Если вы застали период позднего СССР, то наверняка помните о том, как в ту эпоху во время летнего сезона на совхозные и колхозные поля завозили школьников для прополки овощных плантаций. На полях трудились ученики как городских, так и сельских школ (что тогда называлось «летней практикой»). Не избегали труда на полях и подростки из многочисленных пионерских лагерей.

Особенно доставалось тем, чья школа непосредственно находилась не территории какого-нибудь совхоза. Здесь участие в летних полевых работах чуть ли не приравнивалась к выполнению священного долга. Лично на мою долю выпали когда-то четыре такие вот трудовые смены – с шестого класса по девятый включительно. Данный вид практики назывался простым словом – «морковка», поскольку морковь была основной кормовой культурой, выращиваемой на полях крупнейшего на то время свиноводческого комплекса страны (принадлежавшего совхозу-миллионеру, чья мясо даже шло на экспорт).

Самым поразительным было то, что плантации предварительно обрабатывались гербицидами, затем на них распыляли керосин, и уже потом запускали туда школьников. Судя по состоянию посадок, на которых оставались белые разводы от препаратов и исходил сильный запах керосина, указанные химические способы борьбы с сорняками помогали не очень. Сорняков было много, а в некоторых местах они росли настолько кучно, что полностью покрывали ростки моркови.

Происходило это в первой половине 1980-х годов – как раз в то время, когда Партия и правительство провозгласили «Продовольственную программу». И если честно, то нас, советских подростков, очень сильно тогда озадачивал вопрос: неужели в нашей стране до сих пор не изобрели какого-то действенного способа борьбы с сорняками, исключавшего использование неквалифицированного детского труда?

Если бы мы в это время рылись в архивах научной периодики, то вполне могли бы наткнуться на описание одного такого метода, разработанного советскими учеными еще в начале 1950-х годов. В чем суть этого метода?

В то время считалось, что благодаря внедрению квадратного и квадратно-гнездового способа посевов удалось механизировать трудоемкие работы для целого ряда овощей и технических культур. Например, почву можно было обрабатывать культиватором в двух направлениях (вдоль и поперек), исключая ручную прополку сорняков в рядах.

В то же время такие культуры, как морковь, репа, петрушка, столовая и сахарная свекла для гнездового способа не подходят, так как для получения высоких урожаев их надо высевать таким образом, чтобы на одном гектаре было не менее 300 тысяч растений (и даже до миллиона и больше). Эти культуры принято сеять рядами, позволяющими частично механизировать некоторые трудоемкие процессы. Но такие работы, как прореживание чрезмерно густых всходов, а также удаление сорняков в рядках, выполнялись вручную. Например, для сахарной свеклы, для столовых и кормовых корнеплодов на один гектар требовалось не менее 45 человеко-дней. Для лука, выращиваемого на севок – порядка 140 человеко-дней. Практические же затраты ручного труда на прорывку и прополку превышали указанные нормы почти в два раза. Причем, запаздывание с проведением этих операций очень серьезно снижало урожай.

Поскольку советское сельское хозяйство было призвано стать образцовым для всего мира, необходимо было максимально сократить применение ручного труда, опираясь на научные разработки. И такие разработки появились как раз в начале 1950-х годов.

Так, кафедра овощеводства Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева разработала инновационный по тем временам способ сева овощей, значительно облегчавший прополку в рядках и позволявший, к тому же, совершенно обходиться без прорывки. Для посева по этом новому способу использовали битумированную всходозащитную бумагу, нарезанную длинными лентами. Эти ленты наматывались на бобины, вставлявшиеся в специально сконструированную машину, которая, в свою очередь, навешивалась на трактор «ХТЗ-7» или «Беларусь».

При помощи катка машина делала на земле ложе, расстилала по нему всходозащитную бумагу, пробивала в ней на определенном расстоянии друг от друга отверстия, одновременно высевая в них семена, и, наконец, заделывала полоски бумаги слоем земли в 1-2 сантиметра. При ширине ленты в 10 см на один гектар требовалось 253 кг такой бумаги, а при ширине ленты в 16 сантиметров – 390 килограммов. Для того, чтобы снизить расход бумаги, ученые работали над созданием более тонкой ленты. Тем не менее, по их словам, расходы на бумагу в любом случае полностью окупались, так как новый способ сева намного повышал урожайность овощей, позволял экономить на семенах и самое главное – снижал трудоемкость процессов обработки растений.

