Мозг внутри компьютера: проекты нейроморфного моделирования
86 млрд нейронов и в 10 тыс. раз больше связей между ними, а в целом – число возможных состояний всей этой системы, которое превышает количество атомов в известной Вселенной. И все это – человеческий мозг, поистине, самый сложный физический объект, известный человечеству.
Понимание законов, которые лежат в основе его функционирования, до сих пор является одной из сверхзадач науки. В своем «мозговом штурме» ученые – нейрофизиологи, нейробиологи и представители других нейронаук – лишь приоткрыли завесу тайн, которые окружают память, мышление и другие производные человеческого сознания, этой главной и пока неприступной загадки.
Впрочем, в последние десятилетия появилось направление изучения мозга, которое поможет если не окончательно решить эту фундаментальную задачу, то, по крайней мере, совершить серьезный прорыв сразу и в нейрофизиологии, и в медицине, и в развитии искусственного интеллекта. Речь идет о проектах по моделированию деятельности мозга в реальном времени с помощью суперкомпьютера. Создание его по возможности полной, автономной и активной виртуальной копии, имитирующей как можно большее число процессов, происходящих у нас в головах.
Ведущие страны уже вложили в решение этой амбициозной задачи миллиарды долларов.
Рукопожатие с роботом
©Carsten Koall/AFP/Getty Images
Европа: Human Brain Project
Одним из самых известных и громких проектов по моделированию человеческого мозга является Human BrainProject, который ведет команда из швейцарской Федеральной политехнической школы в Лозанне под руководством профессора Генри Маркрама (Henry Markram).
В 2013 году HBP получил грант Еврокомиссии на 1 млрд евро. Цель проекта – синтезировать все знание, полученное людьми о мозге, в единую полноценную модель внутри суперкомпьютера. Таким образом, Маркрам планирует достичь более глубокого понимания основ его функционирования, в результате чего медицина получит новые возможности в изучении и лечении психических заболеваний вроде шизофрении. Планируется, что результаты HBP найдут применение и в развитии искусственного интеллекта.
Среди данных, которые будут привлекаться для эксперимента, Маркрам, помимо прочих, собирается использовать и полученные лично. С 2005 по 2007 гг. ученый руководил успешным проектом Blue Brain Project, в ходе которого на суперкомпьютере Blue Gene была смоделирована активность одной нейронной колонки (элемента неокортекса – новой коры головного мозга) крысы. Сейчас Маркраму удается моделировать уже сотню подобных колонок, т.е. активность около миллиона нейронов.
Завершение эксперимента планируется к 2023 году, а всего в проекте участвует более 100 научных групп со всего мира.
©HBP
США: BRAIN Initiative
Часто этот проект называют Brain Activity Map Project, что означает «Карта активности мозга». Название говорящее: предполагается, что за 10 лет американским ученым удастся зафиксировать и картографировать активность каждого нейрона в человеческом мозге.
BAMP был одобрен администрацией президента Обамы в 2013 году. На его осуществление из федерального бюджета планируется выделить 3 млрд долларов. Заявлено, что этот масштабный проект по своему значению не уступает оконченному в начале 2000-х годов «Геному человека», по результатам которого была составлена полная карта человеческих генов. Экономический успех «Генома» (каждый доллар, потраченный на него, вернул экономике США 140 долларов) и вдохновил американское руководство на спонсирование еще одной «карты», на этот раз – нейронной активности мозга.
Среди методов, которые предлагают ученые для достижения поставленной цели, называют применение нанотехнологий: микроскопические роботы должны будут пробраться в мозг живого человека и передавать информацию об активности нейронов и синапсов с помощью беспроводной связи. Потребуются, конечно, нанороботы, которые не доставят неудобств испытуемым, и тем более не причинят им вреда.
Начать предполагается не с человека, а с мушек дрозофил, и в случае успеха составления «функционального коннектома» (виртуальной карты нейронных взаимодействий в реальном времени) насекомых и некоторых животных предполагается переходить уже на картирование мозга человека.
Human Connectome Project
Помимо двух мегапроектов с огромными бюджетами, есть менее крупные программы по моделированию активности человеческого мозга, стоящие упоминания.
Human Connectome Project, или «Коннектом человека», был запущен в 2009 году Национальным институтом здоровья США. Как и в случае с BAMP, это прямой логический потомок «Генома человека». Его цель – наиболее полное картирование связей между нейронами нашего мозга.
В частности, ученые исследуют дальние связи – «магистрали» из волокон белого вещества. В качестве индикатора активности используется естественное движение воды в мозге, а фиксирует его магнитно-резонансный томограф. Данный метод называется диффузионной тензорной визуализацией.
