На протяжении ряда лет строительство «Сибирского кольцевого источника фотонов» (СКИФ) было одним из главных генераторов новостей из Академгородка, временами уступая лишь новому университетскому кампусу. Наш сайт тоже регулярно размещал новости, касающиеся производства и монтажа уникального оборудования для СКИФ.

И вот стройка вышла на по-настоящему финишную прямую, отметил директор Института катализа СО РАН (в чью структуру входит СКИФ), академик РАН Валерий Бухтияров: «Мы давно говорим о том, что мы вышли на финишную прямую. Я с этим боролся, говорил, что если брать в качестве аналогии лыжные соревнования, биатлон, то прежде чем попасть на финишную прямую, спортсмены выбегают на стадион. Там сидит куча народу, все радуются, болеют. Спортсмены ускоряются и лишь затем оказываются на финишной прямой. И наконец, можно сказать, что сейчас мы действительно находимся здесь. Строительство движется к финишу».

А значит, подходящее время, чтобы еще раз сложить всю ту разрозненную информацию, которую годами СМИ транслировали в качестве очередных новостей о строительстве СКИФ в некую единую картину. Попробовать представить, что именно построили на окраине Кольцово и каких научных прорывов мы ждем от этой установки класса «мега-сайнз».

Для начала вспомним, что это вообще такое? Источники синхротронного излучения (СИ) – это мощные ускорители, создающие сверхъяркие пучки рентгеновского и инфракрасного излучения. Они выступают в роли гигантских «супермикроскопов», позволяя ученым заглянуть внутрь материи на атомном и молекулярном уровнях, исследовать динамику быстротекущих процессов и расшифровать структуру сложнейших биологических объектов.

Чтобы лучше понимать значение СИ для современных исследований, вот вам несколько фактов. За последние 30 лет не менее 7 Нобелевских премий было вручено за исследования в области структурной биологии (расшифровку структуры биологических макромолекул) с использованием синхротронного излучения. Самые древние в мире эмбрионы травоядного динозавра и трехмерная структура коронавируса были реконструированы с помощью синхротрона. СИ позволило восстановить «рецепт» краски, которой Леонардо да Винчи писал «Мону Лизу» и невидимые письмена на древнем египетском папирусе с острова Элефантина на Ниле. А всего в мире реализуются тысячи проектов с помощью этого инструмента и его самая современная версия теперь будет доступна российским ученым.

Сибирский кольцевой источник фотонов (СКИФ) – это самый современный источник синхротронного излучения (СИ), 4+ поколения, самый яркий и обладающий минимальным эмиттансом (размером пучка) электронов, разогнанных до скорости света, что позволяет «рассмотреть» внутреннюю структуру живых и неживых объектов на атомном уровне.

При этом, хоть СКИФ и предназначен для исследований микромира, сам он довольно серьезных размеров. Во внешний диаметр здания самого накопителя (240 метров) вполне можно «вписать» основание пирамиды Хеопса. А общая площадь всего комплекса зданий и сооружений СКИФ равна 42 футбольным полям. Сам пучок электронов, который понесется внутри кольца уже этой осенью в сто раз тоньше человеческого волоса. Но он будет чрезвычайно ярким и из него будет генерироваться излучение всех спектральных диапазонов, от инфракрасного до рентгеновского.

Как это все работает

Нагретая до высокой температуры металлическая поверхность (ее еще называют электронной пушкой) испускает электроны благодаря эффекту термоэлектронной эмиссии. Они попадают в линейный ускоритель, где разгоняются до энергии 200 миллионов электронвольт (МэВ).

Затем электронные пучки поступают в кольцевой ускоритель периметром 158 м (бустер), где ускоряются еще в 15 раз, причем всего за треть секунды. И уже оттуда направляются в основное накопительное кольцо периметром 476 метров, где движутся по постоянной кольцевой орбите и, проходя через магнитное поле поворотных магнитов или специальных устройств генерации (вигглеров и ондуляторов), генерируют синхротронное излучение (СИ).

Пучки СИ по специальным системам вывода фотонных пучков — фронтендам выводятся на экспериментальные станции, где используются исследователями для решения многочисленных научных задач.

Экспериментальные станции СКИФ — это исследовательские комплексы, которые установлены на каналах вывода синхротронного излучения по периметру накопительного кольца. Они работают независимо друг от друга и решают комплекс научных задач определенного класса. Станции оснащены технологичным научным оборудованием, состав которого зависит от специфики методов, реализованных на станции и решаемых исследовательских задач.

Поскольку СКИФ является Центром коллективного пользования, состав ученых, работающих на нем будет постоянно меняться. Группы исследователей подают заявку на выполнение своих исследований, далее экспертная комиссия определяет, кто получит возможность поработать на станции.

«В настоящее время мы уже получили в четыре раза больше заявок, чем есть доступного времени на станциях, которые еще только предстоит запустить. Это только от российских исследователей. Поэтому отбор заявок будет проходить на конкурсной основе, на первых этапах приоритет получат те, в чьих исследования уже сейчас заинтересована российская промышленность», - подчеркнул Валерий Бухтияров.

Приоритет исследовательских проектов будет также определяться порядком запуска в работу научных станций, поскольку каждая ориентирована на свое направление науки. Всего их предполагается 30, но запускать их будут поэтапно, в первую вошли семь станций. Вкратце представим их.

Станция 1-1 «Микрофокус». На ней с помощью синхротронного излучения будут решать задачи геологии, геофизики, микроэлектроники и материаловедения. Такие, как исследование глубинных процессов, происходящих в недрах Земли, состояния вещества в условиях сверхвысоких давлений и температур, как в недрах планет-гигантов, что позволит получать новые высокотемпературные сверхпроводники, неразрушающие микроскопические исследования археологических находок и др.

Специальная система фокусировки пучка синхротронного излучения позволит исследовать на станции сверхмалые объекты размером до 200 нанометров (в пять тысяч раз меньше миллиметра). Интегратором создания оборудования станции выступает Томский политехнический университет.

Станция 1-2 «Структурная диагностика». Здесь ученые с помощью синхротронного излучения будут исследовать структуры органических и неорганических веществ на атомно-молекулярном уровне для решения задач биомедицины и фармацевтики, материаловедения, химии твердого тела, энергетики, металлургии, атомной промышленности.

Например, определять структуру биологических макромолекул – белков и белковых комплексов для создания современных лекарственных препаратов узконаправленного действия. Интегратор создания оборудования этой станции – Институт сильноточной электроники СО РАН.

Станция 1-3 «Быстропротекающие процессы». Ее задача – с помощью синхротронного излучения изучать свойства материалов в условиях мощного взрыва, импульсных ударных нагрузок и высоких температур для решения задач авиационной, космической, автомобильной промышленности, атомной и термоядерной энергетики.

Оборудование станции (интегратор его создания Институт гидродинамики имени М.А. Лаврентьева СО РАН) позволяет в режиме реального времени изучать процессы, характерное время протекания которых достигает миллионной доли секунды (скорость порядка 1 км/с). Взрывные эксперименты будут проводиться в условиях стальной камеры, рассчитанной на взрыв мощностью до 2 кг в тротиловом эквиваленте.

Эта станция будет запущена первой и начнет работу с проекта Всероссийского НИИ экспериментальной физики в Сарове, посвященного исследованию ударно-волнового воздействия на материалы.

Станция 1-4 «XAFS-спектроскопия и магнитный дихроизм» позволит исследовать структуру органических и неорганических материалов на атомном уровне, а также проводить исследования функциональных материалов в «работающем» состоянии.

Среди списка задач, на которые она рассчитана – изучение химического состояния, строения и концентрации загрязняющих примесей в пробах почв, сточных вод, заводских и автотранспортных выбросах для решения задач экологии: безопасного для окружающей среды извлечения полезных ископаемых, переработки отходов промышленных производств, утилизации мусорных полигонов и т.д. Интегратором создания оборудования этой станции также выступает Институт сильноточной электроники СО РАН.

Станция 1-5 «Диагностика в высокоэнергетическом рентгеновском диапазоне». Здесь с помощью высокоэнергетического рентгеновского излучения с высокой проникающей способностью будут получать высококонтрастные изображения как конструкционных материалов, так и живых лабораторных животных (мышей, крыс, минипигов), для которых в составе станции предусмотрен виварий.

