измерение качества товаров и услуг, предлагая новые методы, в том числе с использованием искусственного интеллекта.