Первые результаты визуализации были опубликованы летом 2013 года и оказались очень красочными, так как электрической активности нейронов ученые присвоили яркие цвета. Получилась впечатляющая картина из неповторимого сочетания разноцветных штрихов, похожая на парик клоуна, которого облили из десятка ведер с разной краской.
По мнению ученых, их исследование поможет понять физиологическую основу (если она есть) множества психических заболеваний вроде болезни Альцгеймера, шизофрении и аутизма.
©Human Connectome Project
SYNAPSE
На фоне всех названных проектов выделяется финансируемый DARPA и IBM американский эксперимент SYNAPSE, расшифровывающийся как «Система нейроморфной адаптивной пластичной масштабируемой электроники». Своей целью руководитель проекта Дхармендра Модха (Dharmendra Modha) ставит создание не виртуальной, а вполне реальной копии мозга, воплощенной в виде микросхемы с искусственными нейронами, зафиксированными на кремниевой основе.
Разработки нацелены именно на совершенствование вычислительных мощностей. На основе работ Модхи предполагается создать новую архитектуру для компьютеров, которая по своему функционированию будет сильно приближена к биологическому аналогу – человеческому мозгу, что позволит не только удешевить производство суперкомпьютеров, но и сделать их мощнее (например, подобные компьютеры куда лучше классических смогут распознавать лица и образы). Для этого направления существует отдельный термин – «neuromorphic computing», или нейроморфная обработка данных.
В 2011 году Модха представил самый совершенный нейроморфный чип на данный момент: микросхему с 256 «нейронами» и более чем 260 тыс. «синапсов». В перспективе IBM планирует создать систему, приближенную к мозгу человека – с квадриллионом «синапсов» в виде множества нейроморфных чипов, соединенных между собой.
©depositphotos.ru
Мечтают ли андроиды о нейроморфных овцах?
Сейчас ученые сходятся в том, что исчерпывающее моделирование мозга невозможно в силу ограниченных возможностей современных компьютеров. В критике HBP и BAMP многие высказывают мнение, что недостаточно просто построить копию из отдельных элементов мозга – сначала нужно понять, как все эти миллиарды нейронов и синапсов функционируют целиком, как единая система. Т.е без абсолютных знаний о мозге невозможно построить и его совершенную модель, и результаты мегапроектов окажутся сильно ограниченными.
Однако эксперименты набирают обороты, моделируется все большее количество нейронных связей, искусственные нейронные сети уже успешно используются программистами, а вычислительные мощности компьютеров растут. Нельзя исключать, что рано или поздно компьютеры – например, квантовые – смогут вместить в себя все невообразимое многообразие человеческого мозга в виде виртуальной модели.
И вот тут, помимо впечатляющих перспектив для развития мировой науки, появляются вопросы этического, философского и даже околорелигиозного характера.
Когда будет впервые получена полная виртуальная копия человеческого мозга, функционирующая в реальном времени, будет ли она обладать сознанием? Будет ли это сознание идентично человеческому, и если так, то можно ли считать компьютерную модель личностью, а ее удаление – убийством?
Будет ли кто-то из HBP, BAMP или их нейроморфных потомков тем долгожданным искусственным интеллектом, о котором писали фантасты, или еще одним бездушным алгоритмом в недрах компьютера?
Если будет, то как долго продлится цифровое детство наших кремниевых братьев по разуму, прежде чем они попросятся наружу – к нам, по чьему образу и подобию были созданы?
Олег Овечкин
Источник: naked-science.ru.
 |
10 новейших военных гаджетов и технологий
Представляем подборку самых интересных технологий, которые уже в ближайшие 10 лет придадут армии качественно новый облик.
Шлем виртуальной реальности Oculus Rift для танкиста
В 2013 году в рамках краудфандинговой кампании на Kickstarter был представлен проект шлема виртуальной реальности Oculus Rift, который собрал $2,4 млн.
Недавно стало известно, что Oculus Rift можно использовать не только в играх. На военном полигоне в небольшом городе Рена (Норвегия) механики-водители, тестируя устройство, управляют танками в шлемах виртуальной реальности, что позволяет получить обзор на все 360 градусов вокруг машины. В ближайшей перспективе на изображение будет наложена вспомогательная информация. Таким образом можно будет избежать поражения машины на поле боя. Кроме того, стоимость прототипа Oculus Rift в 50 раз меньше существующих специальных систем видеообзора.
Oculus Rift
©Tested
«Умный» пистолет Armatix iP1
«Умный» пистолет калибра 22 iP1, разработанный американской компанией Armatix, создан с целью сокращения случаев похищения оружия, а также использования его в публичных местах. Оружие поставляется вместе со специальными часами – между ними производится радиочастотная идентификация. Спустить курок можно только в том случае, если на расстоянии не более 35 сантиметров от оружия находятся часы с чипом RFID. Когда светодиодный индикатор на пистолете загорается зеленым – это значит, что из оружия можно стрелять. В США уже можно приобрести пистолет Armatix iP1 по цене $1399. Часы не входят в эту сумму и продаются отдельно – за $ 399.
