«Наша математика — для далеко идущего ума»

Анна Преснова занимается теорией автоматического управления — разделом науки, позволяющим решать глобальные задачи. В интервью проекту «Молодые ученые Вышки» она рассказала о том, почему мечтает о прикладных результатах, об энергии от преподавания и важном вопросе к основоположнику теории устойчивости Александру Ляпунову.

Почему я решила заниматься наукой

Так получилось. На пятом курсе я родила дочку, и преподаватель, который вел у меня в МГУ диплом, Валерий Николаевич Афанасьев предложил пойти учиться к нему в аспирантуру. Он очень приятный человек, с ним интересно работать. И я согласилась. Тем более что я понимала, что не могу сейчас пойти работать в офис. Выбор был простой — либо сидеть в декрете и ничего не делать, либо решать задачки под руководством профессора, который готов был принять меня с моим графиком. Валерий Николаевич работал в МИЭМ, который к тому времени уже присоединился к Вышке, и он предложил поступать в аспирантуру именно туда. Я согласилась и не пожалела.

Что я изучаю

Мое направление — теория автоматического управления. Эта наука занимается построением функций, контролирующих любой процесс. Например, нам нужно запустить на Марс беспилотный космический аппарат. Соответственно, он должен стартовать, отцепить модули, выйти на орбиту, не сбиться с траектории и сесть на поверхность Марса. Это полностью автоматизированная система, и функция, которая управляет полетом, строится именно в рамках теории управления.

Она же нужна для того, чтобы контролировать траекторию движения квадрокоптера. Это объект, у которого есть скорость, координаты в пространстве, углы ориентации, на него действуют сопротивление ветра и сила тяжести, у него есть инерционные свойства. А кроме естественных сил, которые возникают, как только мы его запустили, мы принудительно навязываем ему свою силу с помощью функции, которая на него воздействует. Функция контролирует и поддерживает необходимую нам высоту, скорость, проверяет, не находится ли объект близко к преграде, и если да, командует ему отодвинуться.

Другой пример — производство микросхем. Это процесс автоматический, и он как раз подразумевает использование теории автоматического управления. Чтобы их паять, искусственный интеллект не нужен. Но, к сожалению, в России наша наука сейчас не на пике своей популярности. Это связано с отсутствием производств. Да и в мире до сих пор 80% автоматических процессов работают на основе ПИД-регуляторов, сделанных в 1960–1970-е годы, и менять их рискованно и затратно.

О масштабе задач

Теория автоматического управления — это серьезная математика: нужно изучать функциональный анализ, вариационное исчисление, методы оптимизации, теорию устойчивости и саму теорию управления. Я как академический руководитель бакалавриата понимаю, что и четырех лет на ее освоение мало. Поэтому нет ничего удивительного в том, что у молодежи сейчас популярнее та математика, где результат можно получить быстрее, —  машинное обучение, искусственный интеллект.

Но и задачи, которые с ее помощью решаются, гораздо проще. А наша математика — для далеко идущего ума, для амбициозных людей. Например, аэрокосмическая компания SpaceX Илона Маска разрабатывает многоразовые ракеты, которые могут садиться на плавучие платформы. Их системы с двух сторон автоматизированы с помощью нашей теории. Согласитесь, это масштабнее, чем музыка, написанная искусственным интеллектом.

Но поскольку в России от промышленности запросов сейчас нет, область уходит в математические исследования и пытается решать прикладные задачи только на уровне моделирования. То есть в реальности проверить, работает ли управляющая функция, которую ты смоделировал, очень сложно.

Но иногда все-таки можно — мы у себя в лаборатории используем для этого маленьких роботов, которых печатаем на 3D-принтере. Естественно, они получаются немножко кривенькие, что-то у них не симметрично, но это и хорошо, потому что функция должна это учитывать. Ведь эти погрешности есть и в жизни, скажем, никогда нельзя полностью предугадать силу ветра, действующую на квадрокоптер. И на маленьких роботах мы проверяем, может ли он доехать куда надо или заставить ровно стоять гироскутер.

О чем были мои научные работы

Мои научные работы, пока я училась в аспирантуре, были связаны с медициной. Сначала я занималась написанием управляющих воздействий для того, чтобы правильно подавать больным сахарным диабетом первого типа инсулин в кровь.

