В наш век трудно строить прогнозы в науке. Действительность на каждом
шагу обгоняет самые смелые предположения. И все же пофантазируем:
представим себе, как будет выглядеть медицина лет через десять-двадцать.
Человек заболел и обратился в больницу. После кратких расспросов врача
производится всестороннее исследование с применением целой серии
специальных приборов и аппаратов.
Рентгеновские установки с электронным усилением снимают на кинопленку
скелет, легкие, сердце. Ультразвуком прощупываются органы, прозрачные
для рентгеновских лучей. Многочисленные датчики записывают биотоки
различных органов. Аппараты производят исследования крови и других
жидкостей. Обследование не причиняет больному никакой боли, потому что
производится под легким электрическим наркозом.
Огрокная информация поступает в сложные диагностические машины, которые
анализируют ее и представляют врачу данные о работе всех основных
органов. Они же определяют признаки болезни, выдают наиболее вероятные
диагнозы, дают рекомендации по дальнейшему исследованию и даже лечению.
При желании врач может получить «первичную документацию» — снимки,
кривые, анализы и посмотреть их сам. Информационная машина выдает ему
любые сведения.
В лечении больного на передний план выдвинутся два метода: химия и
электрические и электромагнитные воздействия. Деятельность каждого
органа связана со специфическими химическими веществами. Химия раскроет
их, создаст огромный арсенал синтетических средств, которые будут
избирательно влиять на любой орган.
Небольшая статья не позволяет мне фантазировать
дальше. Одно могу сказать: все зто будет возможно только при условии
широкого применения кибернетических методов в медицине.
Последнее время о кибернетике говорят очень много. Достаточно писалось и
о применении ее в медицине. К сожалению, часто кибернетику понимают
примитивно, сводя ее к электронным машинам, которые играют в шахматы,
пишут стихи или даже ставят диагнозы. Кибернетика имеет два направления:
теоретическое и прикладное. Последнее — это и есть различные управляющие
машины, хуже или лучше заменяющие человека.
Мне хочется подчеркнуть ее первое, теоретическое направление.
Кибернетика — это наука об общих законах управления и связи в
естественных и искусственных системах. Кибернетический подход основан на
использовании количественных методов в определении качественных
закономерностей.
В любую науку кибернетика вводит понятие количества, числа. Она требует
точности. Мало описать процесс в расплывчатых выражениях: нужно его
измерить, установить математические закономерности. На это обычно
возражают, что есть очень сложные процессы с массой зависимостей, не
поддающиеся точному учету. Однако кибернетика как раз и рассматривает
очень сложные системы, в которых господствуют статистические,
вероятностные законы.
Обратимся к медицине. Часто говорят, что медицина — наука неточная. Как
это ни странно, медицина действительно не имеет своей обобщающей теории.
Периодически ее потрясают увлечения: сегодня все болезни объясняются
воздействием микробов, завтра — нарушениями в деятельности желез
внутренней секреции, послезавтра признают только кору больших полушарий
или ретикулярную формацию ствола мозга. В действительности же имеют
значение все эти факторы и, может быть, еще многое другое.
Однако одним признанием этого положения дело не изменишь. Настала пора
определить количественные законы в регулировании здорового и больного
организма, установить удельный вес влияния на организм всех этих
факторов при различных стадиях болезней. Это сложно. Но кибернетика тут
может оказаться полезной.
В основу теории медицины, мне кажется, нужно
поставить деятельность регулирующих систем организма (нервной и
эндокринной) и применить к их анализу в числе прочих и методы
кибернетики, накопившей большой опыт з создании и исследовании
регулирующих систем. Инженеры и математики могут и должны помочь в этом
врачам.
К заболеванию нужно подходить как к процессу, развивающемуся во времени
и пространстве, в котором сочетаются реакции защиты и распространения
(прогрессирования). Задача ученых состоит в том, чтобы описать эти
реакции и вычислить (числом!) их скорости на различных этапах
заболевания, так как ими определяются течение и исход болезни. В будущем
эти расчеты должны быть введены в практику врачей. Вот тогда-то лечение
будет точным, как налаживание искусственной системы. Возможно, что эти
расчеты будут сложны и потребуют применения вычислительных машин.
Большую помощь в изучении нормы и патологии, т. е. отклонений от нормы,
может оказать моделирование. Электронные устройства способны отображать
динамику деятельности того или иного органа в определенных пределах и
тем самым помочь познать ее сущность. Пользуясь моделью, можно построить
математическую теорию физиологического процесса, к чему нужно
стремиться, если думать о приближении медицины к точным наукам.
Для кибернетики важнейшей областью исследования является физиология
нервной системы и особенно головного мозга. Дело в том, что в технике
возникла задача создания «модели» нервной клетки, т. е. устройства,
которое обладало бы такими ее свойствами, как возбуждение, торможение,
суммация, рефрактерность и пр. Размеры таких искусственных «нейронов»
постепенно уменьшаются, и это позволяет собирать из них все более
сложные «нервные сети». В перспективе — создание устройств, обладающих
многими свойствами мозга, сложных самоорганизующихся и самообучающихся
систем с большой памятью и широким диапазоном восприятия и переработки
информации.
Конечно, человек может «придумать» схему, которую назовет искусственным
мозгом,— придумать, не зная структуры естественного мозга; на этом пути,
быть может, возможно создание новой искусственной «высшей
нервной деятельности». Проще говоря, ученые
предложат такие схемы соединения «нейронов», которые будут успешно
решать те же задачи, которые сейчас решает человек. В этом случае нет
необходимости повторять мозг, чтобы получить тот же конечный эффект.
