Майкл Массимино - Астронавт. Необычайное путешествие в поисках тайн Вселенной

Решив, что мне нужна докторская степень, я должен был определиться, чему будет посвящена моя работа. Я знал, что не хочу заниматься инженерной механикой в чистом виде. Я хотел использовать ту работу по человеческому фактору, которой занимался под руководством Тома Шеридана. Меня интересовали роботы и системы управления: то, как роботы взаимодействуют с человеком-оператором и, конкретнее, как это происходит в космосе.

Заглавие диссертации, которое я предложил, звучало так: «Сенсорное замещение тактильной обратной связи при телеуправлении в космосе». На нормальном языке за этими словами скрывается проблема управления роботом при временно́й задержке. Когда вы своей рукой манипулируете каким-либо объектом, например поворачиваете рычаг или крутите ручку, вы можете почувствовать сопротивление органа управления. Это происходит мгновенно, и вы можете правильно отреагировать. Мозг сам знает, как интерпретировать эти сигналы, и усилие становится бо́льшим или меньшим. Но если вы манипулируете каким-либо объектом дистанционно, с помощью робота, — например, связываясь с марсоходом, — существует временна́я задержка между сигналом, который робот посылает вам, и командами, которые вы ему отдаете. Основываясь на неверной информации о том, что происходит на другом конце, вы можете передвигать объект слишком сильно или, напротив, недостаточно сильно. Очень скоро он станет неуправляемым, и вы начнете врезаться во все подряд. Это проблема тактильного отклика, тактильной обратной связи.

В те времена конструкторы роботов решали эту проблему следующим образом: у операторов был индикатор, который визуально показывал уровни отклика, примерно как спидометр показывает увеличение или уменьшение скорости. Проблема была в том, что операторам нужно было смотреть еще и на индикатор объекта, с которым они работали, а наличие лишнего экрана перед глазами нисколько не упрощает действия. У меня была идея — убрать этот индикатор и передавать необходимую информацию с помощью других органов чувств оператора: ощущений и слуха. Легкая вибрация на коже или звук будут показывать уровень и направление усилия и позволят вам правильно отреагировать.

Довольно круто, правда?

Чтобы изучить эту тему, я должен был работать на стыке трех дисциплин: инженерной механики, авиационно-космических систем и нейрофизиологии, которая должна была помочь понять когнитивные процессы в мозге. Том Шеридан согласился стать моим научным руководителем, и я нашел еще трех профессоров, составивших мой диссертационный совет: Ричарда Хелда, занимавшегося когнитивными процессами, Дэйва Эйкина, имевшего дело с авиационно-космическими системами, и Ната Дерлака, инженера-электротехника, работавшего с электроникой и человеческим восприятием.

Как соискатель докторской степени, начав свое исследование, я должен был сдать квалификационный экзамен. Он состоял из устной и письменной части, где проверялось знание основных инженерных дисциплин, и демонстрации того, как далеко я продвинулся со своим исследованием. Это был способ убедиться, что я могу успешно закончить работу, и проверить, соответствуют ли мои инженерные знания стандартам МТИ для получения докторской степени. Шеридан называл экзамен «контролем качества». Иначе говоря, институт просто не хотел, чтобы я слонялся, расходуя впустую время профессоров, если в итоге я ничего не сделаю.

Некоторые соискатели докторской степени сдавали квалификационный экзамен примерно через полгода после начала работы. Я рассудил, что мне, чтобы подготовиться, нужен как минимум год, поэтому запланировал экзамен на лето после первого года в докторантуре и принялся за работу. Мой проект был в значительной степени связан с наукой о когнитивных процессах мозга — с тем, как мозг обрабатывает сигналы, поступающие от органов чувств. Опыта в этой области у меня было меньше всего. Я записался на занятия по нейрофизиологии для аспирантов, и мне понадобилось всего две недели, чтобы понять, что я пришел не туда. Это были занятия, на которые в МТИ приезжали студенты-медики из Гарварда третьего года обучения. Мы собирали сливки с самой лучшей медицинской школы в стране. Преподаватель в первый же день предположил, что перед ним собрались медицинские гении. Так оно и было, за исключением меня. Я чувствовал себя так, будто находился на занятиях по английскому языку методом погружения для иностранных студентов — так мало я понимал из того, что происходило вокруг. Слова, которые преподаватель произносил и писал на доске, как я полагаю, были на латыни, но с таким же успехом это могло быть и эльфийское наречие из «Властелина колец». Поняв, что выбрал неверный путь, я бросил этот курс и принялся за нейрофизиологию для студентов-бакалавров. Там я тоже ничего не понимал, но по крайней мере все было по-английски.