Armatix iP1
©Armatix
Летающий автомобиль Black Knight Transformer
Калифорнийская компания Advanced Tactics представила прототип летающей машины, которая получила название Black Knight Transformer. Она не только ездит по дорогам, но и при помощи винтов может вертикально взлетать. Машина может перевозить до 8 человек, но заточена, в первую очередь, на доставку раненых с поля боя.
Black Knight Transformer сможет развивать скорость 370 км/ч и в течение 19 часов висеть в воздухе. Автомобиль, корпус которого будет напоминать корпус лодки, будет передвигаться не только по земле, но и по воде.
Black Knight Transformer
©Advanced Tactics
Костюм «Железного человека»
В прошлом году командование специальных операций (USSOCOM) американской армии, вдохновленное голливудским блокбастером «Железный человек», разместило заявку на разработку концепции штурмовой экипировки будущего.
Экзоскелет TALOS призван сделать солдата сильнее, выносливее, быстрее, крепче и осведомленнее противника. Он не будет оснащен искусственным интеллектом и не позволит летать по воздуху или плавать под водой. Таким образом, базовый компонент будущей экипировки – экзоскелет, который сделает солдата сильнее и выносливее.
Создание прототипа завершится совсем скоро, однако в серию экзоскелет пойдет не раньше 2018 года.
Презентация прототипа TALOS
©galleryhip.com
XStat остановит кровотечение
В целях борьбы с кровотечением стартап RevMedx разработал концепт Xstat. Авторы проекта предлагают залатывать раны на человеческом теле как дыры в резиновой покрышке. В рану вводится резиновая губка диаметром чуть больше сантиметра. За 15 секунд она самостоятельно расправляется и останавливает кровопотерю.
XStat
©RevMedx
Разведывательный беспилотник RQ-180
Дрон RQ-180, разработанный американской военно-промышленной компанией Northrop Grumman, может в течение дня находиться в воздухе. Беспилотник рассчитан на ведение воздушной разведки в условиях действия развитой системы ПВО и ВВС противника. Дрон оснащен технологией снижения заметности для радаров. На вооружение ВВС США RQ-180 поступит уже в следующем году.
Беспилотник RQ-180
©Aviation Week
Невидимый в инфракрасном излучении камуфляж
Специалисты из Университета Калифорнии создали новое инфракрасное камуфляжное покрытие на основе рефлектина – структурного протеина, благодаря которому кальмар отражает свет и изменяет свой цвет.
Ученые получили тонкие оптические пленки, выделив в лабораторных условиях белок. Пленка, взаимодействуя с определенным химическим активатором, изменяет отражающую способность, исчезая в свете инфракрасной камеры. В будущем исследователи намерены создать универсальную ткань, способную динамически менять цвет и текстуру в зависимости от окружающих условий.
©The Verge
Морская электромагнитная пушка
Военно-морское ведомство США в течение 10 лет создало электромагнитную пушку, которая обошлась ведомству в $250 млн. Прототип пушки разгоняет 23- килограммовый снаряд до скоростей, превышающих скорость звука в 7 раз, а его радиус действия достигает 150 километров. Ключевые особенности электромагнитной пушки – дешевизна и безопасность. Снаряды для рельсотрона не нуждаются во взрывчатых веществах и стоят в 20 раз дешевле обычных. Уже в 2017 году разработка появится на морских кораблях ВМС США.
Умный шлем HEaDS-UP
Экспериментальный военный шлем HEaDS-UP, созданный американской компанией Revision Military, нацелен на усиление защиты головы. В этих целях использованы новейшие материалы и дополнительный щиток, закрывающий лицо и подбородок. Кроме того, в задачи шлема входит также уменьшение травмы головного мозга (шлем действует как спортивный ботинок с воздушными камерами и амортизирует сильные удары) и интеграция функций дополненной реальности. Стоимость HEaDS-UP составляет $2000.
©Revision Military
Пицца с трехлетним сроком годности
Недавно американские ученые из военной лаборатории штата Массачусетс, работающие по заказу Минобороны США, изобрели пиццу с трехлетним сроком годности, которую можно хранить без холодильника.
Основная проблема, с которой пришлось столкнуться ученым, разрабатывающим продукт на протяжении двух лет, заключалась в том, что влага от томатной пасты и сыра со временем пропитывала тесто, создавая условия для появления плесени и болезнетворных микробов. С избыточной влажностью исследователи справились, увеличив содержание влагоудерживающих продуктов, таких как сахар, соль и сироп.