Эта проблема до сих пор есть у нас в стране. Для тех, кто болеет сахарным диабетом первого типа, не существует единого датчика, который одновременно забирал бы у них кровь, измерял в ней сахар, сам рассчитывал бы дозу инсулина и сам бы ее вкалывал.

При этом, к сожалению, сахарным диабетом первого типа часто болеют маленькие дети, которые сами не могут оценить свое состояние. Их страшно оставить в садике, приходится постоянно контролировать, сколько углеводов он съел, проверять сначала кровь на сахар, потом вкалывать посчитанную дозу инсулина. Конечно, хотелось бы, чтобы это делалось автоматически.

Я в аспирантские годы была романтиком, верила, что все, что мы делаем в науке, может быть доведено до производства. Но тогда я еще не понимала, что я-то пишу математику, а кто-то это должен будет спаять, засунуть в пластмассу, провести медэкспертизу. До реализации, конечно, дело не дошло, но я была счастлива узнать, что в Израиле сделали подобный аппарат.

Вторая моя задача касалась лечения ВИЧ-больных, на ней я уже защищала диссертацию. Известно, что препараты антиретровирусной терапии при нормальном приеме обеспечивают человеку с ВИЧ такой же срок жизни, как и у людей без ВИЧ.

Но сейчас эта терапия назначается навскидку: назначаешь лечение и смотришь, как оно действует. Мы же строили управляющую функцию, которая прописывала бы оптимальную долгосрочную терапию с опорой на данные — изначальный уровень в крови вируса, T-хелперов, T-киллеров, других клеток, связанных с иммунной системой. Но это тоже осталось только на уровне моделирования, и можно только мечтать, что когда-нибудь твою функцию применят в больнице хотя бы в рамках эксперимента.

О чем я мечтаю

О том, чтобы у нашей работы появилось прикладное измерение. Сейчас мы занимаемся чистой математикой, никакой прикладной задачи за этим не стоит. Ищем новые алгоритмы, новые методы, чтобы решать задачи, которые были не решены. Когда мы строим управляющее воздействие, мы знаем конечный результат, но траекторию-то мы не знаем. Поэтому там очень много математических задачек.

Если бы я не стала ученым

Когда-то я мечтала работать в корпорации, сидеть в офисе и быть человеком, который принимает решения. В принципе я почти все это реализовала. Я работаю в классном институте с мировым именем. Я не сижу в офисе, но это как раз гораздо лучше, в этом я ошибалась. А еще я стала академическим руководителем, так что можно наслаждаться, принимая решения, как я и хотела. А еще я в детстве мечтала быть учителем — и теперь преподаю.

С кем из ученых я бы хотела встретиться и о чем спросить

С двумя Ляпуновыми — Александром Михайловичем и Алексеем Андреевичем. Они оба представители огромного клана ученых и деятелей культуры. Александр Михайлович родился в 1857 году, он считается основоположником теории устойчивости. Алексей Андреевич, 1911 года рождения, был основателем кибернетики в Советском Союзе, имел доступ к первой огромной вычислительной машине, занимался переложением математического языка на язык программирования.

Интересное совпадение — оба прожили всего 61 год. Мой вопрос Александру Михайловичу был бы связан именно с этим: он застрелился, когда у него умерла от туберкулеза жена. Я бы очень хотела узнать, что она для него значила, кем была и как она смогла стать для него важнее науки. Он столького достиг, мог еще столько сделать, но любовь для него оказалась важнее карьеры.

Ведь сколько было ученых, для которых наука была превыше всего. У кого-то не было семьи, Эйнштейн носил кожаный пиджак, чтобы не тратить время на глажку, люди готовы были запирать себя в закрытых наукоградах. А таких историй я больше не знаю.

Как выглядит мой обычный день

У меня двое детей. С утра я должна всех накормить, собрать и отправить в школу и в садик, рассказать, как важно, чтобы мама работала, иначе она не купит конфеты и шоколадки, а вы тоже идете на работу, и это обязательно нужно.

Потом все уходят, и я остаюсь со своей жизнью и делами. Я люблю детей, я понимаю, что дети — это прекрасно, они, к сожалению, вырастают, надо этим наслаждаться, но я не могу, мне нужно всегда быть при работе.

С первой дочкой у меня не было академотпуска и декрета. Я родила в декабре и сразу пошла сдавать сессию в МГУ. Со второй дочкой тоже — в июне я еще вела занятия, родила в августе, а в сентябре снова пришла на пары. Подстраивала режим, мой папа гулял с коляской, пока я учила студентов. А когда дочке исполнился год и три месяца, меня назначили академическом руководителем, и я благодарна своему начальнику, что мне выпала такая честь.

