Космический ДРАКОН. Как заброшенный проект "Роскосмоса" подарил язык литовской медицине

  • 5 августа 2019
Media playback is unsupported on your device
Как забытый язык программирования из СССР стали использовать в Литве

"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.

Правообладатель иллюстрации HybridLab

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.

Правообладатель иллюстрации Getty Images
Image caption "Буран" на старте

Дружелюбный алгоритм

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.

Правообладатель иллюстрации AFP

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".

Image caption Владимир Паронджанов написал о ДРАКОНе полтора десятка книг

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".

Превратить сложное в простое

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.

Правообладатель иллюстрации V.Paronjanov

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.

"Это революция"

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".

Image caption Паулюс Добожинскас с коллегами написал на ДРАКОНе несколько учебников

"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?"

"Вторая грамотность"

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.

Правообладатель иллюстрации HybridLab

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.

Image caption Альгирдас Каралюс говорит, что ДРАКОН изменил его жизнь

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.