Космический ДРАКОН. Как заброшенный проект Роскосмоса подарил язык литовской медицине

Дата: 05 августа 2019 в 18:17 Категория: Здоровье


Космический ДРАКОН. Как заброшенный проект Роскосмоса подарил язык литовской медицине

«Переходим к искусственной вентиляции легких! — девушка лет 20 отрывается от планшета, переводя взгляд на неподвижно лежащего перед ней мужчину. — Начали!»

На лицо пострадавшего мгновенно ложится кислородная маска. Груша приходит в движение.

«Раз... Два... Три...» — с каждым нажимом в грудь пациента устремляется живительная струйка воздуха.

«Раз... Два... Три...» — будто в такт манипуляциям врачей на стене медицинского центра нервно тикают часы. Когда речь заходит о спасении жизни, счет всегда идет на секунды.

...«У вас это первые роды?» — вдруг раздается сбоку: там, на расстоянии буквально нескольких метров, на полу лежит еще одна пациентка. Получив утвердительный ответ, мужчина помечает его на экране планшета — и тот подсвечивает следующий пункт алгоритма.

Мы в симуляционном классе Гибридной лаборатории клиник Литовского университета здравоохранения в Каунасе. Здесь обучают навыкам экстренной медицины: от оказания первой помощи при травмах до приема сложных родов и проведения эндоскопических операций.

Однако, в отличие от традиционных медицинских курсов, тут нет преподавателей или инструкторов. Студенты отрабатывают медицинские навыки самостоятельно, в тройках: один оказывает помощь, другой ее оценивает, третий («пациент») просто наблюдает за процессом со стороны. Затем они меняются ролями — и все повторяется заново.

Инструктора заменяет планшет с подробным пошаговым алгоритмом, написанным на языке ДРАКОН, который позволяет «автоматизировать» обучение, максимально просто и понятно описав любой, даже самый сложный процесс. Так, чтобы исключить возможность путаницы — и, соответственно, врачебных ошибок.

Гибридное обучение с использованием драконных алгоритмов произвело настоящую революцию в медицинском образовании. На Всемирной выставке систем экстренной врачебной помощи в 2017 году литовская методика была представлена в номинации «инновация года».

И вот тут начинается самое интересное. Дело в том, что ДРАКОН — отнюдь не собственное изобретение литовских медиков, а наследие еще советской космической программы, ее побочный продукт. И изначально разрабатывался он совсем не для медицинских алгоритмов, а как язык программирования для бортового компьютера орбитального корабля «Буран».

Но — обо всем по порядку.

Космическая программа «Энергия — Буран» должна была стать достойным ответом Советского Союза американскому проекту «Спейс шаттл». Предполагалось, что «Буран» будет кораблем многоразового использования (челноком), чтобы доставлять космонавтов и грузы на орбиту и возвращать их обратно.

В середине 1980-х над масштабным проектом трудилось столько различных организаций, что возникла необходимость в специальном техническом языке, на котором разработчики могли бы общаться друг с другом.

Так появился язык ФЛОКС — Формализованное Логическое Описание Команд и Сигналов. Именно он лег в основу программного обеспечения бортового компьютера БИСЕР-4, который выводил советский челнок на орбиту. Свой первый полет «Буран» совершил в 1988 году, в беспилотном режиме, — и благополучно вернулся на Землю.

Это был безусловный триумф советской космонавтики, однако продлился он недолго. Хотя корабль и был рассчитан примерно на 100 запусков, вскоре из-за распада Советского Союза и последовавшего экономического кризиса программу заморозили, а в 1993 году и вовсе закрыли.

Первый полет «Бурана» оказался последним.

Тем не менее автор ФЛОКСа, сотрудник «Роскосмоса» Владимир Паронджанов, продолжил работу над новым перспективным языком в рамках других проектов. А вскоре придумал своему детищу более подходящее и звучное название: ДРАКОН.

«ДРАКОН» расшифровывается как Дружелюбный Русский Алгоритмический язык, Который Обеспечивает Наглядность», — объясняет Паронджанов. — Причем слово «русский» здесь означает только то, что он сделан в России. Потому что, какой язык используется на самом деле — русский, английский или еще какой, — не играет никакой роли».

Сейчас Паронджанову уже 80 лет. 58 из них он проработал в космической отрасли — на пенсию вышел только осенью прошлого года. За последние три десятилетия на созданном им визуальном языке ДРАКОН выросло немало проектов «Роскосмоса».