В связи с тем, что всходозащитная бумага позволяла размещать растения на определенном расстоянии друг от друга, необходимость в их прорывке отпадала. И что еще более важно – всходы совершенно не нуждались в прополках и рыхлениях в рядках. Это объяснялось тем, что семена сорных трав, находящихся под бумагой, лишались нормальных условий развития и были не в состоянии пробиться наружу. Что касается тех сорняков, что попадали в наружный слой земли (покрывающий бумагу), то они гибли после появления всходов, поскольку их корни не могли добраться до почвы сквозь бумагу.

Как показали опыты, на 14-й день посева овощей с всходозащитной бумагой в рядках на одном квадратном метре было обнаружено всего шесть (!) сорняков, тогда как при обычном посеве их количество на один «квадрат» превышало тысячу! Для наших ученых это был очень важный показатель, поскольку сорные травы даже при многократной культивации междурядий резко снижают урожайность сельскохозяйственных культур. Например, при тщательной прополке рядков морковь дает урожай в 790 центнеров с гектара, при прополке только междурядий – всего 140 центнеров.

Всходозащитная бумага делала ненужным рыхление, сохраняла влагу и препятствовала образованию корки в рядках. Более того, благодаря суточному колебанию температуры под полоской бумаги образуется роса. Согласно тогдашним подсчетам, на каждом квадратном метре под бумагой ежедневно конденсировалось до литра воды, что позволяло растягивать сроки посева без риска погубить всходы. При этом колебания температуры в слое размещения семян всегда были ниже, чем при обычной посадке. Данное обстоятельство, подчеркивали наши ученые, принципиально важно для получения ранних и дружных всходов.

Таким образом, использование всходозащитной бумаги давало значительную прибавку урожая, что было доказано на практике. Например, в Подмосковном совхозе «Люберецкие поля орошения» в 1953 году при обычном посеве получили 25 тонн моркови с гектара, а по всходозащитной бумаге – 50 тонн! На опытной станции Московской сельскохозяйственной академии имени Тимирязева урожай столовой свеклы при новом способе посева составил 1 300 центнеров с гектара. Кроме корнеплодов, всходозащитная бумага применялась и при выращивании томатов. В этих случаях урожай повышался с 56 тонн – до 73 тонн с гектара.

Наши ученые полагали, что большое применение новый способ сева должен получить в районах Дальнего Востока, где весной растения часто страдают от засухи, а летом – от частых дождей. Всходозащитная бумага помогала защитить сельскохозяйственные культуры от потери влаги в весенний период и от избыточного увлажнения в летний период (при этом посевы рекомендовалось делать на грядах).

Интересно, что уже тогда велась работа по конструированию 4- и 6-рядных машин для посева таким способом различных культур, в том числе – хлопчатника. Был даже сконструирован экспериментальный образец станка для заделки мелких семян в отверстия ленты всходозащитной бумаги. На бобины машины планировали наматывать ленту с уже заделанными в нее семенами.

Как видим, работа в этом направлении велась весьма активно. По сути, формировался принципиально новый облик сельскохозяйственных технологий. Почему же спустя тридцать лет ручной труд на совхозных и колхозных полях оказался настолько востребованным, что к нему массово привлекали даже школьников, остается выяснить историкам.

Николай Нестеров

Изображение сгенерировано нейросетью

В технопарке Новосибирского Академгородка (Академпарк) состоялся пресс-тур, посвященный демонстрации разработок победителей весенней сессии акселератора А:СТАРТ.
Заместитель Губернатора Новосибирской области Ирина Мануйлова ознакомилась с пятью инновационными проектами финалистов, которые в ближайшее время войдут в бизнес-инкубатор Академпарка. Это проекты в области медицины и биотехнологий, промышленной автоматизации, машинного зрения и искусственного интеллекта.

Ирина Мануйлова подчеркнула системный характер работы Правительства Новосибирской области по развитию технологического предпринимательства.

