Как супруги-ученые превратили здоровый образ жизни в математическую модель

Если физик умеет строить математические модели сложных систем, а нейроученый знает, как работает мозг, почему бы не применить эти знания к собственной жизни? Именно так подумали супруги Людмила и Дмитрий Демидовы — научные сотрудники одного из крупных российских исследовательских центров и, как они сами себя называют, «longevity-энтузиасты». Они превратили здоровый образ жизни в математическую модель, а затем — в семейный лайфстайл-протокол. Reminder поговорил с ними о том, как теория игр и анализ рисков помогают принимать повседневные решения — от выбора завтрака до планирования отпуска.

Q-оптимизация

Дмитрий говорит, что они с супругой никогда не были «классическими биохакерами» — ни в отношении тотального трекинга биомаркеров, ни в плане радикальных интервенций.

«У нас было похожее воспитание, отношение к здоровью с детства. Мы занимались спортом, старались правильно питаться, еще даже до знакомства друг с другом», — продолжает Людмила.

В 2022 году Дмитрий заметил первые признаки выгорания: «туман» в голове и сложности с концентрацией. Тогда ученый начал экспериментировать с привычками: полностью отказался от сладкого, стал принимать контрастный душ. Это помогло ему чувствовать себя лучше, а со временем из отдельных привычек сложилась целая система.

Ученые не стали подбирать чей-то готовый longevity-протокол — вместо этого они решили оптимизировать распорядок дня и жизни, используя подходы теории игр и теории принятия решений. Так родился проект, который они называют Q-оптимизацией (от life quality, а также по аналогии с методом машинного обучения Q-learning, обучение с подкреплением).

«Мы подумали: если мы умеем моделировать сложные системы в физике и нейронауках, почему бы не применить этот подход к себе? Сидели вместе, придумывали, рисовали схемы на доске. Много алгоритмов перепробовали», — вспоминает Дмитрий. 

На то, чтобы разработать, протестировать модель и адаптировать ее к жизни, в общей сложности ушло два с половиной года.

В чем суть системы

В науке, прежде чем решать задачу, нужно сформулировать, что ты ищешь, говорит Дмитрий. Исследователи предлагают представить качество и продолжительность жизни как целевую функцию Q, на которую влияют разные переменные. В их системе эта функция зависит от трех переменных в конкретный момент времени:

• h (health & happiness) — самочувствие, настроение, уровень энергии;
• m (mental fuel) — ментальная сфокусированность, «мыслетопливо» (термин коуча Максима Дорофеева), ясность ума;
• s (social bonds) — качество социальных связей, глубина отношений, чувство принадлежности.

Эти метрики коррелируют с результатами масштабного Гарвардского исследования. Его авторы за более чем 80 лет наблюдений выяснили, что счастье и долголетие определяются не только метриками здоровья — например, уровнем холестерина или VO2 max, — но и качеством наших социальных связей и способностью радоваться жизни здесь и сейчас.

Демидовы сформулировали задачу так: 

Чтобы решить эту задачу, ученые построили модель принятия решений, основанную на иерархических марковских процессах — многоуровневых вероятностных моделях, где общая задача разбивается на подзадачи. Модель учитывает, что каждое действие меняет вероятность состояний, в которых мы можем оказаться в будущем. «Такой подход естественным образом учитывает случайные события и наиболее полно отражает идею, что жизнь куда больше похожа на игру в покер, чем на шахматы», — говорит Дмитрий.

Как это работает

Демидовы предлагают представить типичное начало дня. Допустим, в момент пробуждения у вас есть выбор: полчаса проваляться в кровати со смартфоном, быстро проверить соцсети или пойти сделать зарядку. Каждое действие — это «переключатель» вероятностей.

Если вы выбираете зарядку, то с большой долей вероятности перейдете в состояние «бодр и заряжен». Если залипнете в соцсетях — скорее всего, окунетесь в «тревогу и стресс». Каждое последующее решение — например, контрастный душ или ванна, хлопья или скрембл с тофу, — снова смещает ваши переменные h, m и s.

Чтобы оценить, какие действия с какой вероятностью приводят к изменениям Q-функции, Людмила и Дмитрий несколько месяцев вели таблицы и отмечали, в ответ на какие типичные события меняются h, m и s. Переменные оценивали субъективно, по шкале от 1 до 10. «Уже на этом этапе появилось несколько важных инсайтов. Например, я недооценивал, насколько хорошо поднимает настроение короткая прогулка», — рассказывает Дмитрий. 

