- Андрей Алексеевич, расскажите о Вашей лаборатории, о ее работе и задачах.

История задач и работы лаборатории самым тесным образом связана с историей нашего института. И начинать ее надо с 1960 г., с подписания технического задания на создание автоматизированной подводной лодки Проекта-705. Технические работы Проекта курировал академик А.П. Александров, а работы в части управления, автоматизации лодки, – В.А. Трапезников, наш директор в то время. Поэтому расскажу о этом проекте подробнее. По настоящее время (как информируют открытые источники) эта лодка является единственной полностью автоматизированной. Дело в том, что для нее был разработан БИУС – боевая информационно-управляющая система, носящая название АККОРД. Все информационные и управляющие посты лодки были сведены в единый пост, в который сходилась вся информация, и с него производилось управление всеми службами лодки. Особенность этой лодки состояла в том, что она была достаточно малая по размерам, приблизительно 80 метров в длину. Идея автоматизированной лодки заключалась в том, чтобы уменьшить количество персонала, осуществлявшего ее обслуживание. Но в этом случае получалась двойственная ситуация - чем сложнее автоматизированная система и, вроде бы, чем меньше требуется людей на ее обслуживание, тем длиннее становились перерывы между походами Пл, поскольку больше времени требовалось на восстановление всех ее подсистем. Кроме того, еще одной особенностью Пл был титановый корпус: лодка была практически немагнитная, дополнительно для снижения ее акустических свойств в корпусе был использован 6-мм слой резины. Она, если не ошибаюсь, даже входит в книгу рекордов Гиннеса, поскольку полную циркуляцию осуществляла за 42 секунды, и могла разгоняться до 40 узлов. Тем самым технические характеристики Проекта-705 намного превосходили характеристики лодок того времени, и вдобавок она еще и была полностью автоматизирована.

- На то время это был тех прорыв?

Да, это был тех прорыв для того времени. Более того, сейчас считается, что любая сфера должна быть роботизирована, поэтому на основе прошлых наработок на современном уровне развития надо создавать роботизированные аппараты, полностью автономные, с такими же или улучшенными характеристиками.

– То есть, производителям современных подлодок можно много чего взять из того проекта?

Да, конечно. – А эта лодка, Проект-705, она сейчас тоже функционирует? Нет, в 1990-е годы последняя из них была утилизирована, поскольку на ней имелись сложности с обслуживанием двигательной установкой.

– Но разработки остались?

Ну, конечно, в институте остались. Понятно, что людей, которые этим занимались – их уже нет. Но некоторые идеи работают в других системах. На лодке была создана единая система времени «Платан», и похожие системы есть на многих объектах, которые функционируют автономно. Системы единого времени просто необходимы.

– Что значит «система единого времени»?

Это значит, что все процессы происходят, отталкиваясь от общей системы отсчета. Для некоторых автономных объектов даже их уязвимость оценивается по возможности повлиять на эту систему. Если система времени рассинхронизируется, например, в одной подсистеме будет одно время, а в другой – другое, это будет означать, что подсистемы не смогут обмениваться информацией и обрабатывать ее (это как минимум), и, возможно, будут сообщать друг другу некорректную информацию. А некорректная информация уже будет вызывать сбои, что может привести к еще более тяжелым последствиям. Наверное, вы сталкивались с ситуацией, что если на вашем компьютере установлено неправильное системное время, то программы, которые вы хотите установить, устанавливаются неправильно.

– И это не пропало, институт сохранил эти наработки?

