Магистерская программа "Нейроинтерфейсы и нейротехнологии" на... Мехмате МГУ?!

Как так получается, что нейробиолог Михаил Лебедев, который математику учил только будучи студентом МФТИ более 35 лет назад, да и то непрофильно, вдруг сразу становится профессором кафедры математического анализа Мехмата МГУ?

Подозреваю кумовство с ректором МГУ, зав. каф. мат. анализа Мехмата, В.А. Садовничим [1]. Он же является директором таинственного Института математических исследований сложных систем МГУ [2, 3].

Сначала на кафедре Садовничего зародился одноименный спецкурс - "Нейроинтерфейсы и нейротехнологии" [4, 5]. Будь ведущий спецкурса приглашенным ученым, никаких вопросов не возникло бы, хотя на Мехмате есть более подходящие для такого спецкурса кафедры. Но тут - бах! - биолог вдруг превратился в профессора математики. Декан Мехмата вряд ли такое пропустил бы без давления сверху. Но как поспоришь с ректором.

Помимо вышеописанного, вызывает удивление факт феноменальной успеваемости у Михаила Лебедева [6], в т.ч. по количеству меняемых мест работы и/или должностей, а также количеству выступлений в медийном пространстве. Ещё два года назад он был профессором Центра нейробиологии и нейрореабилитации Сколтеха (осваивал щедрый грант РНФ [7]), до этого - был научруком Центра биоэлектрических интерфейсов Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ (где осваивал мегагрант [8]), а теперь - профессор Мехмата МГУ и зав. лабораторией нейротехнологий Института эволюционной физиологии и биохимии РАН в Питере [9].

[1]: https://math.msu.ru/matan
[2]: https://www.msu.ru/info/struct/dep/imiss.html
[3]: http://www.imscs.msu.ru/
[4]: https://scs.math.msu.ru/node/3057
[5]: http://talant.msu.ru/news/neyrointerfeysy-i-neyrotekhnologii/
[6]: https://www.sites.google.com/site/lebedevneuro/curriculum-vitae
[7]: https://sk.ru/news/laboratoriyu-mirovogo-urovnya-sozdadut-v-skoltehe-na-grant-rnf/
[8]: https://www.hse.ru/cdm-centre/news/212648076.html
[9]: https://www.iephb.ru/employes/lebedev-m-a/

Знание — сила

Владимир Кузьменко, ДРЕВО ЖИЗНИ (Научно-фантастический роман в 3-х книгах, 1991 год)

Наиболее фундаментальное и всеобъемлющее художественное произведение, которое мне попалось за всю жизнь. Фактически, свою жизнь я построил так, чтобы приблизить возможность осуществления мечты автора о том, чтобы индивидуальный разум преодолел смерть, а также свои нынешние пороки. В романе доказывается, что социальный аспект развития разума критически важен. Поверьте, примеры (особенно в книге 2) актуальны для нашего времени. Настоятельно рекомендую всем прочитать незамедлительно и внимательно (особенно молодежи!). Потом всю оставшуюся жизнь можете обдумывать и, понемногу, становиться лучше. Поскольку написано убедительно. ✅

АННОТАЦИЯ

В. Кузьменко — кандидат медицинских наук, доцент кафедры патфизиологии и заведующий лабораторией нейробионики Львовского мединститута. У него более ста научных работ и сорок изобретений в области сложных самоорганизующих систем, т.е. искусственных нейронных сетей и систем искусственного интеллекта.
«Древо жизни» — первая художественная публикация В.Кузьменко. Роман большой, состоит из трех книг, каждая из которых может существовать самостоятельно. Вместе с тем они, конечно же, единое логическое целое. Автор исходит из того, что наша цивилизация — только одна из ветвей огромного древа Вселенной, и знакомит нас, читателей, с другими побегами. И с нами самими... через 300—400 лет. Искусственный интеллект — Сверхсложная Система — делает человека «бессмертным». Но все равно он остается самим собой. И Разум — выше Сверхразума. Вечные темы Добра и Зла, Любви и Ненависти, Жизни и Смерти — главные герои романа. Написанный в форме приключенческой фантастики, он читается легко и приятно.

ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА

Все живое смертно! Это истина, с которой не может примириться разум. Именно разум! Ибо разум познал бесконечность времени и, познав его, содрогается от ужаса перед бесконечным Ничто, которое ожидает его в его кратковременном пути, с которого, он не может свернуть, зная при этом, что каждый шаг приближает его к этому всепоглощающему Ничто и ничто не может отвратить его встречу с ним. Как бы нас не отвлекали повседневные заботы, волнения, радости, – мысль о смерти, она неизбежно снова и снова приходит к нам. К каждому из нас по-разному: к одним – неся неудовлетворение от несделанного, несовершённого, к другим – с острым чувством утраченного, к третьим – с щемящим животным страхом, от которого хочется куда-то спрятаться, подобно тому, как ребенок прячется на груди матери. Но всех, даже самоубийц, решивших покончить счеты с жизнью, чтобы уйти от Реальности; героев, сознательно жертвующих ею во имя идеалов, – всех без исключения посещает великий страх перед небытием. Только одни побеждают его отчаянием, другие – душевным порывом самопожертвования.
Как только человек стал достаточно разумным, чтобы познать странность нашего мира и ожидающего его Ничто, он, чтобы сохранить свою психику от вечного страха перед ним, изобрел религию и мир потусторонней вечной жизни. Не буду утверждать, что только один страх перед неизбежным породил религию, но все-таки он играл, да и играет по сей день основную роль в создании человеком Всемогущего Защитника и Спасителя. Чем в данном случае человек отличается от малолетнего ребенка, для которого этим защитником является мать?

Бессмертие. Если оно и возможно, то оно не даруется, а создается. Человек должен сказать себе: я человек, я одинок в этом мире, и моя судьба зависит только от меня! Я хочу жить, хочу бессмертия не только роду человеческому, но и себе лично. Но я смогу, может быть, добиться бессмертия, если мое бессмертие будет целесообразно. В том случае оно будет целесообразно, если мое бессмертие будет так же необходимо всему тому, что меня окружает, как и мне самому. Следовательно, надо искать такого бессмертия, которое не только даст мне все блага вечной жизни, блага неущемленные, но полноценные, с удовлетворением всех моих человеческих потребностей, как духовных, так и чисто биологических, но не только не принесет неудобства и вреда окружающему меня миру, а станет ему столь же необходимым, как и мне самому. Возможно ли это? Что я могу взамен предложить природе и Космосу? Только свой разум. Но если эта сделка еще не совершается, значит, товар мой еще не настолько качественный! Вот в чем суть вопроса. Не лежит ли ответ на него в самом разуме, в его развитии? Но каком? Развивается ли разум поступательно, или же он должен проходить стадии, каждая из которых отличается от всех предыдущих? Стоп! Стадии… Нет ли здесь коварства судьбы? Ведь я, человек, даже в обмен на бессмертие не хочу терять ничего человеческого: ни своих эмоций, ни радости, ни доброты, ни жестокости, ни гнева, ни любви, ни страдания, ни наслаждения. Пусть все мое останется со мною! Я хочу жить вечно и не уставать от жизни, не терять желаний. Только в этом случае я останусь человеком. Как это все соединить? Как достичь бессмертия, отдавая, но ничего не теряя?
Человечество в своем развитии идет по запутанному лабиринту. Впереди его ждет неизвестное. Тупик или выход? Можно ли сейчас понять, куда мы идем? Ведь выход один, а тупиков великое множество! Какой же путь предпочесть? Вновь всплывает слово целесообразность. Если человечество живет только для себя, целесообразно ли оно? Мы существуем в Великой Самоорганизующийся Системе, именуемой Космосом. Космос в переводе обозначает порядок. Но порядок не создается сразу. Он возникает из Хаоса, и, раз он существует, следовательно, он развивается. Кто мы, носители разума, в этой огромной системе? Никому ненужные паразиты, живущие только для себя, или же этап и часть развития этой системы? Если мы сможем когда-нибудь ответить на этот вопрос, то мы ответим и на вопрос – целесообразно ли будет наше бессмертие в этой большой системе.

================================
Ссылки на онлайн варианты романа:
https://royallib.com/read/kuzmenko_vladimir/drevo_giznifantasticheskiy_roman_v_3_knigah.html

https://royallib.com/read/kuzmenko_vladimir/drevo_gizni.html#0
https://royallib.com/read/kuzmenko_vladimir/drevo_gizni_kniga_2.html#0
https://royallib.com/read/kuzmenko_vladimir/drevo_gizni_kniga_3.html#0

https://fb2.top/drevo-ghizni-kniga-1-500131
https://fb2.top/drevo-ghizni-kniga-2-500132
https://fb2.top/drevo-ghizni-kniga-3-500133

https://www.libfox.ru/67500-vladimir-kuzmenko-drevo-zhizni-fantasticheskiy-roman-v-3-knigah.html

https://coollib.com/b/226437/read#t1
https://coollib.com/b/226471/read#t1
https://coollib.com/b/226472/read#t1