Эта работа будет направлена на изучение процессов развития заболеваний и восстановления в ходе терапии у модельных животных в режиме реального времени, поиск

биосовместимых материалов для трансплантологии и методов ранней диагностики онкозаболеваний, а также – на решение ряда задач в интересах авиастроения и машиностроения.

Интегратор создания оборудования этой станции – Конструкторско-технологический институт научного приборостроения СО РАН.

Станция 1-6 «Электронная структура» позволит исследовать катализаторы, элементы микроэлектроники и полупроводниковые изделия. Например, поверхности монокристаллов, металлов, полупроводников и их гетероструктур в сверхвысоком вакууме, что необходимо для развития компонентной базы и новых принципов дизайна устройств молекулярной электроники, наноэлектроники и спинтроники.

Или – закономерности, приводящие к активации или дезактивации каталитических систем, для создания новых катализаторов с оптимальными характеристиками для различных задач промышленности. Интегратором создания оборудования станции выступает Томский политехнический университет.

Станция 1-7 «Базовые методы синхротронной диагностики для образовательной, исследовательской и инновационной деятельности студентов». Это последняя из станций первой очереди и представляет собой учебно-научную лабораторию, направленную в первую очередь на подготовку кадров.

Начинающие пользователи, научные сотрудники, студенты и аспиранты смогут освоить базовые синхротронные методики, научиться работать с оптикой и экспериментальным оборудованием. Студенты и аспиранты НГУ и других вузов смогут выполнять курсовые и выпускные квалификационные работы, проводя актуальные научные исследования, реализовывать исследовательские и конструкторские проекты. С использованием оборудования станции будет возможна и «реконструкция» важнейших экспериментов из истории науки для популяризации синхротронных исследований.

Большая часть станций первой очереди должна заработать уже до конца этого года.

Сергей Исаев

Фото автора

В Институте сильноточной электроники СО РАН в лаборатории газовых лазеров разработали способ ультрафиолетовой лазерной модификации поверхности металлических материалов медицинского назначения. Исследователи определили оптимальные параметры этого процесса, позволяющие значительно улучшить биосовместимость образцов из нержавеющей стали и титановых сплавов.

«В настоящее время существует целый ряд методов обработки поверхности металлических биоматериалов, наш коллектив — один из немногих в России, кто исследует возможности применения для этих целей ультрафиолетовой лазерной обработки. В едином цикле она позволяет не только очистить поверхность от органических загрязнений и провести её стерилизацию, но и модифицировать поверхность, придав ей заданный комплекс характеристик. Образование тонкого оксидного слоя без изменения топографии поверхности и заданной внутренней структуры увеличивает степень гидрофильности модифицированной поверхности биоматериалов. Повышенная гидрофильность способствует адгезии клеток, интеграции поверхности обработанного изделия с костной тканью, а также может давать вклад в улучшение гемосовместимости», — рассказала кандидат физико-математических наук Марина Кандаурова, научный сотрудник лаборатории газовых лазеров ИСЭ СО РАН.

Как пояснила кандидат технических наук Татьяна Саблина, научный сотрудник лаборатории, научный коллектив изучил возможности использования различных лазеров с длиной волны в ультрафиолетовой области (193-400 нанометров) для модификации поверхности широкого класса металлических биоматериалов. Если обработке требуется подвергнуть всю поверхность изделия целиком, образец помещается на специальный моторизированный столик, и с помощью программного обеспечения задаётся траектория перемещения изделия с определённой скоростью по направлению к лазерному лучу. 

 Одно из преимуществ лазерной обработки заключается в возможности воздействовать на локальный участок поверхности изделия площадью от микрометров до миллиметров. Такое узконаправленное воздействие позволяет обрабатывать медицинские изделия сложной конфигурации, обеспечивая оптимальное сочетание различных свойств. Например, одна область должна отличаться повышенной шероховатостью для лучшего сцепления с тканями организма, а другая — оставаться гладкой для снижения риска воспаления или инфекции.

Первые полученные результаты показали, что для лазерной обработки оптимально применять короткие длины волн (около 266 нанометров), обеспечивающие минимальное тепловое воздействие на материал, что позволяет модифицировать субмикронный поверхностный слой и сохранить его объёмные физико-механические свойства. В этом случае удаётся получить биосовместимые образцы, которые соответствуют строгим требованиям безопасности. Использование лазерного излучения с длиной волны 266 нанометров позволило почти на 25 % снизить индекс цитотоксичности (с помощью этой величины оценивают повреждающее действие различных агентов на клетки организма), а также на 50–85 % повысить степень гидрофильности поверхности образцов, удерживая её в наиболее благоприятном диапазоне с учётом специфики и срока службы имплантата.

В ходе выполнения проекта авторам предстоит выявить, как параметры ультрафиолетовой лазерной обработки — энергия лазерного излучения, длина волны лазерного излучения, шаг и скорость сканирования — влияют на характеристики медицинских изделий, выполненных из материалов с разной теплопроводностью и коэффициентом поглощения излучения. Предложенный метод позволит обрабатывать поверхность металлических изделий для стоматологии и ортопедии, а также эндопротезирования.

Исследования выполняются при поддержке Российского научного фонда (проект № 25-29-01116).

Фото предоставлено пресс-службой ТНЦ СО РАН. 

На первый взгляд, эта тема может показаться малоинтересной, однако она содержит одно важное рациональное зерно: на ее примере мы наглядно видим, каким образом потребности отечественной индустрии стимулируют исследования в области ботаники и растениеводства. В свое время мы уже писали о том, как современная тенденция к созданию «устойчивых» секторов производства открывает масштабную исследовательскую работу по тщательному изучению свойств различных многолетних растений (например, в качестве сырья для «зеленой» химической промышленности или в качестве источника важных цветных металлов для «зеленой» металлургии).

В этой связи стоило бы упомянуть аналогичный опыт советских ученых довоенной поры, перед которыми была поставлена задача найти источники натурального каучука на территории СССР.

Как мы знаем, изначально каучук (как, впрочем, и пластик) был натуральным. В первое время (начиная, как минимум, с XVIII столетия) его получали из сока (латекса) гевеи – древесного растения, обнаруженного в тропических лесах Южной Америки. Впоследствии как раз гевея стала основным источником каучука. Благодаря работе американских химиков в первой половине позапрошлого века из каучука научились изготавливать прочную резину, устойчивую к перепадам температур. И поскольку такая резина оказалась востребованной в развивающейся европейской и американской промышленности, гевея стала стратегическим сырьем.

Поначалу каучук добывали исключительно в Амазонии (в Бразилии) из дикорастущих деревьев, что было крайне неудобно, особенно для европейцев. Поэтому во второй половине XIX века англичане стали создавать плантации гевеи в странах Юго-Восточной Азии (в основном на Цейлоне и в Сингапуре). Несмотря на это, западные ученые не оставляли попыток найти альтернативу гевее среди тех культур, что росли за пределами тропиков. Так, в 1876 году на выставке в Филадельфии были показаны первые образцы каучука из гвайюлы, растущей в субтропической зоне на севере Мексики. Самое интересное, что еще в 1861 году химический анализ европейского молочая показал наличие в нем каучука. А в 1888 году в Европе делались попытки получить промышленный каучук из… осота (распространенного сорняка). Впрочем, известные европейские химики не придавали данным опытам серьезного практического значения, полагая, что такие поиски представляют исключительно теоретический интерес. И не более того.

Было понятно, что промышленно важными каучуконосными растениями могли считаться только те, которые были способны конкурировать с бразильской гевеей. Даже некоторые тропические аналоги, способные дать за год до двух килограммов каучука, ставились под сомнения с точки зрения экономической выгоды. По этой причине акцент переносился на создание промышленных плантаций гевеи в тропических странах, где, помимо необходимых климатических условий, имелись еще и дешевые рабочие руки. Что касается поиска альтернативных внетропических вариантов, то долгое время он оставался исключительно «академическим» увлечением, не нацеленным на серьезный практический результат. Для интересов промышленности важнее было найти какой-нибудь тропический остров и договориться с местными властями об организации плантации гевеи.

