В нашей рубрике про ученых мы знакомимся с молодыми исследователями и узнаем об особенностях их ежедневной работы и перспективах развития и роста. В этот раз мы поговорили с Арман Ибраевой и узнали, как создаются интеллектуальные системы для медицины, какие трудности встречаются на пути ученого, и как Казахстан может развивать науку на международном уровне.
Арман Ибраева, PhD Робототехника, Cornell University, руководитель проекта в Health Tech, @arman.ibrayeva
О себе
Я PhD по робототехнике и работаю в Cornell University — Cornell Tech в сфере health tech, а также руковожу прикладным исследовательским проектом. Моя деятельность находится на стыке искусственного интеллекта, теории управления и механики.
В науку меня привела привычка «докапываться до сути» и не принимать утверждения без понимания. Мне всегда было важно разобраться, какие допущения лежат в основе моделей и почему закономерности работают именно так, а не иначе. Свою роль сыграли и семейные ценности. В детстве отец впервые рассказал мне о связи между познанием и удовольствием. Сегодня многочисленные исследования подтверждают: в состоянии любопытства и при получении ответа активируется дофаминергическая система вознаграждения. Ожидание нового знания кодируется мозгом схожим образом с ожиданием базовых наград, а «Аха!-момент» сопровождается высоким уровнем субъективного удовольствия. Иными словами, наше тело устроено так, чтобы направлять нас к познанию — мозг буквально вознаграждает за поиск ответов.
Для меня наука — это интеллектуальная свобода и удовольствие: возможность мыслить вне стандартных рамок, ежедневно стремиться сделать то, чего никто не делал до тебя, и открывать новое.
Сегодня я продолжаю заниматься тем же, чем занималась в детстве, — пытаюсь докопаться, почему языковые модели, например, ChatGPT, галлюцинируют, почему существующие методы автопилотирования не обеспечивают одновременно скорость и безопасность в условиях хаотичной динамики среды, и как это можно улучшить.
В Cornell моя работа включает привлечение финансирования для новых проектов, разработку исследовательских направлений и руководство младшими научными сотрудниками. Поскольку область развивается стремительно, приходится ежедневно осваивать новые инструменты и следить за последними научными результатами, чтобы двигаться вперед, а не изобретать велосипед.
О научных исследованиях
В настоящее время я руковожу направлением по автономной навигации и получила финансирование в размере 200 000$ на развитие исследований. В ближайшее время планирую запуск новых проектов при поддержке NSF.
Одно из ключевых направлений моей работы — исследование взаимодействия человека и робота в условиях отделений скорой помощи, что стало приоритетной областью нашей лаборатории в Cornell. Наша цель — сделать роботизированные системы, применяемые в стрессовых условиях экстренной медицины, максимально интуитивными, надежными и безопасными для людей.
Проекты включают несколько исследовательских треков. В области языковых моделей мы изучаем, как AI-агент или робот определяет неопределенность в своих знаниях, как принимает решение — задать уточняющий вопрос или действовать автономно, и как оптимизировать коммуникацию в критических ситуациях. В компьютерном зрении мы работаем над тем, как на основе визуальных данных формируется понимание контекста, как система распознает собственную ошибку и каким образом может восстановить доверие пользователя после сбоя. Отдельное направление — планирование и координация физических движений робота.
Что касается моего профессионального пути, в первый исследовательский проект я пришла на первом курсе бакалавриата — практически без теоретической базы и опыта, обучаясь уже в процессе работы. С тех пор я участвовала во многих проектах и впоследствии руководила ими, однако каждый новый проект по-прежнему начинаю с мысли: «Мне пока недостаточно знаний в этой области».
Значительная часть моей работы была связана с медицинскими технологиями. Совместно с исследователями из Columbia University мы разрабатывали экзоскелеты для реабилитации, а также системы анализа движений при артрите, саркопении и в спортивной медицине в сотрудничестве с клиническими партнерами. В числе других проектов — автономный манипулятор для забора проб слюны. В KAUST я работала над проектом «робота-младенца», который интеллектуально и физически развивается сбалансированно, чтобы обучение оставалось безопасным. В Dalle Molle Institute for Artificial Intelligence — IDSIA, Швейцария, занималась автономной навигацией дронов, а в TU Berlin изучала спутниковые системы. Все эти направления объединяет одно — применение робототехники в разных контекстах и масштабах.