В библиотеке Мошкова есть только книга 1: http://lib.ru/RUFANT/KUZMENKO/drewo1.txt
================================

О романе "Древо жизни": https://ru.wikipedia.org/wiki/Древо_жизни_(роман)
Об авторе: https://ru.wikipedia.org/wiki/Кузьменко,_Владимир_Леонидович

Владимир Кузьменко, ДРЕВО ЖИЗНИ (научно-фантастический роман в 3-х книгах, 1991 год)

Электронные версии романа в PDF, EPUB, FB2, DOC, HTML форматах. Порой в нескольких вариантах. В DJVU формате есть только первая книга, зато это скан полноценной печатной версии 1991 года, с оригинальными рисунками.

Всё это - в прилагаемом ZIP архиве (18 МБ).

Научный семинар "Методы обработки данных" лаборатории адаптивных методов обработки данных НИИЯФ МГУ

http://www.sinp.msu.ru/ru/seminar/6588

Это семинар той самой лаборатории, которая проводит курс повышения квалификации "Машинное обучение. Искусственные нейронные сети и генетические алгоритмы" (https://xn--r1a.website/NeuroMetric/111)

Обычно семинар проводится очно в здании Физфака МГУ, но в последнее время, судя по рассылке, можно смотреть и онлайн. Для включения в список рассылки, по-видимому, надо написать письмо с просьбой об этом на почту руководителя семинара/лаборатории Доленко Сергея Анатольевича (dolenko@srd.sinp.msu.ru). На счет пропуска (или внесения в список для прохода) на Физфак, тоже уточните у руководителя по почте.

Описание ближайшего семинара, который будет 27 марта 2023 в 18:00, доступно по ссылке: http://www.sinp.msu.ru/ru/post/26943

Brain Criticality - Optimizing Neural Computations
https://www.youtube.com/watch?v=vwLb3XlPCB4

Рекомендую к просмотру это образовательное видео о концепции самоорганизованной критичности (см. отличную обзорную статью А.В. Подлазова "Теория самоорганизованной критичности — наука о сложности" в списке литературы, англ. название - Self-Organized Criticality, SOC) применительно к спайковой активности биологических нейронных сетей.

Эта тема - характеристика динамических состояний мозга в терминах статистической теории фазовых переходов (в частности, SOC), после некоторого спада, вновь стала активно обсуждаемой [https://doi.org/10.1016/j.tins.2022.08.007]. С точки зрения моделирования, тут всё ещё много четко поставленных содержательных задач, доступных для самостоятельного решения студентами.

PDF версию книги John M. Beggs "The Cortex and the Critical Point" (MIT Press, 2022), которая упоминается в конце видео, а также три ключевые статьи по теме (первоначальную статью 2003 года, с которой началась эта тема, обзор 2007, и критическую статью 2017), прикрепляю.

Особенно рекомендую прочитать содержательную критическую статью "Power-law statistics and universal scaling in the absence of criticality" (2017), которую автор видео, скорее всего, не читал (т.к. она важна в этой теме, а он её не упоминает).

Продолжение критики, теми же авторами: "Is There Sufficient Evidence for Criticality in Cortical Systems?" (2021); https://doi.org/10.1523/ENEURO.0551-20.2021

PS: На самом деле, в этой теме сейчас по-прежнему идет настоящая битва за правильность утверждений, обобщений и интерпретации.

О новых целях американского мега-проекта по исследованию мозга, BRAIN Initiative, в следующем десятилетии

В этом году исполняется 10 лет (и подводятся итоги по) двум конкурирующим мега-проектам по исследованию мозга: американскому BRAIN Initiative [1] и евросоюзному Human Brain Project (HBP) [2].

Субъективно, BRAIN (аббр. от Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies - Исследование Мозга посредством Передовых Инновационных Нейротехнологий) Initiative представляется более конкретным и успешным, чем HBP (где заявленные цели были амбициознее, а результаты в целом получились им несоответствующими), хотя ни тот, ни другой проект пока не привели к резкому качественному скачку в понимании природы функций мозга.

В этой заметке будут кратко описаны три новые цели равной значимости, поставленные перед консорциумом BRAIN Initiative на следующие 10 лет. Эти цели были описаны в небольшой статье [3] в журнале Cell в январе 2022.