Специалисты разработали и специальную металлизированную упаковку для хранения пиццы – в упаковку добавили вставки из железа, чтобы металл поглощал остатки кислорода в ней.
Пицца с трехлетним сроком годности
©Steven Senne/ AP
Источник: naked-science.ru.
— Вы закончили дизельное отделение Высшего военно-морского инженерного училища имени Ф. Э. Дзержинского в Ленинграде и одновременно — механико-математический факультет Ленинградского государственного университета. Защитили диссертацию по теории нелинейных колебаний, создавая надежные методы расчета колебаний коленчатых валов корабельных двигателей внутреннего сгорания. Как получилось, что вы стали заниматься ядерными установками?
— Гениальный конструктор ядерных реакторов Николай Антонович Доллежаль сначала работал «простым» инженером-механиком, затем до подключения к атомному проекту руководил Институтом химического машиностроения, который он превратил в важнейший центр по созданию ядерных реакторов — знаменитый НИИ-8, теперь НИКИЭТ. Именно в НИИхиммаше в 1952 году были сделаны первые проработки ядерной установки для нашей первой атомной подлодки, а Доллежаль назначен главным конструктором по разработке ядерных энергетических установок. Тогда многим пришлось менять, как бы теперь сказали, профиль работы.Я вам расскажу, это очень интересно: была книга, которая сыграла в моей судьбе совершенно особую роль. Шел 1946-й, всего год назад я вернулся из Заполярья, где воевал, в Ленинград, в знаменитую Дзержинку, где учился еще до войны. Имея большую жажду к знаниям, одновременно поступил в экстернат Ленинградского университета, сдав экзамены по математике, физике и другим предметам. После очередного сидения за книгами, устав, вышел на Невский проспект, тем более что наше училище располагалось рядом, в здании Главного адмиралтейства. Захожу в любимый Дом книги, и вдруг обнаруживаю там синюю книгу в мягком переплете — «Атомная энергия для военных целей». Автором ее был неизвестный мне Г. Д. Смит. А тогда про атомную энергию вообще ничего не было известно. Купил эту книжку, принес домой, и уже к полуночи прочел ее полностью.
— Ее содержание уже тогда было вам понятно?
— Она написана просто блестяще! По-моему, она предназначалась для неспециалистов, государственных людей, для руководства США, чтобы они имели представление об основных принципах создания атомного оружия и атомной энергетики. Книжка представляла собой введение в ядерную энергетику, краткую энциклопедию этой области знаний. Прошло почти семьдесят лет, и сейчас, просматривая ее, я не нахожу каких-либо научных ошибок или неточностей.— Удивительно, как американцы ее пропустили.— Посмотрите, это издание Трансжелдориздата, которое, конечно же, никакого отношения к атомной энергии не имело вообще. У меня впечатление, что это добытая нашими разведчиками книга и каким-то левым путем у нас изданная. Официальной версии истории ее появления в открытых изданиях я не нашел. Потом старался уже ничего не упускать из опубликованного по ядерной тематике и собрал довольно большую библиотеку.
— Я читал ваши воспоминания, и мне показались курьезными некоторые моменты, связанные с историей создания атомного отделения в Севастопольском училище, куда вас направили после защиты диссертации.
— Начало было вообще анекдотическим. Отобрали двух специалистов: меня, молодого тогда еще офицера, кандидата наук, причем я кандидатскую защищал, как вы заметили, совсем в другой области, по механике, и Василия Сергеевича Алешина, дизелиста. Вызвали и в присутствии представителей спецорганов сказали, что есть решение в Севастопольском училище начать подготовку кадров для атомных подводных лодок. Мы, естественно, спросили: для каких подводных лодок? Нам сказали, что заложена атомная подводная лодка, которая должна к концу пятидесятых годов быть спущена на воду, и нужно уже готовить кадры. В Обнинск, где готовились экипажи для первой АПЛ, нас, естественно, не пустили. Я говорю: «А как их готовить? Давайте соответствующую литературу». Сказали: «Нет, никакой литературы мы вам не дадим, но пришлем двух специалистов, которые зачислены в состав экипажа первой АПЛ и сейчас работают в Обнинске, они вам помогут». Фамилия одного была Бархоткин, а второго — Тимофеев, он потом стал Героем Советского Союза (Рюрик Александрович Тимофеев, командир электромеханической боевой части АПЛ К-3, первой дошедшей до Северного полюса. — «Эксперт»). Приехали, оба в одинаковых шляпах и длинных плащах, словно близнецы; видимо, они получили предварительную инструкцию ничего конкретного нам не говорить. В итоге не удалось выудить из них информацию даже о типе ядерного реактора, хотя исходя из общих соображений мне было ясно — я же по литературе уже представлял, что такое реактор, основы ядерной физики знал неплохо, — что это, скорее всего, водо-водяной реактор: либо кипящий, либо с водой под давлением. Ничего не оставалось, как углубиться в открытые теоретические монографии, которые были посвящены этому вопросу, и осваивать теорию ядерных реакторов безотносительно к их конструкции.
