«Мы подумали, что было бы неплохо объединить усилия, и тут Вышка объявила конкурс проектов»

© iStock

В конце 2022 года были подведены итоги Конкурса проектов на выполнение фундаментальных научных исследований распределенными межкампусными научными подразделениями НИУ ВШЭ. Он проводился впервые, его целью стало появление в Вышке новых научных коллективов и развитие межкампусного сотрудничества в сфере фундаментальной науки. Рассказываем подробнее о четырех проектах — победителях конкурса.

«Нейроэкономические исследования потребительского поведения: нейрональные корреляты и поведенческие факторы»

Это проект Института когнитивных нейронаук, НИУ ВШЭ — Москва (руководитель проекта — Оксана Зинченко), и научного коллектива под руководством Софьи Куликовой, НИУ ВШЭ — Пермь.

Их объединяет научный интерес к изучению различных аспектов потребительского поведения — как собственно поведенческих, так и нейрональных, и на протяжении последних двух лет между ними строилось тесное академическое взаимодействие. В частности, были организованы гостевые презентации на научных семинарах, коллеги из Перми рецензировали ВКР студентов магистерской программы «Когнитивные науки и технологии: от нейрона к познанию».

Оксана Зинченко

«Питание — одна из базовых потребностей человека, однако нейроэкономические механизмы, лежащие в основе процессов выбора продуктов и определения готовности индивида за них платить, остаются малоизученными. На этот процесс влияет множество факторов, включая органолептические свойства продуктов, индивидуальные особенности человека, а также различные информационные и социальные факторы, например информация об органическом происхождении ингредиентов или экологичности упаковки», — рассказывает Оксана Зинченко.

По ее оценке, для эффективного воздействия на пищевое потребительское поведение (например, с целью уменьшения потребления вредных продуктов питания) необходимо понимать, какой вклад и на каком этапе может вносить каждый из этих факторов в процесс выбора продуктов питания и какие структуры головного мозга человека задействованы в принятии соответствующих решений. Нейроэкономическая теория утверждает, что в процессе выбора человек стремится максимизировать субъективную ожидаемую полезность, однако до сих пор открыт вопрос о том, как соотносятся между собой гедонистическая составляющая еды и наши представления о ее полезных/вредных биологических свойствах.

Коллективы из московской и пермской Вышки приступают к реализации серии исследований с опорой на нейроэкономическую теорию для изучения данной проблематики. В рамках распределенного подразделения запланирована подготовка совместных публикаций, доклады на конференциях, предоставление доступа к оборудованию, программному обеспечению и базам данных, а также совместные семинары и иные мероприятия по тематике проекта.

Предусмотрено изучение нейрональных коррелятов различных факторов (органолептических, индивидуальных, информационных), влияющих на пищевое потребительское поведение, и определение их вклада в готовность платить. По мнению авторов, эти аспекты в перспективе можно будет использовать как в прикладных целях, так и для формирования стратегий информирования.

«Нейроанатомические корреляты языка»

Это проект Центра языка и мозга НИУ ВШЭ — Москва (руководитель проекта — Ольга Драгой) и Центра языка и мозга НИУ ВШЭ — Нижний Новгород (руководитель проекта — Мария Худякова). Он посвящен изучению нейроанатомических коррелятов языка в условиях нейрохирургической операции. Центры укомплектованы необходимым оборудованием, работа исследователей поддержана клиническими базами в обоих городах.

Ольга Драгой

«Удаление некоторых патологий мозга, например опухолей или очагов фармакорезистентной эпилепсии, сопряжено с потенциальной возможностью повредить те отделы, за счет которых реализуется речевая функция. Поэтому золотым стандартом современной нейрохирургии является картирование речи и других когнитивных функций во время операций в сознании. Хирург стимулирует отдельные участки головного мозга, а в это время мы, нейролингвисты или нейропсихологи, предъявляем задания пациенту. Если стимуляция совпадает по времени с остановкой речи или другим кратковременным когнитивным расстройством, данный участок мозга у пациента критичен для реализации этой функции», — рассказывает Ольга Драгой.

В проекте в значительной степени задействована структурная нейровизуализация. Точки, соответствующие функционально значимым зонам, которые выявлены во время операции, исследователи накладывают на МРТ пациентов, а затем формируют групповые карты. Эти карты позволяют определить, какие задания эффективно использовать для каких отделов головного мозга. Также по данным МРТ размечается локус резекции, чтобы сопоставить его топографию и объем с возможными речевыми изменениями после операции.

Исследователи из Москвы сосредоточатся на интракраниальной части исследования — разработают батарею интраоперационных тестов на различение фонем и понимание слов, создадут планшетное приложение. Программа будет предъявлять задания пациенту в автоматическом режиме, синхронизировать действия хирурга и нейролингвиста (нейропсихолога), а также фиксировать результаты.

Исследователи из Нижнего Новгорода, по словам Марии Худяковой, будут исследовать речь до и после операции по удалению опухоли мозга, сконцентрировавшись на формальном стандартизированном тестировании. Это позволит определить речевые профили пациентов до и после операции, а также прогресс их восстановления.

«В рамках проекта мы узнаем много нового об индивидуальной и атипичной карте речи в головном мозге, разовьем направление практической клинической лингвистики в России, усилим взаимодействие двух Центров языка и мозга НИУ ВШЭ. Благодаря созданному приложению проект можно будет масштабировать на многие клинические центры в России и, возможно, за рубежом», — подытоживает Ольга Драгой.