Например, русским дореволюционным промышленникам даже не приходила в голову мысль о самой возможности отечественных источников натурального каучука. Здесь также пытались идти проторенным путем. К примеру, перед началом Первой мировой войны некоторые фирмы вели переговоры о покупке плантаций гевеи на Зондских островах. Правда, безрезультатно. При этом никто из тогдашних русских ученых не предложил отечественной промышленности поиски внутренних каучуконосов. Главная причина заключалась в том, что в то время основными каучуконосами считались исключительно тропические деревья типа гевеи, из которых «выдаивали» латекс путем простых надрезов. Мало того, ученые ошибочно полагали, что накапливать большое количество каучука такие деревья способны только в условиях тропиков. Что касается получения каучуконоса из растений, растущих за границей тропических зон, то их использование, как мы сказали выше, считалось экономически нецелесообразным. И несмотря на то, что к тому времени уже существовало немало соответствующих патентов, промышленники не придавали им серьезного значения.

Тем временем роль резиновой промышленности резко возрастала, особенно во время войны. Однако из-за морских блокад поставки каучука из тропиков часто обрывались, из-за чего возникал дефицит резины. В таких условиях американское правительств выдало задание Департаменту земледелия отыскать пути обеспечения отечественных производителей резины собственными источниками каучука. Была создана Ботаническая комиссия совета обороны штата Калифорния, которая в 1917 году принялась за тщательное обследование североамериканской флоры.

Поначалу в поле зрения ученых попал хризотамиус – кустарник, широко распространенный в ряде южных штатов. Также не обошли вниманием и один из видов залотарника, способного дать большую растительную массу.

Надо сказать, что еще раньше американские исследователи провели определенные работы по изучению самых разных каучуконосов. Иными словами, наработки по этой части имелись. Поэтому указанные поиски велись не совсем вслепую.

В результате начатой кампании по поиску каучуконосного сырья в 1928 году были получены первые образцы еще одного каучуконосного растения – хондриллы. Почти одновременно поступили предложения по использования ваточника, к тому времени уже неплохо обосновавшегося и на территории Украины. В конце 1929 года был изучен тау-сагыз, настолько богатый каучуком, что он полностью разбил теорию, будто для накопления каучука в растении нужны условия тропиков.

Почему мы упомянули здесь американский опыт? Дело в том, что за работой американских ученых внимательно следили в СССР. История с обнаружением тау-сагыза позволяла думать, что в нашей стране могут быть найдены аналогичные каучуконосные растения, заслуживающие не меньшего внимания. Данное предположение дало основание правительству СССР принять решение о пересмотре всей флоры страны, которое было проведено в жизнь в 1931-33 годах.

Необходимо отметить, что советские ученые не занимались копированием методов своих американских коллег. Во-первых, определенные детали работ, проделанных в США, являлись коммерческой тайной и потому не разглашались. Во-вторых, те теоретические предпосылки, из которых исходили американские исследователи, требовали значительных исправлений с нашей стороны. К примеру, американцы исследовали растения только на предмет наличия млечного сока в надземной части. При этом корневая система растений во внимание не принималась.

Поисковая работа советских ученых осуществлялась другими путями. Так, они анализировали все органы растения, а не только надземную часть. Причем, растения брались для анализа в разные периоды вегетации. Методы учета качества и количества каучука также различались. Кроме того, анализы растения на каучук переносились из лабораторий в полевые условия. И что еще очень важно: к этой работе ученые привлекали широкую общественность. Благодаря добровольцам было выявлено огромное количество каучуконосов (всего в исходном списке значилось не менее тысячи видов).

В итоге за два года практически вся флора СССР была пересмотрена на каучуконосность. Согласно отчетам 1934 года, вслед за ранее признанными каучуконосами (хондриллой и тау-сагызом) в список также вошли: кок-сагыз – одно-двухлетний одуванчик, произрастающий в восточном Казахстане, и крым-сагыз, растущий по южному и юго-западному побережью Крыма. Это, естественно, не полный перечень. Определенную ценность представляли и так называемые «мессекретные каучуконосы». В противоположность сагызам (у которых каучук сосредоточен в корнях), их можно было ежегодно скашивать, не повреждая корневой системы.

В дальнейшем на роль стратегической культуры из данного списка был назначен кок-сагыз (в соответствии с партийным распоряжением). Содержание каучука в его корнях доходило до 27 процентов (при среднем значении – 13-15 процентов). Качество же каучука не уступало тропической гевее. По этой причине его начали культивировать повсеместно – от Средней Азии до Московской и Ленинградской областей. За пять лет – с 1935 по 1940 годы – площадь посевов кок-сагыза выросла в 15 раз! За указанный период (и за годы войны) этот одуванчик в немалой степени обеспечивал нужды отечественной резиновой промышленности.

Однако, несмотря на высокое качество сырья, процесс получения каучука был крайне трудоемким, поскольку сбор корней осуществлялся вручную. При этом урожайность оставляла желать лучшего (с гектара получали лишь около 100 кг каучука). В результате натуральный каучук проиграл в конкуренции с синтетикой. К началу 1950-х годов в СССР уже было налажено массовое производство синтетического каучука, оказавшегося намного дешевле. И с 1954 года плантации кок-сагыза стали вытесняться кукурузой в ходе сельскохозяйственной реформы Никиты Хрущева.

Впрочем, стоит отметить очень важный момент. Сегодня интерес к кок-сагызу в нашей стране неожиданно возвращается. Так, компания «Татнефть» совместно с Сибирским отделением РАН начинают разрабатывать новые технологии его выращивания для получения высококачественного натурального сырья, необходимого (всё еще) для авиационных шин. Но об этом – в другой раз.

Николай Нестеров

Фото - https://ru.wikipedia.org

Исследователи из Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН сравнили возможности измерения у двумерной и трехмерной методик электротомографии на курганном могильнике Конево-10 в Краснозёрском районе Новосибирской области. 3D-методика значительно ускоряет работу по сравнению с 2D, а также позволяет работать на местности, в которую погрузить электрод для измерения не получится: например, внутри рукотворных строений. Результаты работы опубликованы в «Вестнике АГГИ».

Конево-10 относится к тасмолинской культуре раннего железного века и датируется VII—VI веками до н. э. Памятник долгое время подвергался распашке, поэтому входящие в его состав курганы либо слабо заметны, либо вовсе не видны в рельефе невооруженным глазом. Для того чтобы определить точное местоположение объекта и визуализировать его структуру, ученые использовали метод электротомографии. Сначала они вбивают в почву электроды — друг за другом, через равные промежутки. С их помощью исследователи получают электрическое сопротивление слоев породы (у каждого оно свое). В итоге собранные данные вносятся в программу, которая на их основе моделирует изображение, раскрашивая каждое значение сопротивления в уникальный цвет.

Ученые использовали две методики электротомографии: двумерную и трехмерную. Выяснилось, что 2D-методика дает более четкую картину, нежели 3D: там изучаемая структура искажается локальными геоэлектрическими аномалиями — участками земной коры, сопротивление которых отличается от фоновых значений. Это могут быть ямы, пустоты, запаханные рвы. В случае использования 3D-методики они существенно искажают выходные данные, однако ключевые элементы памятника на 3D-модели всё равно различимы. Главное преимущество 3D-методики заключается в том, что электроды в таком случае не надо вбивать друг за другом, а достаточно обложить вокруг исследуемого участка. Это гораздо быстрее 2D-методики. Кроме того, в отдельных случаях нет возможности вбить электроды на территории. Например, если нужно изучить фундамент здания, последовательно расположить там электроды просто невозможно — некуда. Остается только класть вокруг, по 3D-методике.

«Мы хотим больше исследовать 3D-электротомографию. Кроме натурных измерений, когда выезжаем в поле, есть математическое моделирование. Оно позволяет посчитать, понять, какие объекты можем увидеть, какие не можем, с той или иной вероятностью. Я вижу наибольший потенциал в этом методе», — говорит младший научный сотрудник лаборатории геоэлектрики Илья Олегович Шапаренко, один из авторов исследования. Ученые планируют продолжить изучение возможностей трехмерной электротомографии, в частности применять ее для исследования схожих археологических объектов, таких как другие курганные могильники или городища. 