— Pазве тогда много открытой литературы на эту тему было?
— Работы в этом направлении велись и у нас, и у них в обстановке чрезвычайной секретности. Но по теории реакторов к 1956 году все же было издано несколько книг, в основном переводных. Вот, видите, к примеру, эта — замечательный фундаментальный курс американцев С. Глесстона и М. Эдлунда «Основы теории ядерных реакторов», издано в 1954 году. Какие-то данные, очень схематичные, о конструкции ядерных реакторов содержались и в докладах Первой Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии 1955 года. Я все это изучил и положил в основу курса лекций по теории реактора. Правда, после пуска нашей первой АПЛ в 1958 году ситуация изменилась, мы уже могли использовать в учебном процессе проектную документацию институтов и КБ разработчиков. Потом для совершенствования практической подготовки нас стали направлять на стажировку в учебный центр ВМФ в Обнинске, на сами подводные лодки. Но «супостата» продолжали запутывать. Доходило до смешного. Я как-то приехал в Москву в НИИ-8, которым руководил Доллежаль, сидел там в отдельной охраняемой комнате, и мне было забавно видеть, что и в секретных документах для внутреннего пользования все равно что-то пытались маскировать. Реактор называли кристаллизатором, нейтрон — нулевой точкой, а уран — свинцом. И этот птичий язык был по всему тексту отчета. Вот так начиналась широкомасштабная подготовка специалистов для атомного подводного флота, а я возглавил в Севастопольском училище первую кафедру ядерных реакторов и парогенераторов.
— Тема ядерной безопасности возникла в вашей педагогической и научной деятельности сразу же?
— Естественно, мои научные интересы и интересы моих коллег были сосредоточены главным образом на решении проблем обеспечения надежности функционирования и безопасности корабельных ЯЭУ. Ядерная энергетика и безопасность — эти два понятия оказались тесно сцепленными с самого момента возникновения ядерных технологий, потому что ядерная энергетика возникла как побочный продукт создания атомного оружия и, разумеется, все психологически воспринимали ядерную энергетику как нечто опасное. Очевидны в ней и объективные факторы риска. А для корабельных установок эта проблема особенно важна, поскольку атомные подводные лодки находятся в большом удалении от баз обслуживания, и если что-то, не дай бог, случится, там аварийной партии рядом под рукой точно не окажется, а личному составу просто некуда скрыться.Мне было понятно, что для оценки безопасности и для выработки обоснованных рекомендаций по ее повышению нужно уметь моделировать переходные процессы работы ядерной энергетической установки, то есть уметь строить грамотные и достоверные математические модели, которые бы описывали все режимы, происходящие в этом сложном энергетическом комплексе: и теплофизические, и гидродинамические, и все другие. Эти процессы особенно важны для изучения, потому что они позволяют определить уровни фактической безопасности, которой обладает конкретная установка, выявить слабые места и наметить те конструктивные технологические меры, которые должны быть приняты для обеспечения требуемого уровня безопасности. Отсюда и необходимость науки.
— Ваши работы в дальнейшем влияли на то, что было связано с улучшением конструкции реактора, систем управления?
— Конечно. Мы так рьяно взялись за новое дело, что уже к 1964 году я подготовил монографию «Динамика ядерных энергетических установок подводных лодок». После нее я написал очень много всяких статей и учебников, но эта работа мне особенно дорога. Естественно, она была секретной и предназначалась только для специалистов закрытых организаций. Описанные в книге математические модели учитывали нейтронно-физические, тепловые, гидродинамические и механические процессы, определяющие динамику установки в целом. Были книги американские, например Шульца, которая была посвящена переходному процессу только по нейтронам, а комплекс всей энергетической установки в таких переходных аварийных режимах в литературе к тому времени еще не описывался. В моей книге сделана была, пожалуй, первая в мире попытка рассмотреть нестационарные процессы целого комплекса: ядерный реактор, ядерная энергетическая установка в целом, турбозубчатый агрегат, гребной винт и корпус корабля — весь этот комплекс здесь рассматривался как единая динамическая система.
— А что, гребной винт как-то влияет на работу ядерного реактора?
— А как же! Все это единая динамическая система, одно влияет на другое, там обратные связи. Потом, конечно, я понял, что многие модельные вещи, которые я записал тогда исходя из чисто теоретических соображений, были недостаточно обоснованны и достоверны, мне нужно было бы более детальную картину получить, опираясь на надежные экспериментальные данные. С одной стороны, с этой целью мы и создали реактор. С другой стороны, для изучения теплофизических и гидродинамических процессов выстроили целый комплекс стендов для изучения всевозможных аварийных режимов.