В конце 90-х с помощью ДРАКОНа был создан плавучий космодром «Морской старт» — совместный проект России, США, Украины и Норвегии. Тот же язык использовался, в частности, при разработке ракеты-носителя тяжелого класса «Протон-М» и разгонного блока космических аппаратов «Фрегат».

В отличие от большинства языков программирования, понятных только компьютерам (набор команд автоматически переводится в машинный код и обрабатывается процессором) и людям со специальным образованием, ДРАКОН изначально разрабатывался именно как визуальный алгоритмический язык, для наглядного объяснения.

Самой его целью было максимально точно описать последовательность действий, необходимых для решения задачи, и передать человеку информацию о процессе, с которым тот никогда раньше не сталкивался.

Именно поэтому драконный алгоритм так не похож на обычный машинный код и на вид напоминает обычную блок-схему.

Это, по большому счету, и есть блок-схема — диаграмма, которая раскладывает процесс на составные части и превращает его в алгоритм. Каждый шаг изображен в виде блока определенной формы (она зависит от вариантов дальнейших действий), а между собой они соединены линиями, которые указывают направление последовательности.

Превратить такой графический алгоритм в компьютерную программу не составляет никакого труда: достаточно заменить описание каждого шага в блоках инструкциями на любом языке программирования. Но тогда схема потеряет свои главные качества — понятность и наглядность.

Методик составления графических алгоритмов в мире множество — понятно, что разбивать процесс на части и указывать последовательность шагов придумали далеко не только в Роскосмосе. Есть даже утвержденный в 1985 году международный стандарт.

Впрочем, по словам Паронджанова, язык ДРАКОН «превосходит по качеству любые другие графические аналоги».

«В международном стандарте блок-схем алгоритмов есть ряд важных недостатков, — объясняет разработчик. — Там слишком многое разрешено, отсутствует строгая формализация. Этот стандарт допускает хаотическое изображение алгоритма — схема получается запутанной. ДРАКОН же вводит жесткую формализацию, опираясь на принципы когнитивной эргономики».

Это значит, что он максимально приближает графическое изображение алгоритма к нашей системе мышления — учитывает особенности восприятия, запоминания и воспроизведения информации. Например, там категорически запрещено пересечение линий — это исключает возможность разночтений и сводит к минимуму возможность ошибки.

«Этот язык устраняет хаос и превращает его в порядок, — уверен разработчик. — Он более удобен. Он превращает сложное в простое».

С такой оценкой в целом согласен доцент департамента информатики ВШЭ-Санкт-Петербург Тимофей Брыксин — хоть и с важной оговоркой: по его словам, «говорить о какой-либо научности этого языка сложно».

Тем не менее, когда несколько лет назад вместе со своими коллегами с кафедры системного программирования СПбГУ Брыксин занимался изучением и разработкой графических языков для визуального моделирования, некоторые удачные элементы разработчики напрямую заимствовали из ДРАКОНа.

«ДРАКОН — это попытка добавить эргономичность в классические блок-схемы, — объясняет он. — То есть это набор правил, как составлять блок-схемы так, чтобы алгоритм был представлен более понятным и удобным для работы образом. По большому счёту, это практическая реализация и дальнейшее развитие идей Эдсгера Дейкстры».

«Кроме ДРАКОНа, я таких попыток больше не знаю, — признается эксперт, — как применительно к блок-схемам, так и вообще к каким-либо другим диаграммным языкам (не считая работы нашей группы лет 5-7 назад)».

Авторы написанных на ДРАКОНе учебников — в самых разных областях — также утверждают: алгоритмический язык Паронджанова позволяет изложить материал в максимально доступной форме. А заодно позволяет «отжать всю воду», оставив только самый минимум, необходимый для описания процесса. За счет этого объем учебных пособий сокращается даже не в десятки, а в сотни раз.

В предисловии к одному из таких учебников, по стратегическому планированию, автор пишет, что использование визуализации Паронджанова помогло ей ужать тысячи листов описательной документации до брошюры толщиной в несколько десятков страниц.

За три десятилетия работы над ДРАКОНом Владимир Паронджанов попутно написал полтора десятка научно-популярных книг на стыке информатики, управления и психологии — о том, как можно использовать его визуальный язык для лучшего запоминания материала.

Одну из таких книг, «Как улучшить работу ума», совершенно случайно купил в начале 2000-х в Москве литовский бизнесмен Альгирдас Каралюс. Так он узнал о существовании языка ДРАКОН — и ему в голову пришла блестящая бизнес-идея: применить этот язык для автономного обучения студентов.

