«Мы создаем важный задел на будущее для нашей страны и россиян»

Изучение мозга началось еще в Древнем Египте — с довольно грубых процедур вроде проделывания дыр в черепе страдающего головной болью или безумца. В наши дни дыры еще проделываются, но строго по показаниям и в контролируемых условиях. Теперь методы стали менее травматичными и более информативными, и все благодаря развитию науки и технологий. Большинство основаны на «просвечивании» человека и анализе разницы в оптических свойствах участков его мозга или же активности и перемещения меченых соединений.

Новейшие разработки стремятся к максимальной цифровизации, компьютеризации и использованию очень точных сенсоров, если не внедренных в мозг и тело человека, то как минимум расположенных на его коже. Такие подходы часто обыгрываются в фантастике, например в нашумевшем Cyberpunk 2077. В реальной жизни киборги тоже встречаются, взять хотя бы пользователей кохлеарных имплантов. В перспективе (разработки уже есть) интерфейс человек — компьютер поможет парализованным людям хоть немного приблизиться к нормальной жизни, упростит работу на ПК и прочее, и прочее — применений можно придумать великое множество.

В этом направлении как раз и планируют вести разработки сотрудники создаваемой в МФТИ на базе Центра изучения мозга и сознания лаборатории физики программируемых функциональных материалов. Создателем ее стал Нобелевский лауреат Константин Новоселов; премию он получил в 2010 году вместе со своим учителем Андреем Геймом за «передовые опыты с двумерным материалом — графеном». У Новоселова множество наград, более 320 научных публикаций, индекс Хирша более 120, а еще он увлекается искусством, в частности рисует в китайском стиле, но с щепоткой науки — графеновыми чернилами.

Фантастические технологии требуют таких же фантастических материалов, и, поскольку Константин Новоселов занимается их изучением и разработкой, у него есть идеи, как воплотить сенсоры и невероятные интерфейсы и компьютеры в жизнь.

«В последние несколько лет происходило активное развитие нового направления в физике и науке о материалах — синтез материалов с заданными свойствами. Теперь мы не ограничены теми, что предоставила нам природа, — мы можем создавать новые, с заданными, порой очень нетривиальными, свойствами. Одной из платформ для получения таких материалов стали двумерные кристаллы и гетероструктуры на их основе. В нашей лаборатории мы идем еще дальше: разрабатываем "умные материалы", которые могут менять свою структуру и свойства в зависимости от внешних параметров», — рассказал нам нобелиат.

Двумерными называют очень тонкие плоские кристаллы с самыми разными электрическими свойствами: некоторые могут проводить электричество, другие нет, а способности третьих (полупроводников) зависят от внешних условий и их состава. Первым хорошо изученным двумерным кристаллом стал графен, теперь же разброс значительно расширился. Сами по себе двумерные кристаллы очень хрупкие, а потому их чаще сочетают с другими, более толстыми материалами. Интереснее создавать гетероструктуры — поместить на некоторую подложку слоями сразу несколько видов кристаллов. Это позволяет тонко настраивать свойства материалов для разных целей — особые условия позволяют изменять подвижность носителей заряда (и тока), преломление света и многое другое. Сюда относятся и системы с изменяемым фазовым состоянием, которые окажутся полезными в нейроморфных компьютерах, в которых воплощена логика и структура человеческого мозга, а также лягут в основу сверхчувствительных сенсоров нового поколения.

Подходы не останутся лишь в стенах лаборатории, ими смогут пользоваться в своих исследованиях все сотрудники Центра изучения мозга и сознания. Задача очень амбициозная и требует привлечения специалистов самых разных направлений: от физики и математики до биологии и психологии. Это понимает и руководитель центра Тагир Аушев — российский ученый, работающий в области фундаментальной физики, а именно физики элементарных частиц.

«Мое личное убеждение, что самые большие прорывы в XXI веке будут сделаны именно в области изучения мозга и сознания, — считает Аушев, профессор и член-корреспондент РАН. — Для реализации в этом направлении и был основан наш Центр. Это долгосрочная программа, и в лаборатории Новоселова будет создаваться инструментарий для изучения мозга: сначала сенсоры для снятия сигналов и интерфейсы, а позже и нейроморфные компьютеры. Очень важно, что это все финансируется на частные деньги, они дают большую свободу и возможность большей концентрации на сутевых вещах, а не формальных. Мы занимаемся фундаментальной наукой, которая будет давать результаты уже следующим поколениям. Прекрасно, что бизнесмены начинают об этом задумываться, по крайней мере, самые прогрессивные из них».

Таким предпринимателем стал Владимир Потанин, богатейший человек России по версии Forbes и основатель одного из первых в стране частных благотворительных фондов. Лаборатории Новоселова он выделил из личных средств 500 миллионов рублей — эта сумма покроет нужды подразделения на ближайшие пять лет.

«Мы живем в эпоху искусственного интеллекта, появления новых, совершенно фантастических материалов и технологий, и очень важно, чтобы в этом стратегическом направлении науки Россия оставалась в первых рядах. Тем самым мы создаем важный задел на будущее для нашей страны и россиян. Будущие поколения смогут воплотить полученные новые знания в технологии для реальной экономики», — считает бизнесмен.