Текст подготовили Сергей Бобкин, Анастасия Галь, студенты отделения журналистики Гуманитарного института НГУ

Автор изображения Илья Шапаренко

Продолжение. Начало – здесь

Часть Вторая: «Учебник Жизни»

– Игорь Александрович, выше вы сказали, что у проекта «Экодом» есть одна сильная и амбициозная часть, способная посодействовать продвижению темы биоэкономики. О чем идет речь?

– Речь идет о концепции «Экодом–учебник». Конкретно предлагается создать при каждой из 37 тысяч школ РФ действующий учебно–демонстрационный объект. Стоимость проекта оценивается в 0,3–0,4 трлн рублей, что составляет менее 1% от расходов годового бюджета РФ (44 трлн рублей).

–  Откровенно говоря, сумма вполне приличная. Насколько вы уверены в поддержке?

– Здесь надо учитывать, что главное сопротивление будет исходить не от отсутствия денег, а от «традиционных получателей средств».

Тем не менее, расчет сделан на синергию с существующими трендами. Во–первых, Индивидуальное жилищное строительство (ИЖС). Напомню, что в России население ежегодно вкладывает около 2 трлн рублей собственных средств в строительство частных домов, ориентируясь на привычный уклад. Во–вторых, личное подсобное хозяйство (ЛПХ). Мы его принимаем во внимание ввиду того, что население нашей страны производит продуктов питания на 2,5 трлн рублей ежегодно.

Так вот, наш проект предлагает направить эти триллионы не в русло дальнейшего загрязнения, а в русло природосообразных технологий, гармонично встраивая их в традиционный российский быт. Когда это произойдет, население будет вкладывать в экологию в разы больше, чем государство. Я имею в виду планируемые 337 млрд рублей ежегодных госинвестиций в экологию на 2026–2028 годы.

Здесь я хочу сделать терминологическое уточнение: природосообразность и природоподобие. Мы используем первый термин, как наиболее точно отражающий наш подход.

Необходимо чётко разграничить два ключевых понятия — «природосообразный» и «природоподобный»; их смешение даже в профильной литературе часто искажает суть предлагаемых решений.

Природоподобные технологии (nature–based mimicking, biomimetics) — высокотехнологичные инженерные системы, копирующие конкретные природные механизмы и процессы для создания искусственных аналогов на молекулярном и клеточном уровне. Область применения — промышленность, энергетика, медицина. Это путь «из пробирки в жизнь»: крайне сложный и затратный, но необходимый.

Природосообразные технологии (nature–consistent, conforming to nature) — решения, вписанные в логику природных циклов и не нарушающие их. Они могут быть технически простыми, а их эффективность достигается не копированием внешней формы, а использованием природных процессов, отточенных миллиардами лет эволюции. Мы лишь создаём для этих процессов благоприятные условия — и они протекают многократно эффективнее. Их под силу настраивать школьникам.

– Хорошо, в чем суть концепции?

– Мы планируем создать целую сеть экодомов–учебников, размещённых при школах. Эта сеть представляет собой распределённую установку класса «мегасайенс», предназначенную для фундаментального изучения взаимодействия человека и экосистемы в реальном времени и в реальных условиях жизнедеятельности. По своему масштабу, сложности и научной значимости эта система становится в один ряд с такими проектами, как коллайдер NICA, нейтринный телескоп Baikal–GVD или синхротрон СКИФ. Однако если перечисленные установки исследуют микромир, Вселенную и материю, то «Экодом–мегасайенс» изучает биосоциальную систему «человек – среда обитания» как единый живой организм.

Каждый отдельный экодом–учебник — это не просто демонстрационный объект, а полноценный измерительный комплекс, оснащённый датчиками температуры, влажности, солнечной радиации, ветровых нагрузок, качества воды, состава почвы, уровня загрязнений, а также счётчиками энергопотоков, водных и материальных циклов, биопродукты природного качества. В доме непрерывно регистрируются параметры работы гибридной системы отопления, эффективности очистки стоков, скорости компостирования, выхода биогаза и вермикомпоста, продуктивности аэропонных установок и биовегетария. Более того, предполагается фиксировать показатели здоровья и активности жильцов (с соблюдением всех норм биоэтики) — от качества сна до когнитивной нагрузки, что позволяет изучать обратное влияние экосреды на человека.

– То есть, вы намерены включить это всё в контекст цифровизации?

– О том и речь. Все потоки данных со всей сети (от Калининграда до Камчатки) должны стекаться в единую цифровую платформу — открытую научно–образовательную среду. Архитектура платформы предусматривает многоуровневый доступ. Так, ученые из институтов СО РАН, РАН, отраслевых академий и университетов получают возможность формулировать исследовательские программы, выгружать массивы данных для статистического анализа, проверять гипотезы о замкнутых циклах в разных климатических и социальных зонах. Студенты и аспиранты профильных направлений (экология, биология, физика, энергетика, социология, урбанистика) используют данные для курсовых, дипломных и диссертационных работ, участвуя в реальных научных проектах без отрыва от учебного процесса. Наконец, школьники, живущие и занимающиеся в экодомах, становятся не объектами, а соисследователями: они ведут дневники наблюдений, учатся интерпретировать графики, управляют системами дома через простые интерфейсы и видят результаты своих действий в режиме реального времени.

Таким образом, сеть экодомов–учебников превращается в обсерваторию антропогенной экосистемы — аналог астрофизических обсерваторий, но направленный не в космос, а внутрь человеческого быта. Подобно тому, как коллайдеры позволяют «увидеть» элементарные частицы, эта распределённая установка позволяет «увидеть» потоки вещества, энергии и информации в системе «человек – дом – природа» с беспрецедентной детализацией. Учёные получат возможность количественно оценить, как изменение одного параметра (например, способа переработки органики) влияет на десятки других — от плодородия почвы до психоэмоционального состояния жильцов.

Специально отмечу, что использование единых протоколов измерений и открытых API делает платформу пригодной для международных коллабораций. Уже полученные экспериментальные первые данные (иркутский дом, дома в Северобайкальске и Новосибирске, а также результаты, например, с концентрированным почвенным раствором Шапиро и выращивания зерновых по методу Овсинского–Конева–Насырова) станут первыми «входными» массивами для этой мегасайенс–системы. В перспективе сеть может быть расширена за счёт включения уже существующих эко–поселений и «умных» домов, работающих по природосообразным  принципам, что превратит Россию в мирового лидера в области экспериментальной биосферистики.

– Какие наработки вы уже можете здесь применить?

– В отличие от многих теоретических концепций, у специалистов, входящих в проект «Экодом», есть работающие прототипы и опыт внедрения.

Одна очень важная экспериментальная площадка находится в Иркутске. Здесь создается полигон для отработки технологий. Действующее строение с системой мониторинга (температура, солнечный поток, ветер) позволило накопить данные, доказывающие эффективность гибридной системы отопления. Кроме того, в Иркутской области реализована серия проектов, включая компостирующие биотуалеты с солнечными коллекторами и учебно–образовательный практикум в одной из общеобразовательных школ для изучения характеристик воды, почвы и воздуха. В рамках этого практикума школьники не только изучали теорию, но и участвовали в строительстве биотуалетов, троп и высаживании деревьев, знакомились с устройством солнечного концентратора.

Отдельно выделю село Залог. Здесь расположена одна из ведущих агрошкол Иркутской области, где дети получают практические навыки, в том числе по органическому земледелию под руководством Ларисы Заводских. Имея собственный учебно–опытный участок, тракторный парк и налаженное производство (сыроделие, пчеловодство), школа демонстрирует модель сельской школы будущего, интегрированной с природой. Школа обеспечивает частью продуктов себя и соседние школы.

Далее, Северобайкальск (Республика Бурятия). Здесь ведется строительство экодома как действующего примера реализации многих технологий, принципов и систем. В числе решений: пассивное и активное солнечное отопление, безводный компостирующий биотуалет, раздельная система очистки серых стоков от кухни и ванной, солнечный биовегетарий и аэропонные установки. В доме будут организованы замкнутые циклы по переработке органических отходов в вермикомпост и концентрированный почвенный раствор (КПР), которые служат основой питания растений в аэропонных установках и биовегетарии. После очистки стоков из ванной вода повторно используется для хозяйственных и гигиенических нужд, а очищенная вода из кухни направляется на полив растений на участке. Также предусмотрена система сбора и накопления дождевой воды.