В институте есть несколько групп людей, которые работают с тем, что создано уже на этой основе. Есть коллективы достаточно молодых ребят. И хотелось бы, чтобы каждый из них нашел свое место в одном из подобных глобальных проектов. Потому что, в отличие от того времени, когда существовали централизованные проекты государства, сейчас проекты такого масштаба осуществляются в кооперации с организациями, которые называются проектантами. Они занимаются разработкой, и при этом они не всегда готовы привлекать нас, наш институт, поскольку считают, что они сами давно достигли чуть ли не большего прогресса. С другой стороны, их тоже можно понять, потому что, для сравнения их наработок и тех, которые есть у нас, мы должны обнародовать свои. А обнародование не всегда возможно в силу закрытости этих работ. В таких условиях мы и находимся. В частности, те работы, которыми занимается наша группа, тоже связаны с системой автоматизации и поддержки принятия решений. Наша работа касается разработки и комплексирования различных информационных каналов, а в эти информационные каналы поступает информация о средствах обнаружения. Для каждого средства обнаружения разрабатывается некоторая определенная информационная модель, потому что те информационные признаки, которые эти средства обнаружения извлекают из среды, сначала где-то формируются. Сначала мы рассматриваем модели формирования этих информационных признаков, потом распространяем их с учетом свойств среды, внешней обстановки и так далее, а потом уже на основе математических моделей анализируем, каким образом происходит принятие решений о том, что имеющийся сигнал соответствует наличию или отсутствию объекта. Каналы наблюдения различны, собственно, поэтому возникает вопрос как всю эту разнородную информацию обрабатывать, и как сводить воедино. Есть и более теоретические работы. Мы выделили некоторые классы обнаружителей: сенсоры, детекторы и подвижные объекты. Для каждого из них у нас разработаны методы: каким образом строить маршруты обхода таких объектов таким образом, чтобы интегральный уровень сигнала, пришедший на сенсор наблюдателя сенсорной системы, был бы минимален.

– Этим занимается группа внутри лаборатории?

Это группа под моим руководством, нас 7 человек. Мы взаимодействуем с другими лабораториями.

– Такой большой круг вопросов, и только 7 человек этим занимаются?

Если можно где-то декомпозировать и уйти на более низкий уровень моделей, мы стараемся так и делать, именно в теоретической части привлекать молодых ребят. Или же, наоборот, привлекать их в части написания какого-то программного кода для конкретных моделей, а потом уже занимаемся тем, что пытаемся эти модели друг с другом связать, чтобы они работали вместе. Наша лаборатория тесно взаимодействует с лабораторией В.Г. Лебедева, с группой Б.В. Павлова из лаборатории №1, с лабораторией А.В. Добровидова (коллектив которой недавно вошел в состав нашей лаборатории). Ну, и частично еще с С.К. Даниловой (лаборатория №45). Вот это те люди, которые вместе с нами работают над общими задачами.

– Вы упомянули о контактах со сторонними разработчиками. Есть интерес к вашим разработкам? Например, полная автоматизация - это применяется, или это пока теория?

Почему, у нас прикладные работы, не теоретические. В настоящий момент идет конкретная прикладная работа, ОКР. Мы должны получить конечный продукт, с определенными свойствами.

– Но ведь лаборатория исследует еще более широкий круг вопросов, например, связанных с медициной?

Да!

– А можете рассказать?

Лаборатория была организована в 1968 году, возглавил ее А.Н. Петровский. Сейчас она называется кратко – лаборатория «Управления по неполным данным». А раньше цели и задачи были не только управление по неполным данным, но и различного рода игровые постановки, дифференциальные игры, математическое моделирование. Собственно, этими задачами и занимались в те годы. Над ними работали недавно ушедший из жизни Евгений Петрович Маслов и его группа выпускников физтеха (в том числе М.Н. Иванов, В.Н. Железнов), Евгений Яковлевич Рубинович. Полученные результаты были реализованы в различных прикладных разработках.

– Это какое время, 1970-80-е годы?

Да, это 1970-80-е годы. Даже в 1990-е годы Евгений Яковлевич выполнил часть работ, и получил очень интересные результаты. Но вследствие, так сказать, общего упадка, законченная работа даже не была оплачена. А в той части лаборатории, которую курировал Александр Михайлович, а именно, по медико-биологической тематике, в свое время был действительно мощный коллектив. Начинали с задач искусственного сердца, то есть от моделирования человеческих органов в плане их функционирования, равновесия, гомеостаза в общей системе (В.Н. Новосельцев). Потом уже перешли к задачам общего мониторинга здоровья – над этой проблематикой работала Людмила Арнольдовна Дартау. Система ЭДИФАР, которая была разработана ею совместно А.Р. Стефанюком на основе такого диалогового взаимодействия с пациентом позволяет учитывать его предыдущие состояния, образ жизни и т.д. И сейчас есть много информации о том, как устроена система, на какие вопросы надо ответить. И точность или возможность для врача предсказать диагноз, или предложение метода лечения, как раз исходит из выявления какой-то аллергии или патологии. То есть, образ жизни пациента позволяет понять, какой набор лекарств нельзя применять, а какой можно. Людмила Арнольдовна была включена в качестве эксперта по вопросам управления охраной здоровья РФ по заказу Государственной Думы РФ от 30.08.17 г. в выполнение экспертного аналитического исследования по теме «Совершенствование модели здравоохранения» в контексте задач, поставленных Президентом РФ в послании федеральному собранию. Л.А. Дартау являлась, возможно, одним из самых крупных экспертов, ее приглашали на совещания высокого уровня, заседания муниципалитета, она достаточно много ездила по стране и давала свои рекомендации по правильной организации этой системы на местах. Потому что, на ее взгляд (и, наверное, он правильный), тема действительно должна быть комплексной и учитывать все аспекты. А как правильно организовать сбор информации, как ее правильно классифицировать и разложить по полочкам, это уже делает в некотором автоматическом режиме экспертная система, в которой заложены некоторые правила. К сожалению, Людмила Арнольдовна скончалась в январе этого года, и многие ее начинания остались невоплощенными. Нина Александровна Бабушкина также занимается биомедицинской тематикой, для борьбы с онкологическими заболеваниями. До последнего времени она возглавляла базовую кафедру, которая у нас была в МИРЭА.

