Экономика познания. Как и почему Швейцария стала одним из главных инноваторов мира

"У нас маленькая страна и нет природных ресурсов" — с этих слов жители Швейцарии зачастую начинают рассказ о своей стране. И тут же добавляют, что главный ресурс, который у них есть, — это умы. Здесь не жалеют ни средств, ни усилий на то, чтобы извлечь из него максимальную выгоду

Робострой

Швейцарская высшая техническая школа Цюриха (ETH Zurich) — учебное заведение с более чем 150-летней историей, завсегдатай первых строк рейтингов лучших университетов мира и альма-матер Альберта Эйнштейна. Кроме того, это место рождения Национального центра компетенций в сфере цифрового строительства, сотрудники которого стараются провести строительную индустрию в будущее.

"Этот Национальный центр призван собрать робототехников, архитекторов, инженеров-строителей, разнообразных ученых и экспертов по материалам, чтобы они могли создавать инновации будущего", — рассказывает Рассел Лавридж, управляющий директор учреждения.

Одна из задач, стоящая перед разноплановым коллективом, — внедрение роботов на стройплощадки. Исследователи стараются ответить на вопросы, как эти машины могут изменить процесс сборки конструкций, как они способны взаимодействовать между собой, создавая сооружения, которые не по силам построить человеку, и как можно роботизировать ныне существующее строительное оборудование. Причем эти ответы должны прозвучать не только в лабораториях, но и за их пределами. "Наша долгосрочная цель — вывести эти технологии в свет, передать нашим индустриальным партнерам", — подчеркивает Лавридж.

Чтобы найти подтверждение этим словам, далеко ходить не надо. Достаточно глянуть на здание, в котором размещается центр. Это построенный три года назад корпус Института архитектурных технологий в одном из кампусов ETH. Его волнистая деревянная крыша площадью примерно 2,3 тыс. кв. м была сооружена при помощи роботов. Они собирали отдельные брусья в цельные решетчатые фермы, из которых сложили готовую конструкцию. Символично, что теперь под этой крышей размещается лаборатория роботизированного строительства.

Лучший друг человека

Для Рассела Лавриджа и его коллег робототехника — лишь одно из направлений исследовательской деятельности. Однако в Швейцарии есть аналогичный центр, который посвящен ей полностью. В нем первую скрипку играет Федеральная политехническая школа Лозанны (EPFL) — еще один престижный местный вуз.

При слове "робототехника" в голове неминуемо всплывает образ гуманоидной машины, воспетой фантастами вроде Айзека Азимова. Однако за пределами романов это понятие куда шире. Насколько — показывает работа швейцарского центра компетенций. К примеру, здесь создают носимые системы, которые должны помогать людям восстанавливать подвижность, утраченную из-за инсульта или травмы позвоночника. А еще — искусственные конечности, которые должны функционировать не хуже настоящих: не только двигаться, но даже передавать ощущения.

В феврале ученые из EPFL и их коллеги из Италии представили новую бионическую руку, способную создать у пациента ощущение проприоцепции (ощущение положения части тела в пространстве). То есть с ее помощью человек, потерявший руку, может взять предмет, даже не глядя на него.

Этим дело не ограничивается. Здесь также работают над летающими и ходячими роботами для спасательных операций. Такие машины можно отправлять в зоны стихийных бедствий, где условия слишком опасны для человека или собак-спасателей. Передвигаясь по неровной местности или паря в воздухе, они способны разыскивать пострадавших и даже доставлять им пищу и медикаменты.

Причем для ученых из EPFL создание таких машин — не конечная цель. Они стремятся к созданию эффективного способа коммуникаций между роботами при выполнении совместных действий. Чтобы, например, летающий аппарат, обладающий более широким обзором и мобильностью, мог указать своему ходячему "коллеге", способному поднять больше полезного груза, в какой участок нужно доставить медикаменты.

Мышиная история. Создать точную модель человеческого мозга — сложная задача, поэтому швейцарские ученые решили начать с мозга мыши

Не забывают они и о взаимодействии машины с человеком. В одном из кабинетов кампуса EPFL, где кипы бумаг конкурируют лишь с ворохом всевозможной электроники, можно заметить манекен, наряженный в необычный черный костюм. Нет, это не продукция местного ателье. Этот наряд позволяет человеку управлять дронами через телодвижения. С такой технологией операторы дронов смогут отказаться от привычных контроллеров и действовать так, будто они сами находятся в воздухе, в то время как летающий аппарат будет следовать их командам.