В рамках отечественных проектов я участвовала в автоматизации промышленных процессов для компаний «Казатомпром» и Allur. Результатом этой работы стали внедренные решения в реальном секторе, а также пять патентов и более 30 публикаций в ведущих международных научных изданиях.
О науке в Казахстане
Государство последовательно усиливает поддержку научной сферы и наращивает объемы финансирования. По данным, озвученным Саясатом Нурбеком на саммите молодых ученых, финансирование науки выросло с 80 миллиардов тенге в 2020 году до 250 миллиардов тенге в 2024. Долгосрочная цель — довести расходы на НИОКР до 1% ВВП к 2027 году, в настоящее время этот показатель составляет около 0,25%.
Действуют программы грантовой поддержки для разных этапов научной карьеры: для исследователей раннего этапа — до 30 миллионов тенге, для молодых ученых — до 90 миллионов тенге, а также крупные междисциплинарные гранты без возрастных ограничений. В рамках программно-целевого финансирования исследовательские команды получают многомиллиардные гранты. Кроме того, через Фонд науки доступны гранты на коммерциализацию до 250 миллионов тенге, что позволяет доводить разработки до стадии стартапа и вывода на рынок.
Советы молодых ученых действуют в крупных вузах и при Президенте РК, однако сама по себе структура еще не означает развитую культуру сотрудничества. Главная ценность университета — не лекции, доступные онлайн, а сильная конкурентная среда. Сегодня не хватает человеческого капитала, способного конкурировать на международном уровне, формировать тренды и инициировать партнерства с ведущими зарубежными командами.
Государство во многом обеспечило ресурсы. Теперь ключевую роль играют ответственность, качество работы и профессиональная дисциплина. Вопрос развития науки не только в методиках, но и в культуре. Важно с раннего возраста формировать ценности честности и усиливать просветительскую работу о возможностях и траекториях в науке.
Рекомендации молодым ученым
Школьникам я советую относиться к своему карьерному пути серьезно уже со школы: участвовать в олимпиадах и проектных конкурсах, готовиться к поступлению в ведущие международные вузы, общаться с теми, кто уже прошел этот путь, не откладывать изучение английского языка.
Студентам важно как можно раньше найти целеустремленное окружение и научного руководителя, который ускорит профессиональный рост. Стоит выбирать направления, которые будут востребованы в будущем, активно использовать возможности стажировок и учиться самостоятельно искать и осваивать знания — университет дает базу, но не предел.
Науку рождают вопросы и интерес, но интерес появляется в действии и углубляется через труд. Я не согласна с мнением, что нужно просто «найти любимое дело». Любовь к профессии — это результат вложенных усилий, времени и дисциплины.
О трудностях на научном пути
Часто научные руководители перегружены, поэтому исследователи тратят много времени, не зная, что должны делать или с чего начать. Нередко тема находится вне основной области руководителя, поэтому конкретных ориентиров нет ни у него, ни у кого-либо еще. В таких ситуациях помогает подготовка технических конкретных вопросов, так как на глобальные вопросы трудно получить ответ. Такие вопросы появляются при неустанном изучении литературы. И чем больше коммуникаций, тем быстрее продвижение.
Отдельное препятствие — стереотипное представление о том, что индустрия дает более высокий доход, тогда как наука — это теория на бумаге, не приводящая к ощутимому результату. Однако в высокотехнологичном секторе работа в отделах R&D зачастую оплачиваются выше стандартных инженерных должностей.
Опыт крупнейших корпораций показывает, что именно научные прорывы приводили к сверхприбыли. Например, успех Standard Oil Джона Рокфеллера: Самуэль Эндрюс сумел радикально поднять качество керосина, а Герман Фраш разработал метод очистки нефти от серы. Это позволило превратить ранее бесполезные месторождения в источник колоссального дохода, многократно увеличив капитализацию компании.
Проект электрификации Нью-Йорка, реализованный Томасом Эдисоном и Николой Теслой при финансовой поддержке Дж. П. Моргана, наглядно демонстрирует, как научные разработки меняют мир и создают колоссальные капиталы. В отличие от распространенного мифа о бедном ученом, Эдисон был мультимиллионером и основателем множества компаний.
Что касается фундаментальных исследований, мой бывший руководитель, профессор Эрик Ферон, часто приводил собственный пример: его научное открытие нашло применение в авиации и системах GPS только спустя десятилетия. Я согласна, что фундаментальные науки требуют терпения.