— В Севастопольском училище ведь очень рано заработал свой исследовательский реактор (ИР). Как вам удалось его заполучить?
— О, в то время это был абсолютно авантюристический шаг! Представьте: построить реактор, да еще в Крыму, в курортной зоне. В то время из пятнадцати союзных республик только в трех работали реакторы — кроме России, еще на Украине и в Узбекистане. Я тогда был молод и не представлял, насколько тяжелая задача «пробить» такой реактор. Я шел напролом, всех убеждал, и мой учитель академик Анатолий Петрович Александров сильно помогал — он с самого начала работ в начале пятидесятых был назначен руководителем проекта по созданию первой ядерной установки для АПЛ. Я дошел до главкома ВМФ Сергея Георгиевича Горшкова — тот вначале вообще считал, что в училище можно обойтись и тренажерами. Я в запальчивости чуть ли не нагрубил ему, сказав, что обучать инженера-ядерщика на тренажере примерно то же, что ветеринара — на макете коровы из папье-маше. Николай Анатольевич Доллежаль, мы с ним тогда впервые познакомились, очень много сделал. Мы все преодолели, и в результате научно-исследовательский реактор ИР-100 — водо-водяной на тепловых нейтронах — был запущен у нас в училище в 1967-м, даже немного раньше, чем похожий — в МИФИ. Позже мы его модернизировали, довели до большей мощности. Нам нужны были более высокие нейтронные потоки, поскольку эксперименты этого требовали. У реактора, конечно, были колоссальные возможности: девять вертикальных и три горизонтальных канала с мощными пучками гамма-квантов и нейтронов, выдвижная камера, трехступенчатый короб для помещения исследуемых образцов: первая ступенька — маленького объема, вторая чуть побольше, а в третью ступеньку можно было при необходимости барана поместить и изучать радиобиологические эффекты, связанные с воздействием радиации на живой организм. Кроме ИРа в лабораториях училища работал еще целый ряд других совершенно уникальных установок.
— Читал, что у вас в училище была даже рабочая модель реакторного блока лодки.
— Не совсем так. Речь идет о так называемом энергетическом борте, на настоящей лодке их два, в АПЛ 670-го проекта (серия «Скат»; предназначалась для борьбы с авианосцами противника. — «Эксперт»). Это огромный корпус, внутри которого было расположено все энергетическое оборудование, как раз за исключением реактора. Вместо него была установлена водогрейная камера, которая вырабатывала пар с теми же самыми параметрами, что и ядерный реактор. Таким образом, мы имели, с одной стороны, действующий исследовательский ядерный реактор, с другой стороны, всю энергетическую установку АПЛ — не только первый, второй, третий и четвертый контуры, но и все электрооборудование, все системы, обеспечивающие живучесть и безопасность этого сложного энергетического комплекса. Нам удалось так организовать работу, что учебный процесс и научные исследования оказались тесно связанными, одно подкрепляло и обогащало другое.
— Насколько серьезной могла быть наука пусть и в инженерном, но все же военном училище?
— Судите сами по темам, которые велись в наших лабораториях. Мы, к примеру, исследовали методы математического моделирования переходных процессов в ЯЭУ, проводили экспериментальные исследования тепловых и гидравлических процессов при разгерметизации первого контура ЯЭУ. Разрабатывали в качестве резервного источника электроснабжения встроенные в активную зону реактора термоэлектрические генераторы. Результаты этих экспериментальных исследований не только использовались для разработки математических моделей, но и внесли существенный вклад в повышение безопасности корабельных ЯЭУ. Вот вы спросили, как влияла наша научная работа на развитие техники. Приведу такой пример. Вы знаете, что на флоте использовали как основной реактор с водой под давлением — он стоял более чем на 230 из 248 АПЛ, построенных в стране, было спущено на воду и больше десятка лодок с жидкометаллическим теплоносителем. Но для ВМФ предполагался и третий тип реакторов — кипящих, которыми хотели оснастить дизельные подводные лодки. Снизу подвесить капсулу, в этой капсуле поместить кипящий реактор небольшой мощности, специально для обеспечения длительного пребывания под водой. Аккумуляторная батарея, как вы знаете, ограничивает пребывание лодки под водой, а здесь можно в течение длительного времени осуществлять небольшой ход под водой, используя реактор. Так вот, этот реактор не пошел в дело, и одной из причин были исследования, которые проводились у нас в училище в первой половине семидесятых. Мы исследовали поведение активных зон при мощных ударных воздействиях. Эта тема возникла вот почему: поскольку все понимали, что будущая война будет войной ядерной, техника должна быть достаточно стойкой к воздействию ударной волны атомного взрыва. И перед проектировщиками лодок поставили задачу: ЯЭУ должна выдерживать нагрузку в 35 земных ускорений — 35g.