Цель №1: Создать полный атлас всех клеток мозга человека (англ. comprehensive human brain cell atlas). Предвестником и заделом для работы по достижению этой цели служит завершенный в 2021 году под-проект по мультимодальной (т.е. сразу по многим параметрам) классификации - "переписи" (англ. census) - всех клеток первичной моторной коры головного мозга мыши, мартышки и человека, и создание соответствующих атласов [4].

Отдельно стоит отметить, что планируемый полный атлас клеток мозга человека должен также 1) содержать все возрастные изменения - от первичного развития до деградации, связанной со старением (другими словами - атлас клеток мозга новорожденного, ребенка, подростка, взрослого и пожилого человека), 2) отражать популяционное разнообразие людей и 3) содержать данные как для здоровых людей, так и больных - с мозговыми травмами и страдающих неврологическими заболеваниями.

Цель №2: Создать карту межклеточных соединений для целого мозга млекопитающего (англ. ориг. whole mammalian brain microconnectivity map). Другими словами, создать полный коннектом мозга [5, 6, 7]: как минимум - для мыши, а если удастся, то и для мартышки или даже человека. Признается, что для достижения этой цели потребуются принципиально новые - масштабируемые - технологии картирования межнейронных связей (ставка делается в т.ч. на передовые алгоритмы машинного обучения), а также технологии хранения результирующих данных: в частности, для мозга мыши объем данных коннектома оценивается в 1 эксабайт, а для мозга человека - в тысячу раз больше, что сопоставимо с объемом годового трафика всей сети интернет. По-моему, такие оценки чрезмерно преувеличены и не учитывают явные закономерности в межнейронных связях мозга (т.е. того, что связи отнюдь не совершенно случайные [8]), которые наверняка помогут сжать объем данных на порядки величины.

Цель №3: Разработка методов прецизионного доступа к определенным типам клеток мозга (англ. ориг. tools for precision access to brain cell types). Тут, в первую очередь, подразумевается дальнейшая разработка различных генетических методов (уже опробованных на червях, дрозофиле и зебрафиш - рыбе-зебре), а также новые методы редактирования генома определенного типа клеток мозга (см. цель №1 выше) с помощью вирусов, "заряженных" нужными фрагментами генетического кода, которые надо встроить в геном.

PS: Цели №1 и №2 в результате дадут гигантские размеченные наборы данных, на которых почти наверняка будут обучать системы искусственного интеллекта на основе многослойных, послойно-гетерогенных нейронных сетей (наподобие современного GPT-4 в качестве интерфейса), потому что иначе практическое использование этих данных будет крайне затруднительно (это можно видеть на примере слабого использования сторонними научными коллективами тех огромных баз данных и атласов, которые были созданы в Институте исследований мозга им. Пола Аллена, англ. Allen Institute for Brain Science). Наиболее трудной, по-моему, является цель №2, поэтому тут вероятно будет максимальное приложение усилий, в том числе - обязательно - с помощью математического/численного моделирования. Поэтому, обращаясь к студентам и аспирантам, - учите коннектомику [6] и эффективные алгоритмы анализа свойств направленных графов.

---
[1]: https://braininitiative.nih.gov/
[2]: https://www.humanbrainproject.eu/en/
[3]: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.11.037
[4]: https://doi.org/10.1038/s41586-021-03950-0
[5]: https://xn--r1a.website/NeuroMetric/128
[6]: https://xn--r1a.website/NeuroMetric/131
[7]: https://xn--r1a.website/NeuroMetric/137
[8]: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0030350

Доклад НИУ ВШЭ "Российская наука в цифрах: 2023"
https://issek.hse.ru/news/822635875.html

Почему 2023 год в названии - не ясно, большинство данных в докладе относятся к 2021 году. Один из самых показательных графиков - прирост численности исследователей (стр. 32), где РФ - единственная страна, у которой это показатель отрицательный.

Сеченовский университет стал лидером рейтинга* российских вузов в области нейробиологии
https://www.sechenov.ru/pressroom/news/sechenovskiy-universitet-stal-liderom-sredi-rossiyskikh-vuzov-v-oblasti-neyrobiologii-/

Удивительно. Причем всего в этом рейтинге три российских вуза: помимо Сеченовки, Уральский федеральный университет (2-е место) и Сколтех (3-е место). Возникает вопрос - откуда вообще взялся этот Research.com, "the number one research portal for scientists"?

Сайт Research.com (а кроме него ничего нет) создан в 2022 году неким Imed Bouchrika, который получил образование (бакалавр и доктор философии) по компьютерным наукам в Британии, а теперь работает профессором в той же области в Национальной школе искусственного интеллекта (National School of Artificial Intelligence), открытой в 2021 году в Алжире, столице одноименного государства в северной Африке.