Отмечу и международный опыт. Так, один из членов команды — Валерий Абрамович Шапиро — передал полученный им почвенный раствор для эксперимента в Египет. Использование российского концентрированного почвенного раствора в Египте показало эффективность в борьбе с сорняками и восстановлении плодородия почв в засушливом климате. Это, конечно, экзотический пример, но он был.

– Как это всё вписывается в ту философию, которая лежит в основе проекта?

– Сегодня, когда мир переживает шестое массовое вымирание видов (по версии IPBES), а линейная экономика зашла в тупик, проект «Экодом» предлагает не просто дом, а образовательно–преобразующую среду, где часть школьных предметов, включая окружающий мир для младших классов, физику, химию, биологию и отдельные темы других дисциплин, можно изучать на практике в реальном жилом доме.

Когда государство поддержит создание «Экодомов–учебников» при школах, это позволит воспитывать поколения, для которых принципы природосообразия станут не экзотикой, а нормой жизни. При этом авторы проекта не предполагают, что это должно делать исключительно государство. От государства нужна стимулирующая процесс политика и пилотные проекты в субъектах РФ. Мы считаем, что это должен быть общенациональный процесс с использованием таких механизмов, как государственно–частное партнёрство. Стоимость пилотных проектов во всех субъектах РФ оценивается в 4–5 млрд рублей. Учитывая, что проект можно реализовать не менее чем за два года, годовое финансирование составит 1,5–2 млрд рублей в год. Это не более 0,0045% бюджета РФ.

Теперь немного о реализации. Понятно, что в общих чертах все понятно и просто. На самом деле у нас у самих вопросов на порядок больше, чем ответов на них. Та же нехватка кадров, как и везде. Поэтому мы предлагаем три этапа. Первый этап пилотный. Выбрать несколько школ. Среди них 4 известные нам сельские агрошколы, в которых частично уже используются нужные технологии. Одна из них упомянута выше. Еще одна в Сочи, поселок Вардне в Парке–питомнике Заповедный, рядом расположена общеобразовательная школа. Во всех случаях есть земельный участок, уже готовые участвовать в реализации коллективы. Ну и в Академгородке в одной из школ. Здесь основная часть специалистов проекта «Экодом». После отработки этого проекта можно сначала его расширить до субъектов России, ну а потом – все школы.

Кстати, осенью 2026 года запланирована очередная, 26–я конференция по экологическому домостроению в Иркутске и селе Залог, на которой как раз планируется сконцентрировать внимание на плане реализации проекта в России.

Беседовал Олег Носков

Фото предоставлены И. Огородниковым

Модель глубинного строения земной коры и верхней мантии юго-востока Сибирской платформы, где, предположительно, находятся крупнейшие месторождения платиноидов, никеля, хрома, алмазов и других полезных ископаемых создали ученые Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН, Алтае-Саянского и Сейсмологического филиалов ФИЦ «Единая геофизическая служба РАН».

Об этом сообщает пресс-служба Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН.

Юго-восток Сибирской платформы — это часть Сибирского кратона, древнейшего устойчивого тектонического блока, который составляет геологическое ядро Северной Азии. Он охватывает миллионы квадратных километров между реками Енисей, Лена, Анабар и озером Байкал. Частью Сибирского кратона является Сибирская платформа.

Сейчас ученые институтов СО  РАН ведут глубинные сейсмические исследования на восточной окраине архейского Сибирского кратона.

Как сообщил ведущий научный сотрудник лаборатории глубинных геофизических исследований и региональной сейсмичности ИНГГ СО РАН д.г.-м.н. Александр Сальников, на одном из участков, который проходит по территории Республики Саха (Якутии), были выполнены исследования методом глубинного сейсмического зондирования. “Именно там расположены главные структуры фундамента юго-восточной части Сибирской платформы”, – подчеркнул он.

По словам Сальникова, для создания модели специалисты институтов “провели взрывные работы в болотах, водоёмах и карьерах глубиной от 1 до 3 метров, а также использовали вибросейсмические комплексы для возбуждения упругих колебаний грунта. Эти колебания регистрировались специальной аппаратурой”.

Проведение взрывов обусловлено тем, что “значительная часть докембрийского фундамента перекрыта осадочным чехлом и недоступна для изучения прямыми геологическими методами”.

Изображение  - пресс-служба ИНГГ СО РАН

Календарь событийных туристических мероприятий Алтайского края теперь пополнился новым событием: в Белокурихе впервые состоялся фестиваль «День денисовца».

В регионе за последние годы появилось много интересных и разнообразных праздников, которые привлекают внимание не только наших земляков, но и гостей со всей страны. Стали уже привычными такие фестивали, как «Шукшинские дни», «Алтайская зимовка» или «Цветение маральника». Теперь появился «День денисовца», ведь обнаружение этого вида древних людей в Денисовой пещере на территории Солонешенского района стало очень важным открытием и во многом изменило прежние представления об эволюции человека и расселении по планете предков наших современников.

– Этот праздник мы планируем проводить ежегодно, чтобы рассказывать людям про денисовца, места его обитания и наш край, – рассказал Олег Акимов, член попечительского совета фонда «Денисова пещера».

Почетным гостем фестиваля стал известный археолог и историк Анатолий Деревянко. Это он открыл миру денисовского человека.

– Здесь, в Алтайском крае, обнаружен новый вид, который послужил основой для современного человека. Это открытие стало мировой сенсацией. Одно из известных в мире научных изданий «Сайенс» провело опрос среди журналистов и ученых, предложив вопрос: «Какие самые важные открытия были сделаны в XXI веке?» И обнаружение денисовского человека заняло второе место. А на первом – открытие бозона Хиггса, – напомнил Анатолий Деревянко, научный руководитель Института археологии и этнографии СО РАН.

Ученый, обратив внимание, что в зале собралось много молодежи, провел мини-лекторий и рассказал, почему Денисова пещера так важна для науки, какие открытия в области антропологии, палеогенетики и археологии она подарила миру. Тем, кто побывал на этой лекции, пожалуй, по-настоящему повезло. Не каждый день можно пообщаться с таким авторитетным специа­листом, который в доступной форме может рассказать о работе археологов.

А рядом для малышей и их родителей был показан спектакль «Пещерный человек. Алтай. Колыбель человечества» краевого театра кукол «Сказка». Постановка барнаульских артистов впервые покинула пределы столицы региона. Сюжет тоже посвящен знаменитой пещере. На празднике было три бесплатных показа. Каждый раз небольшой зрительный зал оказывался переполненным.

– Один из музыкантов в Канаде написал песню «Дэни», посвященную нашей находке. Хорошо, что для популяризации знаний о работе в пещере теперь есть и спектакль, – заметил академик Деревянко.

На празднике была площадка «Палеокухня», где желающие могли оценить простейший предполагаемый рацион питания древних людней. К нему можно отнести, например, дикие ягоды с толчеными орехами и плоды боя­рышника как успокоительное средство при всех тогдашних ужасах и опасностях пещерной жизни рядом с хищниками. Шокирующее погружение в прошлое наглядно создавала экспозиция из натуральных костей на пучках травы и остатков туши животного после его жарки на огне. Ведь именно мясо – основной продукт древних.

Но тут же можно было познакомиться и с новой линейкой вкусной и полезной продукции программы «Здоровье на тарелке».

– Наши специалисты цеха полуфабрикатов постоянно работают над расширением ассортимента, в том числе за счет индейки собственного производства сельхозпредприятия «Алтайские луга». Недавно также изучали новые маринады для шашлыков. Для этого сотрудники прошли обучение и мастер-класс в Барнау­ле. В результате были отработаны оригинальные рецепты. Нам важно узнать мнение гостей о новых вкусах, – отметила Оксана Соболь, заместитель гендиректора АО «Курорт Белокуриха», директор комплекса питания.