Наконец, третье основное направление деятельности Национального центра компетенций — образовательная техника, помогающая учителям знакомить детей с новыми технологиями в целом и роботами в частности. Самый яркий пример успеха швейцарских ученых на этом поприще — Thymio. Это маленький робот на колесах, которого можно легко программировать для выполнения самых различных задач (например, проходить небольшие извилистые трассы или рисовать). Thymio — предмет гордости сотрудников EPFL. Ведь он уже пошел в мир — более 40 тыс. экземпляров поступило в европейские школы, их используют учителя и ученики.

Это вообще самое поразительное в данном Национальном центре. Его коллектив не сосредотачивается на исследованиях ради исследований. Он не складирует создаваемую технику в стенах лабораторий, а находит или, по крайней мере, пытается найти ей применение в реальном мире. "У нас есть спин-оффы — это наш инструмент, чтобы превращать результаты изысканий в продукт, который можно продавать клиентам", — говорит Ян Кершгенс, управляющий директор центра. По сути, это стартапы, которые запускают исследователи, чтобы коммерциализировать результаты научной деятельности.

Как отмечает Кершгенс, за пять лет запущено 13 таких спин-оффов, создавших 125 рабочих мест. Это и Flyability, который занимается производством защищенных от столкновений дронов для инспекции ограниченных пространств и опасных объектов, и Noonee, выпускающий экзоскелет для людей, которым по долгу службы приходится много времени проводить на ногах, и Fotokite, чей дрон в настоящее время используется американскими пожарными для воздушной разведки.

Словом, швейцарские робототехники стремятся не только создавать решения, но и внедрять их в жизнь, так что об их достижениях мы еще наверняка услышим. Зато гуманоидным машинам, похоже, придется еще долго существовать на страницах книг. В EPFL считают, что такие роботы нескоро станут распространенным явлением, пока они не готовы ответить на фундаментальный вопрос — а нужны ли они вообще людям.

Цифровой разум

Еще один "козырь" швейцарских ученых — развитие медицинских технологий, к примеру, в Campus Biotech. Это расположенный в Женеве хаб, собравший под одной крышей около двух десятков исследовательских коллективов и организаций. Здесь рождаются передовые проекты в сферах нейронаук, нейротехнологии и цифрового здравоохранения. Один из них — Blue Brain Project.

Может, человекоподобные машины появятся еще не скоро, а вот образовательный Thymio уже помогает в учебе школьникам по всей Европе

В рамках данного проекта ученые пытаются создать настолько биологически точную компьютерную модель человеческого мозга, насколько это возможно. Модель, которая позволит наблюдать, как взаимодействуют между собой не только крупные структуры, но даже нейроны. Это задача колоссальной сложности, над которой коллектив Blue Brain трудится с середины прошлого десятилетия и планирует продолжать в следующем.

По словам Самуэля Керриена, специалиста по нейроинформатике и программному обеспечению, модель 10 миллисекунд деятельности одного лишь нейрона требует решения четырех миллиардов уравнений. В человеческом мозге количество нейронов достигает 100 млрд. Поэтому сперва детальной цифровой реконструкции удостоится мозг мыши, содержащий нейронов всего около 80 млн.

Но когда модель составят, она не только позволит ученым лучше понять, как действует орган, создающий наши мысли и эмоции и делающий нас людьми, но и откроет новые возможности в медицине. В частности, с ее помощью можно будет эффективнее диагностировать и лечить заболевания мозга или прогнозировать исход сложнейших хирургических операций.

Такой инструмент наверняка пригодился бы соседям Blue Brain по Campus Biotech, Центру Висса — некоммерческой организации, работающей над технологическими решениями, способными облегчить жизнь людям, страдающим заболеваниями нервной системы. Например, над устройством, способным фиксировать и предсказывать эпилептические приступы, и девайсом, отмечающим повышенную активность мозга, что может помочь пациентам с тиннитусом (звон и шум в ушах, порождаемый чрезмерной активностью слуховой коры).

Это лишь несколько примеров проектов, реализуемых в Campus Biotech и других исследовательских центрах Швейцарии. Примеров, которые показывают, что "залежи" главного ресурса страны богаты. И если "добывать" его будут так же активно, маленькое европейское государство еще долго будут считать одним из главных новаторов мира.

Материал подготовлен при поддержке посольства Швейцарии в Украине.