«У меня в домашней библиотеке около 4000 книг, но ни одна из них не произвела на меня такого впечатления, как книга Паронджанова, — вспоминает бизнесмен. — Она стала тем самым недостающим звеном, которого мне так не хватало. Это была настоящая революция в образовании. Я понял, что эта идея должна обойти весь мир».

Врач по образованию, Каралюс в первую очередь подумал о том, насколько эффективными могут быть простые и понятные графические алгоритмы в обучении медицинским навыкам. И рассказал о книге своему другу, специалисту по неотложной медицине Паулюсу Добожинскасу.

Вместе с коллегами Добожинскас начал писать на ДРАКОНе стандартизованные клинические алгоритмы для медиков, привлекая к этой работе лучших ученых и лучших врачей Литвы.

«Дело в том, что раньше в медицине алгоритмы писались как придется, — объясняет профессор. — Просто делались какие-то блок-схемы, а какого-то единого принципа — как и что нужно писать — попросту не было. А когда мы начали работать с языком ДРАКОН, мы поняли, что он позволяет очень легко описать сложные процессы — так, чтобы они стали понятны для совершенно незнакомых с ними людей».

«Если перед литовскими коллегами стояла задача выбрать графический язык для наглядного представления алгоритмов, они сделали вполне понятный выбор, — соглашается Тимофей Брыксин. — Тут большую роль начинают играть уже вопросы вкуса и личных предпочтений, но мне ДРАКОН видится вполне конкурентоспособным в этой нише».

Понемногу новые клинические алгоритмы дополняли друг друга и складывались в целые учебные пособия для студентов-медиков. Так появились учебники «Травма», «Неотложная медицинская помощь», «Специализированная реанимация новорожденного» и другие — в том числе и на русском языке. Каждый из них открывается статьей Альгирдаса Каралюса «Как читать алгоритмы».

Когда спустя несколько лет литовцы привезли эти учебники в Москву и подарили их ничего не подозревавшему Паронджанову, тот пришел в полный восторг.

«Это был язык ДРАКОН — тот самый ракетно-космический язык, который я и создал, работая в Роскосмосе, — но они приспособили его для медицинских целей!» — восхищается изобретатель.

Проанализировав работу литовских медиков, Паронджанов написал на ее основе еще одну книгу, под названием «Почему врачи убивают и калечат пациентов, или Зачем врачу блок-схемы алгоритмов?»

Сейчас Добожинскас возглавляет в Каунасе медицинский Центр исследования кризисов и инновационную Гибридную лабораторию, где учатся студенты из разных стран.

Гибридной она называется потому, что объединяет два метода обучения: студенты учатся онлайн, но отрабатывают навыки руками в симуляционном классе, тренируя мышечную память.

Симуляционное обучение на манекенах гораздо эффективнее интернет-курсов, но заодно намного сложнее и дороже, так как требует наличия проводящего тренинг инструктора. ДРАКОН помог решить эту проблему.

«Драконный алгоритм помог нам удалить инструктора из симуляционного класса, так как все действия — пошагово — расписаны в процессе, — объясняет Добожинскас. — И студент, приходя в симуляционный класс, может весь процесс проводить самостоятельно — без активного участия инструктора».

А это значит, что студенты могут отрабатывать навыки медицинской помощи в любое время — не подстраиваясь под тренера и даже без поправки на часовые пояса. В классе ведется видеозапись, и преподаватель отсматривает только итоговый, «экзаменационный» вариант — тоже тогда, когда ему или ей удобно.

Литовцы отмечают: помимо того что ДРАКОН существенно повышает скорость обучения, он еще и делает его невероятно эффективным — по сравнению с обычными курсами.

«Если при традиционном обучении только 3% студентов достигают мастерства и еще 17% приобретают какие-то навыки (а 80%, к сожалению, так и не овладевают успешно никакими навыками), то при драконном обучении мы можем обеспечить 97-процентное достижение результата», — уверяет Каралюс.

Он даже создал международную академию языка ДРАКОН, чтобы алгоритмы Паронджанова можно было применять в обучении любым другим практическим навыкам.

«Каждый человек просто обязан обучиться алгоритмическому мышлению, — уверен литовский бизнесмен, — потому что в XXI веке алгоритмическое мышление — это просто вторая грамотность».

Почти все книги Паронджанова доступны в интернете, большинство из них можно скачать бесплатно.

Тэги новости: Здоровье
Поделитесь новостью с друзьями