«Текст как Big Data: моделирование конвергентных процессов в языке и речи цифровыми методами»

Это проект Международной лаборатории языковой конвергенции, НИУ ВШЭ — Москва (руководитель проекта — Георгий Мороз), и научного коллектива под руководством Татьяны Шерстиновой, НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург. В числе основных участников проекта также Борис Орехов (Москва) и Анастасия Колмогорова (Санкт-Петербург). Всех их объединяет интерес к компьютерной лингвистике и Digital Humanities, за каждым стоит коллектив исследователей и студентов, увлеченных наукой и связывающих с ней свое будущее.

Московская лаборатория занимается в первую очередь устной речью, разработкой инструментов для ее исследования, моделированием процессов взаимовлияния разных языков. Накоплен опыт полевой работы, сбора и обработки аутентичного звукового материала, создания на его основе баз данных. В Санкт-Петербургской школе гуманитарных наук и искусств НИУ ВШЭ проводятся междисциплинарные исследования литературных текстов и повседневной речи на базе разработанных своими силами корпусов с привлечением современных технологий автоматической обработки текста и мультимедийных данных.

Георгий Мороз

Совместный проект московские и питерские лингвисты реализуют впервые. «Благодаря новым цифровым инструментам в обществе, с одной стороны, остается большой текстовый след, а с другой — появляется возможность быстро обрабатывать большие коллекции устной и письменной речи. Основная идея проекта в том, чтобы использовать доступные для обработки инструментами искусственного интеллекта большие текстовые данные, генерируемые разными группами носителей языка в разных ситуациях, как источник данных для моделирования процессов, происходящих сейчас в языке (языках) и обществе», — поясняет Георгий Мороз.

Татьяна Шерстинова

Целью проекта является моделирование соотнесенности различных речевых регистров на материале больших текстовых данных (повседневной устной речи, коммуникации в социальных сетях, текстов художественной литературы, корпуса субтитров к кинофильмам и сериалам). «Такая масштабная цель не могла быть поставлена на предыдущих этапах развития лингвистической науки, ведь только сейчас в доступе у исследователей оказались достаточные по объему коллекции текстов разной жанровой природы. Одновременно в распоряжении лингвистов и специалистов по искусственному интеллекту появились выдающие качественный результат нейросетевые архитектуры», — добавляет Татьяна Шерстинова.

В планах исследователей — создание филологических и лингвистических ресурсов, проведение совместных научных мероприятий, поездки в лингвистические экспедиции, полевая работа по сбору устного речевого материала, написание статей и другое. Своим научным кредо они называют «интерес к текстам в цифровой реальности, взаимную эмпатию и общие цели на три года».

В числе планируемых результатов — апробация современных компьютерных методов обработки больших данных к большим объемам информации, создание электронных ресурсов, на базе которых будут моделироваться конвергентные процессы, наблюдаемые на разных лингвистических уровнях между текстами разных жанров и разных социоречевых сфер. Проект позволит приблизиться к решению актуальных задач обработки и порождения текста, которые современные системы искусственного интеллекта еще не в состоянии выполнить.

«Развитие аналитических и численных методов исследования многомерных динамических систем»

Проект реализуется Международной лабораторией динамических систем и приложений, НИУ ВШЭ — Нижний Новгород (руководитель проекта — Алексей Казаков), и научным коллективом под руководством Марии Беловой, НИУ ВШЭ — Москва. Его основная задача — развитие новых аналитических и численных методов интегрирования, важных с прикладной точки зрения классов дифференциальных уравнений, к которым не применимы или ограниченно применимы известные методы.

Алексей Казаков

«Идея написать совместную заявку возникла спонтанно. Готовясь к защите докторской диссертации в диссовете по инженерным наукам и прикладной математике, я познакомился с коллегами из МИЭМ. Мы поняли, что в общем-то решаем схожие задачи, но применяем для этого совершенно разные подходы. Мы подумали, что было бы неплохо объединить усилия, и тут Вышка объявила конкурс проектов по сотрудничеству групп из различных кампусов. Мария предложила мне поучаствовать», — рассказывает Алексей Казаков.

С нижегородской стороны костяк коллектива, помимо руководителя, составили профессор Сергей Гонченко, ученик знаменитого нижегородского математика Л.П. Шильникова, выдающийся специалист в области качественных методов исследования динамических систем, и Наталия Станкевич, один из ведущих специалистов в области применения численных методов для исследования динамических систем.

В московской Вышке, наряду с Марией Беловой, в реализацию проекта включились такие специалисты в области применения аналитических методов исследования динамических систем, как Дмитрий Синельщиков и Сергей Аксенов, доценты МИЭМ. И московские, и нижегородские коллеги пригласили в проект своих учеников — студентов и аспирантов.

«Многие процессы и явления окружающего мира можно описать с помощью динамических систем. Математически динамические системы часто представляют собой дифференциальные уравнения и, возможно, набор некоторых дополнительных условий. Математики называют процесс решения дифференциального уравнения интегрированием, а уравнения, все решения которых можно описать математическим языком, — интегрируемыми», — поясняют руководители проекта.

Чтобы получить информацию о процессе, который описывается дифференциальными уравнениями, неинтегрируемыми известными методами, можно пойти тремя путями.

Аналитический подход предполагает разработку методов, позволяющих получить решения явными формулами, в которых фигурируют известные функции, и эти методы для сложных дифференциальных уравнений могут давать только некоторые решения. В рамках асимптотического подхода происходит или упрощение уравнения, или упрощение решений, и исследователи получают приближенные формулы для решений, которые хорошо описывают нелинейные процессы при выполнении определенных ограничений. Численный подход основан на применении численного моделирования, и одна из задач проекта связана с развитием численных методов для исследования многомерных динамических систем.

Результаты проекта планируется публиковать в ведущих журналах, апробировать на всероссийских и международных конференциях. Предполагается, что по его итогам будут защищены две кандидатские и две докторские диссертации.