Одним из главных событий праздника стало подведение итогов всероссийского конкурса на лучший эскиз арт-объекта для турмаршрута вокруг Денисовой пещеры. Заявки поступали из самых разных уголков страны. Но большинство активных соискателей оказались все же жителями Урала и Сибири. Целое приключение пережили работы студентов Уральского государственного архитектурно-художественного университета. Их изделия в край отправляли дважды.

– Студенты-первокурсники кафедры дизайна послали нам в четырех коробках макеты. В Белокуриху коробки пришли, но на почте случилась какая-то оказия и уведомление до нас не дошло. Посылки там пролежали определенный срок и вернулись обратно на Урал, – рассказала Вера Зайцева, куратор проекта турмаршрута «Тропа к дому древнего человека». – Но ребята, а также их наставник оказались настойчивыми. Макеты они отправили во второй раз, позвонив нам и напомнив, чтобы мы их встретили.

В итоге одно из уральских изделий стало победителем во время организованного для гостей Белокурихи очного голосования в корпусах санаториев. И все же члены жюри наивысшую оценку поставили эскизам участников из нашего края.

Первое место заняла студентка Алтайского госуниверситета Екатерина Тунникова, которая предложила установить огромные деревянные качели. Эта работа названа «Полёт над временем».

– Для меня это очень интересный опыт. Я попробовала себя в деле. Ведь как студент, ты все равно не понимаешь, к чему в итоге придешь. Поэтому было интересно решиться на реальном объекте что-то попробовать, еще не начав где-то серьезно работать, – прокомментировала Екатерина.

Также призовые места в конкурсе заняли эскизы бивня мамонта и бетонной иглы. Все три арт-объекта будут довольно внушительных размеров – от двух до трех метров. Сделать из бивня скамейку как место отдыха и фотосессий предложила Ольга Колесник, преподаватель кафедры дизайна и архитектуры Алтайского государственного института культуры.

– Сначала я изучила историческую справку об этих местах. Важно не изменить среду, а только аккуратно ее подчеркнуть своим объектом. Использовала традиционные инструменты, без помощи нейросетей, – подчеркнула Ольга.

Всего поступило более 70 за­явок от художников, скульпторов, архитекторов и дизайнеров разных регионов страны.

– Мы эти арт-объекты не будем размещать рядом с пещерой, она должна остаться такой, как есть. Но за пределами охранной зоны их можно будет установить. И они должны вписаться в окружающую природную среду, чтобы все выглядело гармонично, – заверил Александр Дунец, председатель конкурсной комиссии, исполнительный директор фонда «Денисова пещера». – Конкурс показал очень сильные проекты. Хотелось бы продолжить работу с ними, привлекая спонсоров.

Организаторы планируют уже до конца июля открыть туристическую тропу у пещеры.

Фото: Евгений Платунов

Интеллектуальную систему автоматизированного сбора, анализа и актуализации данных об инвестиционных проектах Российской Федерации из открытых интернет-источников с последующей интеграцией результатов в базу данных геоинформационной системы Института экономики и организации промышленного производства СО РАН (ИЭОПП СО РАН) разработала выпускница магистратуры Факультета информационных технологий Новосибирского государственного университета, инженер-технолог Центра финансовых технологий Полина Браер под научным руководством кандидата экономических наук, доцента Андрея Костина. Ее проект основан на использовании нескольких моделей нейронных сетей в зависимости от поставленной пользователем задачи.

Разработанная молодой исследовательницей система, анализируя открытые интернет-источники, не только предоставляет основную информацию об инвестиционном проекте, но и находит актуальные данные о степени его перспективности, определяет текущую стадию проекта, и выдает текущую стоимость инвестиций в него. Аналогов этой интеллектуальной системы на данный момент не существует, несмотря на активное применение и развитие нейросетей, а также возрастающую потребность в их использовании при работе с инвестиционными проектами. Данная разработка, помимо научных исследований в области экономики, может быть востребована органами государственного управления, инвестиционными агентствами и аналитическими подразделениями для мониторинга инвестиционной активности и актуализации баз данных инвестиционных проектов РФ.

— В настоящее время сведения об инвестиционных проектах размещаются в многообразных открытых источниках. Это официальные интернет-сайты органов государственной власти, региональные инвестиционные порталы, новостные издания, корпоративные ресурсы, а также специализированные аналитические платформы. Данные, характеризующие проекты, чаще всего обрывочны и неоднородны, представлены в разных форматах и могут не обновляться довольно долго или же обновления не вносятся вовсе. Описания проектов, сведения о стадиях их реализации и ее временных параметрах, участниках проекта, географической локализации, объемах и источниках финансирования и ряд других релевантных характеристик довольно часто содержатся в неструктурированных текстах. Все это значительно осложняет формирование единой и актуальной базы данных об инвестиционных проектах, а также снижает эффективность их аналитического исследования. В то же время традиционные геоинформационные системы по большей части ориентированы на использование структурированных данных, — рассказала Полина Браер.  

Мониторинг инвестиционных проектов осуществляется вручную, что требует значительных временных затрат, затрудняет масштабирование и снижает оперативность обновления информации.

Эксперту необходимо найти текст в открытых интернет-источниках, проанализировать надежность сайта, на котором он размещен, руководствуясь при этом списком достоверных источников, сопоставить полученную информацию с размещенной на других достоверных сайтах. Это монотонная и рутинная работа, отнимающая много времени. Важное значение здесь имеет человеческий фактор — при переутомлении человек может допустить ошибки, на заметить важные факты, либо пропустить сайт, на котором и содержалась целевая информация.

Готовую базу инвестиционных проектов региона предоставляют по подписке специализированные агрегаторы. Однако полученных таким путем данных чаще всего недостаточно, потому что они содержат краткую информацию о наименовании проекта и его локации, описание отрасли и даты реализации. К тому же сервис или портал, который предоставляет эти данные может обновляться довольно редко. Часто обновляемые сервисы, как правило предоставляют информацию за довольно высокую стоимость. Как выяснилось при проведении данного исследования, региональные порталы, как правило, не обновляют информацию своевременно.

Поэтому возникает необходимость разработки интеллектуальной системы, способной автоматически выполнять поиск и сбор данных об инвестиционных проектах из открытых источников, анализировать неструктурированные текстовые материалы, определять актуальные характеристики проектов, формировать их содержательные описания и обеспечивать обновление базы данных, используемой для дальнейшего экономического и пространственного анализа.

— Научная новизна нашего исследования заключается в разработке системы интеллектуального анализа инвестиционных проектов, объединяющего автоматизированный сбор данных из открытых веб-источников, обработку неструктурированных текстов, нейросетевой анализ содержания публикаций и формирование актуализированной базы данных, пригодной для последующего геоинформационного анализа. В отличие от традиционных подходов, основанных на ручном мониторинге либо на использовании исключительно заранее структурированных данных, предлагаемый подход обеспечивает преобразование разрозненных текстовых сообщений в единое аналитическое представление инвестиционного проекта, — пояснила Полина Браер.

При создании интеллектуальной системы были использованы методы обработки естественного языка, машинного и глубокого обучения, трансферного обучения и веб-парсинга, а инструментальную основу составили Python, HuggingFace Transformers, Scikit-learn, BeautifulSoup и Selenium. Так была разработала интеллектуальная система, включающая четыре специализированных аналитических модуля: классификатор стадии реализации проекта на базе XLM-RoBERTa, модель оценки инвестиционной перспективности на основе логистической регрессии с TF-IDF, генератор текстового описания на базе ruT5, а также гибридный модуль извлечения объема инвестиций. Таким образом разработчики применили комплексный подход, сочетающий в себе автоматизированный сбор данных из открытых источников, их нейросетевую обработку и формирование актуализируемой аналитической базы для геоинформационного анализа.

— В реализованном нами коде зашит перечень определенных сайтов-источников, которые являются достоверными и наиболее приоритетными. При необходимости разработчик может внести в него изменения – одни источники внести, а другие – исключить, изменить приоритетность или добавить ключевые слова. При этом основная функциональность системы не нарушается. Система генерирует развернутое описание какого-либо определенного инвестиционного проекта, основываясь на тех статьях, которые она собрала в надежных интернет-источниках. Это исчерпывающая информация и пользователю уже нет необходимости искать недостающую информацию вручную на других сайтах. В ходе исследования мною было подсчитано, что работу, которая заняла бы у человека полную рабочую неделю, система выполняет за 3-4 часа. Нами для выполнения этой задачи была применена интеллектуальная модель Т5, — пояснила Полина Браер.