Дальше расчеты с помощью модели показали другой неожиданный результат: сауна после силовой тренировки значимо повышала вероятность глубокого сна в ту же ночь — связь, которую без систематического трекинга и модели сложно заметить.

Затем супруги разработали алгоритм, который перебирает все возможные последовательности действий для утра, дня и вечера, присваивая каждому сценарию итоговое изменение параметров Q-функции. Помимо этого они ввели систему тегов — «физическая активность», «здоровое питание», «качественный сон». Она помогает учитывать влияние решений на вероятность более редких событий — например, заболеваний или травм. Так появился первый уровень иерархии модели.

После этого супруги объединили блоки в единую систему. От частного перешли к общему: оптимальное утро, оптимальный день и оптимальный вечер складываются в недели, месяцы и годы. «Технически это означает, что мы запускаем поиск оптимальной стратегии не на уровне микроменеджмента типа „зарядка или телефон”, а на уровне „интенсивная неделя” или „восстановительный день”, где каждый вариант — готовая сборка действий с известной нам ценностью», — описывает Дмитрий.

Протокол позволяет накапливать лонгитюдные метрики и моделировать внезапно возникающие риски: например, то, как травма или болезнь повлияют на долгосрочную стратегию и как быстро можно вернуться на оптимальную траекторию. Такой подход позволяет Людмиле и Дмитрию получить конкретный ответ на вопрос, что делать дальше, если они выбрали какой-то неоптимальный вариант или случилось что-то непредвиденное.

«Мы не фокусируемся на том, чтобы делать все идеально, а всегда учитываем, что в течение дня можем столкнуться с неожиданными трудностями. Например, если заболел ребенок и нужно остаться дома, или у кого-то проблемы на работе», — рассказывает Людмила. 

Система задумана так, чтобы после случайного «срыва» в здоровых привычках было легко вернуться к рутине. «Например, плохой сон коррелирует с попаданием в непродуктивное состояние. Чуть-чуть не выспался, ментальная активность упала, и вечером уже не хочется тренироваться. Модель это учитывает и подсказывает оптимальную последовательность действий, то есть помогает расставить приоритеты», — объясняет Дмитрий.

Из каких элементов состоит Q-оптимизация

• Облачное хранилище. Результаты расчетов Q-оптимизации — оптимальное расписание на неделю или месяц, режим тренировок, планы на отпуск — Людмила и Дмитрий хранят в программе AnyType, в общем пространстве с синхронизацией. «Это наш второй мозг», — говорит Дмитрий. Там же находятся чек-листы для разных ситуаций, результаты анализов, заметки и рецепты вкусных и полезных блюд.
• Гаджеты. Для повседневного мониторинга супругам хватает довольно простого набора устройств. Это фитнес-браслеты — в основном для контроля качества сна, нагрудный датчик ЧСС (Polar) — для точного HRV и пульса на тренировках, датчик CO₂, влажности и температуры в спальне, а для очистки воздуха — увлажнитель с функцией мойки воздуха.
• Оптимизация сна. Больше всего внимания в системе уделяется сну. По словам ученых, их модель подбирает действия в течение дня, которые максимизируют вероятность качественного сна ночью. «Засыпаем мы в одно и то же время, около 11 вечера. В среднем не едим позже, чем за 4 часа до сна. Спим не менее 8 часов», — рассказывает Дмитрий. Осенью и зимой Демидовы используют лампу для светотерапии — «без нее циркадные ритмы в средней полосе быстро ломаются». Вечером перед сном включают в спальне неяркий красный свет, а для комфортного сна в поездках используют маску для сна и беруши, изготовленные на заказ.
• Утренний протокол. Он построен по системе сходящегося ряда — первыми идут действия, дающие наибольший результат. Протокол занимает около 20 минут и включает в себя стакан теплой воды, свет, дыхание из виньяса-йоги («вдох и выдох синхронизируются с движениями: на вдох расправляем грудную клетку и распрямляемся сами, а на выход — как бы скручиваемся»), динамическую разминку и нейротренинг, который включает упражнения на баланс и визуализацию предстоящего дня.
• Спорт. С помощью алгоритма Q-оптимизации авторы модели выстроили систему тренировок, подобрали подходящие упражнения и запланировали время на восстановление. Обычно в неделю они делают две силовые тренировки в зале (с посещением сауны), периодические пробежки, высокоинтенсивные тренировки для поддержания VO2 max.
• Питание. Ученые придерживаются средиземноморской диеты, употребляют мало соли, пьют воду, очищенную с помощью осмотического фильтра, тщательно подходят к выбору продуктов и почти не употребляют блюда с добавленным сахаром. Если нужно добрать белок, Людмила и Дмитрий добавляют в рацион протеиновые коктейли с казеиновым или сывороточным протеином, в зависимости от времени суток и ближайших тренировок.
• Добавки. Из добавок пьют таурин и L-теанин по утрам и магний перед сном, а также креатин (для тренировок и интенсивной когнитивной нагрузки) и бета-аланин для спорта. «Также добавкой можно считать кофе утром. Многие протоколы исключают кофеин, но употребление кофе коррелирует с ростом продолжительности жизни в большом числе исследований», — отмечает Дмитрий.
• Чекапы. Супруги составили такой график: общий медицинский осмотр — раз в год, общий анализ крови и осмотр у стоматолога — два раза в год, дополнительные исследования — при необходимости. Когда они обновляют медицинские данные, модель пересчитывает параметры долгосрочных рисков.
  