Наши предки не стали делать экипажи на ходулях, а изобрели колесо,
которое оказалось гораздо удобнее для передвижения, чем ноги. Но тем не
менее познать структуру и функцию мозга, чтобы воссоздать ее в технике,—
очень заманчиво, так как пока все электронные машины не идут с ним ни в
какое сравнение по эффективности работы.
Сейчас нужны гипотезы о механизмах мышления, которые помогли бы ставить
целенаправленные исследования и добиваться понимания физиологии высшей
нервной деятельности не в общих чертах, как было до сих пор, а
конкретно. Эта задача нейрофизиологов касается кибернетики и должна
решаться совместно с математиками и инженерами. В выигрыше будут все;
«чистая» физиологическая наука получит новые возможности, а техника —
новые принципы построения обучающихся регулирующих систем.
Прикладное направление кибернетики призвано оснастить медицину новой
аппаратурой, не только облегчающей труд врача, но и выполняющей
соответствующую работу быстрее и точнее его. Такая аппаратура должна
сочетать в себе современные методы измерений и регистрации с логическими
устройствами, анализирующими полученные результаты.
'В связи с этим придется коснуться основного принципиального вопроса:
основан ли труд врача на строгом расчете или это искусство, в котором
преобладают такие туманные понятия, как интуиция?
Я не верю в интуицию. Хорошее инструментальное обследование, наглядно
(количественно!) показывающее деятельность важнейших органов, дает для
диагноза гораздо больше, чем какие-то едва уловимые черты внешнего вида
или поведения больного, которыми часто руководствовались старые врачи.
Еще в большей степени это относится к назначению лечения: здесь нужны
точные данные о состоянии больного и о действии различных лекарств.
Выбор и доза решаются расчетом, а не интуицией. Значит, и здесь машина
может конкурировать с врачом.
Таким образом, на вопрос о том, может ли машина в
определенных рамках заменить врача, на мой взгляд, нужно ответить
положительно. Когда это произойдет? Не сейчас.
Современные вычислительные машины обладают слишком малым объемом
оперативной памяти, чтобы соревноваться с человеком. Однако они быстро
прогрессируют. Поэтому работать над диагностическими машинами нужно уже
теперь.
Можно наметить несколько типов диагностических машин:
— маленькие автоматы, предназначенные для выполнения технической работы,
вроде анализов крови;
— простые машины релейного типа для узкого круга заболеваний, которые по
признакам, найденным врачом, могут указать наиболее вероятные диагнозы;
машины-дешифраторы, предназначенные для расшифровки кривых;
— полная диагностическая машина, которая сама собирает информацию —
записывает ряд кривых, сама их расшифровывает, находит признаки болезни
и, обрабатывая их по заложенной программе, выдает вероятные диагнозы и
рекомендации к дополнительным исследованиям. Логическая часть такой
машины целиком отражает логическую программу хорошего врача, дополненную
большими статистическими материалами, позволяющими оценить вероятность
диагноза при различных сочетаниях признаков.
Кроме машин для диагноза, уже сейчас создаются своеобразные автоматы для
лечения. Это, например, следящие системы. По такому типу строят
автоматические наркозные аппараты и электрические стимуляторы сердца;
аппарат следит за электрокардиограммой и в момент резкого замедления
ритма включает электрический стимулятор, который подает импульсы тока на
сердце и навязывает ему свой ритм сокращений.
Несколько слов о протезировании. Прежние представления о протезе
устарели. Новейшая техника дает возможность создавать работающие
протезы, управляемые нормальными импульсами, идущими от мозга. Это
касается не только протезов конечностей. Есть надежда, что можно создать
протезы внутренних органов, например сердца, а в более отдаленном
будущем, возможно, легких
и почек. Правда, эти задачи очень сложны, но нельзя
назвать их принципиально неразрешимыми.
Разумеется, гораздо проще заменить орган другим, взятым от трупа или от
животного. Но, к сожалению, проблема биологической совместимости тканей
пока не решена. Неизвестно, что реальнее — создание искусственных
органов или пересадка естественных. В обоих направлениях нужно работать,
так как в будущем, видимо, будут использованы оба пути.
Проблемы биологической кибернетики трудны, но их изучение весьма важно.
Работа над ними не обещает быстрого экономического эффекта, но создает
основу для гигантского скачка науки и техники в будущем. Можно
определенно заявить, что прогресс медицины и биологии прямо зависит от
их связи с кибернетикой. Только пройдя через это, медицина станет точной
наукой, а следовательно, обретет неограниченные возможности.
Простой перечень задач биологической кибернетики показывает, что в их
решении должны участвовать биологи, врачи, инженеры и математики.
Значение каждого различно на разных этапах, но обязательно
взаимопонимание, проникновение в идею. Нужно, чтобы биологи знали
элементы техники и математики, а те, в свою очередь, знали биологию.
Создание такого коллектива — самое трудное дело, оно требует времени и
специальной работы: лекций, семинаров, бесед и, главное, желания. Вторая
трудность — большой объем технической работы, поскольку кибернетика
неразрывно связана с новой аппаратурой.
К сожалению, почти вся биологическая кибернетика — еще в будущем.
Количество сделанного ничтожно мало по сравнению с задачами.