— А люди выдержали бы такую перегрузку?
— Мы говорим о стойкости техники. Корпус вполне мог выдержать, а вот что будет с реактором, как он поведет себя в таких случаях, было непонятно. Выяснением этого мы как раз и занялись. Создали стенд, помещавшийся на падающей платформе, которую мы сами же и спроектировали; изготовили ее в ленинградском ЦКТИ им. Ползунова. На этой платформе была смонтирована вся теплофизическая установка. Ее сбрасывали с высоты 15 метров, и при торможении возникали эти самые ускорения. И тогда выяснилось, что при определенных величинах ударной волны происходит схлопывание паровых пузырьков, а эти реакторы обладают так называемым положительным эффектом паровой реактивности, при схлопывании пузырьков интенсивность замедления нейтронов увеличивается и растет реактивность, то есть может начаться неуправляемый процесс. Таким образом, в рамках исследования поведения двухфазной среды при мощных внешних ударных воздействиях была решена и практическая задача. В результате от идеи использования на флоте кипящего реактора пришлось отказаться.
— Вероятно, результаты ваших работ можно было масштабировать и на энергетические водяные реакторы?
— Да, наверное. Но так у нас вышло, что тогда эти два направления — военное и мирное — развивались совершенно автономно. Хотя кое-что из наших достижений в ядерной энергетике пригодилось. Знание поведения реакторной установки в тех или иных аварийных ситуациях важно не только для ее безопасной эксплуатации, но и для создания тренажеров для обучения управления ЯЭУ в различных режимах. Роль тренажеров ведь не ограничивается только подготовкой эксплуатационного персонала. Тренажер позволяет изучать, исследовать многие аварийные процессы, вникать в их узкие места, в потенциальные опасности, которые требуют особо внимательного отношения и умения как-то их разрешать. Первые тренажеры создавались именно в интересах ВМФ на основе математических моделей, в разработке которых принимал участие и ваш покорный слуга. Когда в 1986 году произошла авария на Чернобыльской АЭС, я был далек от стационарной атомной энергетики, но мне были понятны причины этой катастрофы по тому, что о ней писали, по докладам Легасова (академик Валерий Легасов, известный ученый, член правительственной комиссии по расследованию причин аварии на Чернобыльской АЭС и ликвидации ее последствий. — «Эксперт»), по беседам с коллегами. И я решил обобщить свое понимание ее итогов и уроков. В мае 1987 года я написал статью для самой авторитетной тогда газеты «Правда». В «Правде» инициативные статьи не принимались, но главный редактор Фролов написал на ней резолюцию завотделом науки Кузнецову: «Статья пришла самотеком, прошу рассмотреть и доложить». Тому материал показался актуальным, и буквально на следующий день статью «Техника без опасности» опубликовали. В ней, в частности, особо была выделена проблема необходимости создания тренажеров для атомных электростанций. В то время ни на одной атомной электростанции тренажеров еще не было ни у нас, ни на Западе. Надеюсь, эта публикация послужила неким таким толчком, и тренажеры для АЭС начали создаваться в срочном порядке.
— Кажется, примерно тогда же в журнале «Коммунист» вышла статья академика Легасова о вопросах безопасного развития техносферы.
— На проблему техногенной опасности как на проблему глобального характера, связанную с техническим прогрессом, у нас открыто первым обратил внимание именно Валерий Алексеевич. Он в некотором смысле является идейным отцом создания Института проблем безопасного развития атомной энергетики, хотя задумывал его, и я тут с ним полностью согласен, по-другому, — как институт техногенной безопасности. Но в постановлении ЦК КПСС и правительства речь шла о создании именно Института проблем безопасности атомной энергетики и предприятий химический промышленности. Затем, когда уже образовали этот институт, его тематика сузилась до проблем безопасности атомной энергетики. К сожалению, в России нет специализированного научного учреждения, которое было бы ориентировано на изучение комплекса проблем техногенной безопасности.
— А как ваш институт начал заниматься проблемой утилизации нашего атомного флота?
— Строго говоря, эта деятельность не укладывалась в профиль деятельности ИБРАЭ, но в начале 90-х годов финансирования никакого не было, и я чувствовал, что нужно найти такую тему, которая, с одной стороны, была бы актуальной, а с другой — давала бы возможность институту заработать. В это время со всей остротой как раз возникла проблема утилизации: у нас ведь 248 подводных лодок было построено, восемь атомных ледоколов, пять надводных атомных кораблей, атомный лихтеровоз. Американцы же построили меньше 190 АПЛ. Поскольку наши лодки строились в ударном порядке, то «залпом» подошли к тому моменту, когда их надо было выводить из эксплуатации, к чему ни наша промышленность, ни страна вообще оказались не готовы. В силу того, что я во второй половине 80-х служил председателем Научно-технического комитета ВМФ, то с этой проблемой был знаком и даже принимал участие в решении некоторых принципиальных вопросов, связанных с тем, как обращаться с отработавшими реакторными отсеками. Так, первоначально предполагалось располагать их в штольнях, в циклопических просто сооружениях, построенных в свое время для защиты тех же АПЛ на Дальнем Востоке и на Севере. Я был категорически против.