Несмотря на тщательно продуманную систему, Демидовы не стремятся соблюдать ее идеально. Если во время отпуска хочется съесть мороженое или стейк, они не считают это проблемой. По словам Людмилы, главное — быстро вернуться к привычному режиму.

Помимо этого муж и жена стараются как можно больше двигаться в течение дня: чаще ходят пешком и вместо лифта выбирают лестницу. Для снижения стресса используют дыхание по квадрату, короткие медитации и технику остановки внутреннего диалога. Летом обязательно пользуются солнцезащитным кремом, а выходя из дома, почти всегда берут с собой бутылку воды.

Три главных вывода

За время эксперимента Демидовы пересмотрели свое отношение не только к здоровью, но и к тому, как вообще стоит выстраивать повседневную жизнь. Вот выводы, которые они сделали.

1. Риск-менеджмент лучше идеальной системы. Гораздо лучше иметь неидеальную систему, которая дает преимущества от сна, спорта и питания и при этом устойчива к внезапным сбоям. Идеальный протокол, скорее всего, перестанет работать после первой бессонной ночи с ребенком или срочного дедлайна.
2. На систему нужно смотреть целиком. Попытки достичь до идеала в какой-то одной области — например, придумать идеальный график сна или идеальную систему питания — отнимают непропорционально много ресурсов и внимания и могут разрушить систему как целое. Лучше довести как можно больше важных аспектов до возможного максимума, а не один до 100%, страдая по пути.
3. Здоровый образ жизни проще поддерживать вместе. «Мы оптимизируем не личную Q-функцию для каждого, а совместную, — говорит Людмила. — Следим за режимом и здоровьем друг друга, но, что важнее, создаем „атмосферу”. Если один из нас в неоптимальном состоянии, второй это видит и помогает скорректировать нагрузку или просто дает поддержку. Это не слабость, а часть протокола».

Что дальше

Супруги говорят, что начинали не с нуля: они и раньше занимались спортом и придерживались здоровых привычек, но именно системный подход позволил им добиться заметных результатов. По их словам, они стали реже болеть сезонными ОРВИ, улучшили физическую форму и продуктивность, а еще у них стало больше свободного времени: около 15–20 часов в неделю.

Пока Q-оптимизация остается семейным экспериментом, но ученые уже думают о том, как адаптировать этот подход для более широкого применения — например, встроить его в фитнес-приложения или использовать в компаниях. При этом они подчеркивают, что цель вовсе не в том, чтобы превратить жизнь в алгоритм.

«Согласно исследованиям, если человек живет счастливо и гармонично, то, как правило, живет и дольше. Конечно, всегда остаются несчастные случаи, от которых никто не застрахован. Но именно в этом направлении мы продолжаем развивать нашу модель. Думаю, со временем она будет работать все лучше», — уверен Дмитрий.