– А что значит «неполные данные»?

«Неполные данные» – это когда мы либо имеем недостаток информации о системе, либо о части системы, либо не обладаем вообще никакой информацией. Не просто информацией о каком-то параметре, а нам недоступна информация о части многомерной системы. Но при этом перед нами стоит стандартная задача управления: перевести систему из заданного состояния в требуемое. Для этого из бесконечного множества траекторий мы должны найти наилучшую, которая максимизирует или минимизирует какой-то критерий. Это так называемая целевая функция. Так, собственно, и ставится задача оптимального управления.

– То есть, задачи вашей группы полностью соответствуют названию лаборатории. А остальные? К примеру, биологи тоже работают с системами с неполными данными?

Конечно. Человеческий организм – это, в общем-то, неисследованная система. Причем неисследованная как с точки зрения функциональности, так и с точки зрения элементов. Конечно, можно перечислить количество имеющихся костей и органов, но как эти органы связаны друг с другом, каким образом они друг на друга влияют? Ну хорошо, ученые геном разобрали, теперь пытаются получать информацию о том, что чем управляет на уровне генома. Но на уровне органов это конгломерат огромного размера, и каждый человек индивидуален! Есть какие-то средние параметры: у всех, к примеру, стандартная температура – 36,6, сердечный ритм тоже, пульс тоже. И вот представьте, вдруг у вас повышается пульс оттого, что вы съели что-то нехорошее. Значит, пищеварительная система влияет на систему кровообращения. Как построить полную модель, которая описывала бы взаимодействие или хотя бы воздействие каких-либо лекарственных препаратов? Вы хотите, например, воздействовать на сердечную мышцу. Каким образом вы хотите это сделать? Вы собираетесь что-то принять, какую-нибудь таблетку – то есть, воздействовать на сердечную мышцу через пищеварительную систему. Но, во-первых, возникает значительная задержка: пока вы съели таблетку, пока она растворилась, а потом разнеслась по системе кровообращения. Вопрос: лекарство которое разносится по системе кровообращения, доходит ли оно до того места, в которое должно попасть, и в каком объеме? Вы приняли заданную концентрацию вещества, это простое воздействие. С точки зрения теории, воздействие – это управление. Вот вы приняли таблетку, а какой результат вы ожидаете? А результат вы ожидаете средний. Когда проводился эксперимент, взяли сто подопытных мышек, которым скормили определенное веществ, после чего девяносто пять из них почувствовали себя прекрасно, а пять умерли. И теперь вы знаете – вероятность смерти 5 %. Но надо было понять, почему так получилось, и что нужно скорректировать. Если говорить об эксперименте, после того, как подопытный субъект вышел из строя, мы не можем установить причины, по которым это произошло. Опосредованно установим, что, допустим, имелись какие-то перебои с сердцем или произошел инсульт. Ну хорошо, а предпосылки, почему это случилось именно в этом организме? И мы снова строим какую-то теорию, которая могла бы это объяснить. Но такая теория опять не будет полной. Это ответ на ваш вопрос – что такое неполные данные. На каждом уровне, когда при передаче воздействия имеются неполные данные, обратно по информационным каналам, по каналам наблюдения эти данные также к нам стекаются неполными. И как эти данные друг с другом совместить, какую максимальную информацию из этого извлечь, и не только максимальную, но и максимально нас интересующую? Мы можем собрать информацию всю обо всем, но что с ней делать? А нам требуется извлечь максимум информации о чем-то конкретном. Может быть, нам не нужно собирать информацию «все обо всем», а уточнить, что нам действительно требуется, и совершить измерения где-то в другом месте, чтобы увеличить объем информации о данном объекте или данной подсистеме. Вот такими задачами, собственно, мы и занимаемся. Сейчас, кстати, Анатолий Иванович Михальский от проблемы старения, над которой он долго работал, понемногу переходит к проблеме моделирования воздействия различных факторов на организм. Но, все-таки уже статистических данных, экспериментальных, сейчас стало больше. Эти базы доступны, и уже можно строить многомерные модели объектов. Например, раньше модель сахарного диабета была второго порядка: имелись две переменные, взаимодействующие друг с другом. А теперь это уже система 12-го порядка, которая учитывает взаимодействие различных подсистем, где каждая из переменных имеет свой биологический смысл, и управление ею тоже многомерно. И в эти компоненты управления биологический смысл входит по-разному, и тогда можно исследовать динамику такой системы. А динамика многомерных объектов, как и чем на неё можно влиять - это именно и есть те задачи управления, которыми мы занимаемся.