Модель Т5 была применена и для выполнения другой задачи — извлечения стоимости инвестиций в проект на данный момент. Она собирает информацию по упоминанию цен либо стоимостей, которые указываются в статьях, размещенных в открытых интернет-источниках, и анализирует, какая из этих стоимостей является именно инвестиционной, исходя из контекста, поскольку в статье могут упоминаться и другие цены.

Экспериментальной задачей стало определение показателя инвестиционной привлекательности проекта. 

— Для определения инвестиционной привлекательности проекта мы использовали модель TF-IDF в совокупности с логистической регрессией. Это комбинация нейросети и статистической обработки данных. Модель выделяет в текстах ключевые слова, которые характеризуют проект. Например, «выполнено успешно», «построено», «сделано», «выполнено» или «завершено».  По аналогии выделяет и негативные ключевые слова. При выполнении этой задачи нейросеть играет больше техническую роль — она превращает эти слова в векторы, в итоге слово становится определенным числом, которое обрабатывается логистической регрессией и по итогам данной обработки инвестиционный проект попадает в одну из трех групп по степени перспективности: высокая, средняя или низкая. Следует уточнить, что инвестиционная привлекательность – показатель экспериментальный, так как понимание инвестиционной привлекательности субъективное и реальная классификация может различаться между разными специалистами — для одного проект может быть привлекательным, а для другого нет, — сказала Полина Браер.  

Также интеллектуальная система способна предоставлять информацию о текущей стадии проекта. Их девять: от инициации до ввода в эксплуатацию или заморозки/отмены. Система также руководствуется данными из открытых интернет-источников. Она выдает результат, анализируя тексты, при этом использует ключевые слова, перечень которых расширен, потому что в статьях не всегда описывается очевидная стадия проекта, и требуются дополнительные ключевые слова, чтобы определить ее. При этом возможно использование нескольких источников. На этот случай в системе предусмотрены защитный механизм, предотвращающий упоминания стадии, ниже предшествующей. Например, стадия «инициация» не может следовать за стадией «строительство», потому что в реальности такое невозможно. 

— В современных условиях цифровизации экономики возрастает роль информационно-аналитических систем, обеспечивающих сбор, систематизацию, обработку и интерпретацию данных, необходимых для принятия обоснованных управленческих решений. Теоретическая значимость нашего исследования заключается в развитии подходов к интеграции методов искусственного интеллекта, обработки естественного языка и геоинформационных систем в задачах анализа территориально распределенных экономических объектов. Полученные нами результаты расширяют представления о возможностях применения больших языковых и нейросетевых моделей для извлечения сведений из неструктурированных источников и их включения в контур геоаналитической обработки данных. Разработанная нами интеллектуальная система может быть использована для мониторинга инвестиционной активности, сопровождения проектных портфелей, актуализации баз данных инвестиционных проектов и дальнейшего пространственного анализа, — резюмировала Полина Браер.

Елена Панфило, пресс-служба НГУ

Изображение создано нейросетью

Ученые из Института химической биологии и фундаментальной медицины им. Д.Г. Кнорре СО РАН и Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН разработали инновационный подход для изучения электростатических взаимодействий в ферментах, восстанавливающих повреждённую ДНК. Созданный метод с pH-чувствительной меткой можно применить к сотням других белков, работающих с ДНК, многие из которых очень важны для предохранения организма от онкологических заболеваний. Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом и Минобрнауки РФ, опубликованы в Journal of Physical Chemistry B: Condensed Matter, Materials, Surfaces, Interfaces and Biophysical.

В основе работы любого живого организма лежат ферменты – белки, которые ускоряют химические реакции. Ключевую роль в этом ускорении играют электростатические взаимодействия, то есть силы притяжения и отталкивания между заряженными частицами. Фермент работает как высокоточный станок, а «детали», которые он обрабатывает, должны быть идеально подогнаны друг к другу. Электрические заряды помогают направлять молекулы-субстраты в нужное место, «включать» и «выключать» химические связи.

Ученые использовали метод спектроскопии электронного парамагнитного резонанса, который позволяет изучать молекулы с неспаренными электронами — так называемые спиновые метки. В центре внимания оказался бактериальный фермент формамидопиримидин-ДНК-гликозилаза (Fpg), который участвует в репарации ДНК. Его задача — найти и вырезать из ДНК окисленные остатки гуанина, иначе в месте повреждения произойдет мутация. У человека есть аналоги Fpg — белки семейства NEIL, защищающие клетки от мутаций, которые могут дать начало онкологическому процессу. Было известно, что в активном центре всех этих ферментов работают две аминокислоты — пролин и глутамат, но как именно они взаимодействуют, до сих пор оставалось загадкой.

«Наши коллеги синтезировали спиновую метку, которая чувствительна к кислотности среды, а мы пришили ее к ДНК прямо рядом с местом повреждения. Получился своеобразный молекулярный «микрофон», который в прямом смысле передает сигнал из центра событий: изменение зарядов вблизи метки меняет ее ответ на pH», - рассказывает академик Дмитрий Жарков, заведующий лабораторией геномной и белковой инженерии ИХБФМ СО РАН.

«Химики в нашем институте являются признанными лидерами в области синтеза спиновых меток. Именно благодаря их богатому опыту удалось создать специальную метку, чувствительную к pH. Механизм этой чувствительности основан на том, что метка выступает в роли основания: при повышении pH доля её заряженной (протонированной) формы уменьшается. На процесс сильно влияют окружающие электростатические взаимодействия. Обе формы метки — и заряженная, и нейтральная — парамагнитны, их соотношение четко отражается на спектре ЭПР, анализом которого виртуозно владеют специалисты Лаборатории магнитного резонанса НИОХ СО РАН», - поясняет Елена Багрянская, директор НИОХ СО РАН, руководитель гранта РНФ.

Ученые обнаружили, что в кислой среде и нормальный фермент, и его мутантный вариант с заменой каталитического глутамата на нейтральный глутамин ведут себя одинаково. Но как только pH сдвигается к физиологическим значениям, сигналы резко расходятся. В работающем ферменте происходит «перезарядка» — пролин и глутамат обмениваются протоном, что приводит фермент в активное состояние, а мутант на это не способен. Из этих данных удалось даже определить разницу в электрическом потенциале активного центра обоих вариантов Fpg, которая составила около 30 милливольт. Такое прямое измерение электростатических взаимодействий внутри фермента проведено впервые в мире.

Предложенный метод легко адаптируется для изучения других белков, работающих с ДНК, особенно там, где важны локальные заряды – например, для белков семейства NEIL, мутации в которых связаны с развитием рака, воспалительных заболеваний и нарушениями эмбрионального развития.

Источник: пресс-служба Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН

Изображение: разработано Мagnific

Часть Первая: От ФМШ – к Экодому

– Игорь Александрович, недавно у нас в стране официально стартовал очередной приоритетный нацпроект, направленный на поддержку биоэкономики. Какова Ваша оценка данной государственной инициативы?

– Для нашей группы, которая реализует проект «Экодом», это, безусловно, позитивный знак. Фактически, новый нацпроект фокусирует внимание как раз на тех принципах, что положены в основу нашего проекта. Мы говорим и пишем об этом более 40 лет, как минимум с середины 1980–х годов. Тогда это еще не было мировым трендом, а у нас на государственном уровне такие задачи не ставились. Тот факт, что сегодня биоэкономика включена в приоритетное направление, говорит о том, что наверху понимают основной вектор социально–экономического развития. И это вселяет надежду.

– Я правильно понял, что проект «Экодом» – это не только о строительных технологиях. Это что–то более фундаментальное?

– Мы считаем, что это так. Российский проект «Экодом» зародился у нас, в новосибирском Академгородке, еще в 1983 году. Это не просто концепция энергоэффективного жилья, а один из механизмов перехода от линейной экономики потребления к цивилизации замкнутых циклов, где человек становится осознанным элементом экосистемы. В настоящее время проект накопил достаточно знаний и решений для реализации. Он опирается на научную школу, 65 патентов РФ и апробированные технологии в сибирском климате.