— Почему, кстати? Ведь они спокойно выдерживают прямое попадание ядерного заряда. Из-за влажности? Американцы хранят такие отсеки, кажется, где-то открыто в пустыне.
— Во-первых, для длительного хранения там действительно слишком влажно; во-вторых, уровень нижнего основания штолен на десять метров ниже уровня моря. Там стоит плотина, а если ее прорвет? От начальника разведуправления ВМФ я еще в 80-х узнал, что американцы хранят реакторные отсеки открытым способом в Хэнфорде, на пустынном востоке штата Вашингтон, — и тогда еще подумал, насколько простое и правильное решение: там в год, по-моему, три или четыре дождливых дня всего. Когда я посетил Хэнфорд по приглашению уже в наше время, то с удивлением обнаружил свободно разгуливающего там индейца в перьях — оказывается, земли под хранилище арендуются у индейской общины. Радиоактивный фон нормальный, и предварительное время хранения определено волевым порядком в 70 лет. Тамошние ответственные лица сказали мне, что после этого срока отсеки будут стоять здесь по крайней мере еще столько же. Я инициировал несколько международных конференций, посвященных проблемам утилизации атомных подводных лодок, и в 2002 году на совещании «большой восьмерки» было принято решение выделить России 10 миллиардов долларов на 10 лет для ликвидации наследства холодной войны при условии создания обстоятельной серьезной комплексной программы, в которой будут обозначены все задачи, цели, технологии и так далее. Под моим руководством в ИБРАЭ выработали такую программу.
— Кажется, там денег все же намного меньше было истрачено, чем 10 миллиардов долларов.
— Мы привлекли один миллиард 140 миллионов долларов от иностранных партнеров, 760 миллионов — российские деньги. В результате выполнения программы на сегодняшний день утилизировано 193 советских АПЛ из 201 выведенной из эксплуатации. Мы построили прекрасный центр сухого хранения в губе Сайда под Мурманском, намного лучше американского. Сейчас там на долговременном хранении стоят 62 блока реакторных отсеков.
— Некоторые критики говорят, что выполнение этой программы, контролируемой западными странами, по сути, позволило нашим западным партнерам провести легальную разведработу, собрать много данных о технологических наработках и устройстве наших кораблей.
— Я думаю вот что: еще задолго до начала масштабных работ по утилизации, когда мы вдруг стали слишком уж открытыми, они уже имели возможности все посмотреть и на самих лодках, и на базах, и на заводах наших. Безусловно, все это было. Был разрешен и произошел массовый исход на Запад российских ученых, и некоторые из них со спокойной совестью рассказывали там о вещах, о которых не должны были бы рассказывать. Потом, я это знаю, на Западе потеряли интерес к этим специалистам, и многие из них бесславно закончили свое существование. Поэтому многие наши секреты, в том числе очень интересующей их лодки проекта 705 (проект «Альфа», серия АПЛ с реакторной установкой на быстрых нейтронах с жидкометаллическим свинцово-висмутовым теплоносителем. — «Эксперт»), которые в свое время представляли собой в Советском Союзе просто огромный инновационный отраслевой скачок и о создании которых наши потенциальные враги до сих пор могут только мечтать, стали им доступны. Особый интерес к утилизации этих лодок проявляли французы. Да, произошла большая утечка сведений. Но, во-первых, знать еще не значит суметь сделать, и тем же французам только для того, чтобы подойти к строительству реакторов с жидкометаллическим теплоносителем, нужно еще лет пятнадцать, да и то при условии национальной концентрации сил. И во-вторых, эту утечку я не считаю критической, ведь она относится к уже прошедшему этапу развития техники. А что касается новых перспективных разработок, их обязательно надо продолжать вести, «без разрыва непрерывности», как сказали бы ядерщики, сохраняя созданную советскими учеными фору. Ведь мы по-прежнему единолично владеем технологиями в области быстрых реакторов — никто не пошел так далеко в создании интегральной компоновки ядерной энергетической установки и обеспечении естественной циркуляции теплоносителя, что делает такую ЯЭУ более надежной, безопасной и эффективной.
Источник: http://expert.ru/2014/07/20/bez-razryiva-nepreryivnosti/
Свежие комментарии