Студенты меня всегда любили и любят, я с ними на одной волне, и мне кажется, у нас с ними все очень ладится, я получаю от них очень много энергии, которая мне помогает перетерпеть все детские истерики, связанные, например, с выбором гардероба. Я долго могу стоять и ждать, когда грязные колготки с ромашками отпадут от сердца и чистые колготки с зайчиками покажутся нормальными, мне хватает на это сил, потому что я понимаю, что на этом мир не кончается.

Днем я езжу в университет либо работаю из дома. Обязательно хожу на тренировки два раза в неделю, стараюсь не пропускать, чтобы быть в тонусе. А вечером я уже опять мама.

Бывает ли у меня выгорание

Бывает — и это связано опять же с отсутствием прикладного результата. Когда задачка снова откатывается на базовый уровень математики, до моделирования еще далеко, и нужно все отладить и выверить, это очень выматывает. А самое обидное, что когда ты из этого выключаешься хотя бы на пару дней, ты теряешь волну, тебе опять сложно въехать, и приходится иногда не ложиться спать, чтобы закончить свою мысль.

Когда у меня был один ребенок, не ложиться спать было нормой. Зато у меня был огромный рабочий день. Я забирала дочку из садика, отводила на тренировку — и опять за компьютер: моделируешь, вылизываешь. В шесть утра варила кашу, пила чай, в 7 утра будила ребенка, чтобы вести в сад. Потом утренний созвон с профессором — обсудить результаты. И тогда, когда я понимала, что результат получен и зафиксирован, я могла днем прикорнуть после обеда на пару часиков. На здоровье этот график сказывался страшно, было тяжело. Но по-другому не получалось.

В принципе выгорание у всех происходит, это норма для любой профессии. Для меня главный способ с ним бороться — ставить перед собой более реальные цели. Обычно после выгорания кажется, что ты сильно откатился назад и не наверстаешь. И тут нужно двигаться шаг за шагом и никогда не забывать, что это не ты такой плохой, это твои завышенные требования. На самом деле ты ведь много чего сделал. И в целом-то все неплохо.

Что я недавно прочитала

Мне очень понравилась книга Айн Рэнд «Мы, живые». Послереволюционная Россия, голод в Петрограде, масло по талонам. Дворянские квартиры делятся на коммуналки, туда заезжают люди, которым плевать на лепнину. И на этом фоне разворачивается история любви девушки из богатой, но уже разоренной семьи и молодого человека — бывшего аристократа.

Что я смотрю

YouTube-проект Сергея Минаева «Уроки истории». Я к нему очень хорошо отношусь, он многосторонний, образованный человек. В студенчестве я читала его книги, а сейчас заполняю пробелы в истории — слушаю то про ГДР и ФРГ, то про экономическую историю или о том, откуда взялись табак, кофе, картошка и водка.

Совет тем, кто выбирает путь молодого ученого

Идти преподавать. Конечно, иногда это тяжело, студенты чувствуют маленькую разницу в возрасте и начинают такого преподавателя прессовать, но если ты уверен в себе, компетентен, то это огромная эмоциональная подпитка.

Ты взлетаешь, потому что чувствуешь, что ты можешь будущему поколению что-то дать. Ты управляешь коллективом, и пусть это даже небольшая группа, но эта власть тебе дана, а на работе тебе, может быть, никогда не выпадет такого. Когда к тебе тянутся, тебя спрашивают, когда ждут от тебя ответа, это ни с чем не сравнимое чувство.

Это, опять же, подстегивает себя к саморазвитию, и получается замкнутый круг: ты развиваешься, становишься умнее и интереснее, все от тебя в еще большем восторге, и ты сильнее чувствуешь потребность кому-то что-то интересное рассказать. Я всегда живу с таким чувством, поэтому студенты меня всегда очень любят, у нас каждый семинар — праздник. И им я всегда повторяю, что надо не покладая рук заниматься собой, чтобы быть классным, нужным и интересным.

Мое любимое место в Москве

Район Новокузнецкой, Третьяковской, Полянки. Я люблю ходить пешком до Красной площади через Большой Москворецкий мост или через Большой Каменный — до храма Христа Спасителя. Когда не жарко, я приезжаю в центр, выхожу и просто гуляю.