– А кто еще есть в составе Вашей лаборатории, кроме биологов?

В лаборатории работает Наталья Михайловна Маркович. Она занимается вероятностными и статистическими методами исследования экстремумов. В последнее время работает над статистикой телекоммуникационных систем. Я немного опишу задачу, насколько эта задача интересна, важна, какие уже есть результаты. По распределению сетевых структур в Интернете нужно выявить в такой сети узловые точки: как это сделать, на основе какой информации? Оказывается, что опять же без наблюдения, без получения данных о том, кто и сколько раз к этому узлу обратился, какие связи – короткие или дальние, откуда обращались, без статистики обращений нельзя сказать, насколько узел важен. Но как только мы начнем собирать эту информацию, то обнаружим, что это миллиарды связей, а то, может быть, и больше. И как нам ее собрать и упорядочить в режиме реального времени? Или как передавать при запросе информацию, как построить маршрут? Если мы обратимся через загруженный узел, получим либо отказ, либо большое время ожидания. Мы хотим достичь цели, но понимаем, что изначально полностью мы задачу решить не можем, поскольку у нас нет информации об этом. И вот мы говорим, как на основе ровно той информации, которая у нас есть, только на основе выборки принять правильное решение. Это так называемая задача Пейдж-Ранка – как определить ранг каждого узла. У нас есть еще легендарная страница – в лаборатории работал Алексей Яковлевич Червоненкис, он ушел из жизни по трагической случайности. Его тематика - это машинное обучение, это теория распознавания. Они работали вместе с В.Н. Вапником. Алексей Яковлевич был очень эрудированным человеком. Его образование, возможно, так сказывалось, но у него был свой собственный взгляд на любую научную проблему. Он интересовался и квантовой механикой, и квантовой статистикой – я так понимаю, что в то время у нас в институте этими задачами никто не интересовался. Я сам интересовался этой же областью, квантовой теорией информации, когда пришел в Институт. И вот оказалось, что мне было с кем поговорить на эту тему. А сейчас у нас есть молодая сотрудница, Маркович Любовь Анатольевна, дочь Н.М. Маркович. Она недавно защитилась, ее специализация как раз физика и квантовые системы. Она решала задачи, как извлечь максимум информации из систем, состоящих из кубитов, кутритов и т.п. Квантовая теория информации – она несколько отличается от классической, там и математический аппарат используется немного другой. Вот это ее область исследований, хотя она, кроме этого, также очень хорошо знает статистику, у нее были совместные работы с Александром Викторовичем Добровидовым, который был ее научным руководителем. Ну и, в целом, мы недавно наметили направление исследований с Любовью Анатольевной. Может быть, это направление – квантовая теория информации – будет развиваться у нас в Институте, но сначала у нас в лаборатории, а потом хотелось бы, чтобы еще появилась пара-тройка молодых ребят. Чтобы это была группа, которая бы работала над такими задачами. Молодежи у нас в, целом, много, но ее надо и увлечь, и привлечь к серьёзной научной работе.

Беседу вела И.Г. Татевосян