Пресс-службе Сеченовки, а также научно-информационному порталу "Поиск" [1], где помпезно ("Мировой научный рейтинг Research.com опубликовал...") перепечатали новость от сеченовской пресс-службы [2], должно быть СТЫДНО - ну научитесь хотя бы "пускать пыль в глаза" (раз уж у вас специализация такая) так, чтобы это выглядело хоть чуточку правдоподобно!

---
*: https://research.com/university-rankings/neuroscience/ru
[1]: https://poisknews.ru/contact/
[2]: https://poisknews.ru/news/sechenovskij-universitet-lider-sredi-rossijskih-vuzov-v-oblasti-nejrobiologii/

[https://xn--r1a.website/bci_ru/1417?comment=3697]:
"матрицы структурных коннектомов всегда спарсные (число контактов существующих — порядка 2-5% от потенциально возможных), поэтому и хранить их можно значительно эффективнее (если удастся выделять)

вопрос скорее в том, как можно выделить коннектом млекопитающего, если связи в нем перестраиваются. в чем было преимущество C.elegans? структурный коннектом червя не имеет индивидуальности и не меняется ни с возрастом, ни у разных особей, что делает возможным резать разных червей для получения данных об одном коннектоме… с млекопитающими так не выйдет"

Оба замечания в этом комментарии - о разряженности матрицы связей коннектома и динамичности коннектома млекопитающих - совершенно справедливые.

При этом, стоит отметить, что известны всего четыре полных коннектома - двух червей, личинки оболочника (разновидность асцидий) и личинки дрозофилы [1], где полное число связей в коннектоме действительно равно всего 6% от предельного случая "каждый нейрон соединен со всеми остальными" (полносвязная нейронная сеть без самовзаимодействия нейронов, т.е. у нейронов нет т.н. аутапсов - связей от себя к себе же; реально аутапсы есть, см. прилагаемый ZIP архив с четырьмя статьями). У млекопитающих полные структурные коннектомы неизвестны, но известно, что локальная плотность синаптических связей там гораздо выше (особенно в развивающемся мозге, уже после рождения), чем у четырех вышеуказанных животных, причем существенная часть этих связей - многократные (т.е. у нейрона А к нейрону Б может быть не одна связь, а много, с разными параметрами, поэтому приближение матрицы связей тут уже не работает). Скорее всего, характерное полное число связей коннектома для млекопитающего имеет порядок величины 10^4/10^10 ~ 10^(-6), т.е., 0.0001%, где число входящих/исходящих синапсов на нейрон, по порядку величины, принято равным 10^4, а число нейронов коры головного мозга - 10^10 [2, 3]. То есть, если бы все связи коннектома были распределены однородно, то он действительно был бы чрезвычайно разряженным - "спарсным" (от англ. sparse - разряженный). Но реально это, конечно, существенное упрощение: коннектом сильно кластеризован (т.е. какие-то локальные участки мозга связаны между собой гораздо плотнее, чем с остальными участками; тут "далеко ходить не надо" - кора имеет модульное строение - кортикальные гиперколонки). Корректный учет/описание кластеризации и структурной иерархии коннектома млекопитающих, по-видимому, тоже относится к самым актуальным задачам.

Что касается динамичности коннектома, она, безусловно, критически существенна для формирования долговременной ассоциативной памяти. При этом, динамическое образование и отмирание ("прунинг") синаптических связей, опять-таки, происходит неоднородно - эти процессы более выражены в конкретных областях мозга (в частности, коре больших полушарий), а не во всем мозге в целом. Далее, как локализация, так и скорости этих процессов (даже их относительная интенсивность) пока плохо изучены, поэтому попытка создания полного коннектома млекопитающего наверняка кое-что существенное в этом прояснит. Наконец, для экспериментального получения коннектома, скорее всего, будет использоваться законсервированный мертвый мозг, где этих процессов уже нет.

[1]: https://xn--r1a.website/NeuroMetric/142
[2]: https://xn--r1a.website/NeuroMetric/43
[3]: https://xn--r1a.website/NeuroMetric/88

Четыре статьи про аутапсы.

Рекомендую к просмотру для стимуляции мышления.

Видеозаписи (в русском переводе) семи научно-популярных лекций Ричарда Фейнмана (Корнеллский университет, 1964 год)

https://www.youtube.com/playlist?list=PL8YZyma552VcqcCVofipK0VUwWqHqfiFF