– А как–так получилось, что именно новосибирский Академгородок стал местом его зарождения? Кто был у истоков проекта?

– Корни проекта уходят в Физико–математическую школу (ФМШ) 1963 года. Это то место, где академик Лаврентьев и другие выдающиеся деятели новосибирского Академгородка растили, образно говоря, «новую породу» ученых. Именно выпускники этой школы – 12 человек из команды, – выросшие на лекциях о кибернетике и системном анализе, спустя 20 лет начали применять системный подход к проблеме выживания человечества на примере простого и понятного всем понятия – дом.

Чуть позже – в 1980–е – 1990–е годы – проект получил мощную институциональную поддержку. Академик Валентин Коптюг, тогдашний председатель СО РАН, начал создавать межинститутскую лабораторию по экологическому домостроению. Министр строительства РФ Ефим Басин включил «Экодом» в программу «Свой дом», а губернатор Новосибирской области Виталий Муха обеспечил проекту грант ООН. Все это на начальном этапе было очень важно для нас. В 1993 году макет экодома, который мы с помощью архитекторов из Архитектурно–художественной академии сами изготовили, представлял Россию на Экспо в Южной Корее в составе общей экспозиции. Сейчас он стоит на выставке СО РАН.

К сожалению, Валентин Афанасьевич Коптюг не успел воплотить свою идею создания межинститутской лабораторией с тематикой экологического домостроения, но импульс, который он придал проекту, привел к формированию устойчивой группы ученых, изобретателей и преподавателей, которая вышла широко за пределы СО РАН, сохранив связь с Сибирским отделением, так как многие члены команды являются сотрудниками институтов Академгородка.

Также отмечу, что значительную роль в формировании понимания и новых представлений о глобальных возможностях развития Экосистемы благодаря жизнедеятельности человека сыграл академик Влаиль Петрович Казначеев.

– Если я не ошибаюсь, на Западе также растет популярность разного рода «зеленых» проектов, отражающих экологическое движение. Является ли проект «Экодом» частью этого общего движения или у него есть какие–то свои особенности?

– Есть и общее, и особенности. Просто и однозначно на этот вопрос ответить нельзя. Например, в 60–х хиппи подняли проблемы загрязнения природы и социальной несправедливости, причем это движение распространилось на многие страны. В нашей стране движение садоводов–любителей возникло в 1950–х после соответствующего решения правительства СССР в 1949 году. Садоводы активно развивали органическое земледелие и действовали, по существу, как пример микроэкономики замкнутого цикла.

Первое, что мы на старте проекта сделали с помощью специалистов из Института экономики, определили трудозатраты, сроки освоения участков, выход на режим получения урожая, его объемы и определили денежный эквивалент этой работы. Оказалось, что он вполне достаточен, чтобы построить себе дом со средней на тот момент площадью. Срок оказался примерно таким же, что и ожидание жилья от государства. Мы осознанно стали заниматься именно экодомом в 1983 году.  В этом же году начала свою работу Всемирная комиссия по окружающей среде и развитию под руководством Брундтланд и в 1987 году опубликовали доклад «Наше общее будущее». В 1990 году мы провели свою первую конференцию «Экологический поселок и экологический дом в Сибири. В 1992 состоялась конференция ООН в Рио. Мы ничего не знали об этих процессах. Интернета не было. Для меня до сих пор загадка, почему Валентин Афанасьевич рассказал мне об этом только поле конференции, когда по итогам конференции вручил мне подготовленный им обзор. Так что наш проект является частью этого общего движения.

В отличие от большинства «зеленых» стартапов, которые возникают как коммерческие проекты последние 10 лет, российский «Экодом» опирается на научную школу, сформировавшуюся еще до начала массового «зеленого» бума. Поэтому это не дань моде, а продолжение системной работы, начатой на стыке советской академической науки и изобретательского сообщества в новых рыночных реалиях.

Сегодня рынок экотехнологий заполнен разными предложениями: солнечные панели, солнечные коллекторы, тепловые насосы, биогазовые системы, биотуалеты, оборудование для раздельного сбора мусора и другое. Однако проблема большинства современных «умных домов» в том, что они остаются «линейными»: потребляют ресурсы извне и выбрасывают отходы наружу.

Ключевое отличие «Экодома» — стремление к реализации экономики замкнутых циклов уже на уровне самого домохозяйства. Наши расчеты показывают: при современном уровне технологий КПД цивилизации может достигать 80–90%, тогда как в текущей в линейной модели «извлек–произвел–выбросил» он составляет всего 2 – 4 процента.

– Если говорить о технологиях, то на чем сделан акцент применительно к «Экодому»?

– Сразу отмечу, что наш проект объединяет разрозненные технологии в единую систему. Здесь мы выделяем как минимум четыре принципиально важных решения, формирующих данную систему.

Первое решение касается энергетики: оптимальное утепление, согласованное с гибридной системой отопления (водяная и воздушная) с использованием солнечных коллекторов, водяных и грунтовых аккумуляторов тепла, тепловых насосов и ветровой генерации (где это целесообразно), теоретически позволяет достичь энергоэффективности, втрое превышающей класс А++.

Второе решение касается переработки: выделение и переработка органических отходов через скоростные метантенки (биогаз) и вермикультуру (черви «Старатель») позволяет производить полезный продукт — удобрения и почву со скоростью, многократно превышающую скорость этих процессов в естественных условиях.

Третье решение касается водного хозяйства: использование биокомплексов и биополигонов (лесопастбищ, лесопарков и лесосадов) для очистки стоков и вторичного их использования вместо дорогостоящих традиционных очистных сооружений, делая это процесс доходным. Это, кстати, нужно везде. Особенно актуальны такие технологии для Байкальской природной территории, где нами был реализован отдельный проект. Я особо подчеркиваю этот момент: биологическая очистка стоков на уровне отдельных жилищ и отдельных поселений может иметь глобальное значение. Защита Бакала от органических отходов как раз подтверждает актуальность указанных технологий.

Наконец, мы включаем сюда восстанавливающее почву земледелие. Так, комбинированный метод Овсинского‑Конева‑Насырова, основанный на поверхностном рыхлении, предполагает один посев в два года (одновременный посев озимых, яровых и бобовых) и сбор двух урожаев в следующие два года. Технология ежегодно естественным образом восстанавливает плодородие почвы при выращивании зерновых.

– Как это всё согласуется с мировым трендом, о котором мы сказали в начале? Ведь если речь идет о формировании цивилизации нового типа, то должны быть какие–то наглядные примеры в качестве ориентиров.

– Одна из задач конференции ООН в Рио – это сбор примеров наилучшей практики. И такие примеры, безусловно, есть. Например, безвспашное земледелие применяется в мире уже достаточно широко. На том же Западе достаточно много энтузиастов, пытающихся воплотить модель жилища будущего или даже модель целого поселения будущего. Например, Findhorn в Шотландии или CAT в Уэльсе. Это экопоселения, выросшие из небольших групп энтузиастов в международные образовательные хабы. Другой пример: Rocky Mountain Institute в США — институт, доказывающий экономическую эффективность энергосбережения. Так что проект «Экодом» органично вписывается в мировую практику создания центров экотехнологий, число которых исчисляется многими десятками.

Однако на этом фоне российский проект выглядит более фундаментальным. Если западные центры часто делают акцент на социальной организации или политическом лоббизме, то команда «Экодома» делает ставку на инженерную школу и традиционный для России уклад жизни. Наличие 65 патентов РФ, 11 книг и 25 проведенных конференций (включая международные) подтверждает: это не пиар–проект, а научно–производственный консорциум.

– Есть ли у вашей команды какие–то планы использовать свои наработки и компетенции в реализации приоритетного нацпроекта по биоэкономике, учитывая совпадения по ключевым позициям?

Разумеется, мы не лишены таких намерений. У проекта «Экодом» есть самая сильная и амбициозная часть, которая способна сыграть положительную роль в продвижении темы биоэкономики. Поговорим об этом во второй части нашей беседы.

Беседовал Олег Носков

Фото предоставлено И. Огородниковым

Продолжение следует