«Правительство Новосибирской области последовательно поддерживает молодых инноваторов и технологические стартапы. Мы видим своей задачей не просто выделение грантов, а создание полноценной экосистемы, где идея может пройти путь от лабораторного образца до серийного продукта. Акселератор А:СТАРТ — яркий пример эффективного государственно-частного партнерства, когда усилия власти, науки и бизнеса объединяются для взращивания новых лидеров высокотехнологичных отраслей», — отметила заместитель Губернатора.

Ирина Мануйлова также добавила, что вовлечение молодежи в инновационную деятельность остается одним из ключевых приоритетов: сегодня средний возраст участников акселератора составляет всего 30 лет, а среди финалистов — студенты ведущих вузов Новосибирска и сотрудники институтов СО РАН.

В ходе пресс-тура команды-победители представили действующие образцы и прототипы:
 
· «Кибербиотех» — комплексное решение для запуска биопроцессов непрерывной ферментации, включающее биоферментер и готовый технологический регламент.
 
· «Tandem AMR» — модульный робот для автоматизации паллетной логистики в узких проходах складов грузоподъемностью до 1,2 тонны.
 
· «ЕММА» — программно-аппаратный комплекс для пространственной привязки наземных измерений без использования GPS/ГЛОНАСС, с точностью, сопоставимой с dGPS.
 
· «Билитех» — умная лампа фототерапии для новорожденных со встроенным датчиком билирубина и мобильным приложением для контроля эффективности лечения в реальном времени.
 
· «ОфтальмоСим» — российский VR-симулятор с тактильной обратной связью и AI-аналитикой для обучения офтальмохирургов.
 
Как отметил исполнительный директор Фонда «Технопарк Академгородка» Алексей Логвинский, весенняя сессия А:СТАРТ собрала 180 заявок со всей России. После нескольких этапов отбора и четырех недель интенсивной работы с трекерами до финала дошли 24 проекта, из которых эксперты выбрали 15 стартапов для зачисления в бизнес-инкубатор Академпарка.
 
В бизнес-инкубаторе команды получат не только офис и лаборатории, но и бухгалтерское, юридическое, PR-сопровождение, а также доступ к экспертному сообществу Академпарка. Ззадача институтов развития — довести проекты до стадии устойчивого бизнеса и помочь им выйти на рынок.
 
 

Я не знаю ни одного архитектора, которые бы не распекал Никиту Хрущева за внедрение технологии сборного железобетона. С определенных пор панельные многоэтажки стали восприниматься как самый убогий вид жилья, навязанный-де нашему народу «самодурством» отдельного вождя. Дескать, Хрущев завез в нашу страну морально устаревшую строительную технологию, на долгие годы определившую серый, невыразительный облик советских городов (точнее, новых жилых районов).

Останавливаться на этой критике не будем, ибо она давно уже стала стандартной. Отметим лишь, справедливости ради, что для самого Хрущева основным мотивом была не эстетика, а решение жилищной проблемы. И с этой точки зрения действия тогдашнего руководства страны выглядели вполне логично. К слову, архитекторов не устраивала не сама технология как таковая, а принцип типового строительства, исключавший всякое творческое «самовыражение». По сути, это было вторжение духа индустриальной эпохи, логически требовавшей, в том числе, и пересмотра наших эстетических запросов.

Что касается технологии, то сборным железобетоном, разумеется, ограничиваться не собирались. Считалось, что данное решение является временным – до той поры, пока наши специалисты не создадут чего-то нового. Полагаю, мало кто в то время думал, что сборный железобетон в нашей стране перешагнет в XXI столетие. Во времена Хрущева никто не считал эту технологию совершенной. Было понятно, что она – устаревшая, и о ее недостатках в конце 1950-х годов писали открыто.

Главная претензия к сборному железобетону – большой вес конструкций и, соответственно, большой вес самих зданий. А вес, как известно, является чуть ли не основным технико-экономическим показателем стоимости строительства. Для индустриального домостроения, рассчитанного на массовый ввод недорогого жилья, экономические показатели находились во главе угла. И в этом смысле тяжелые железобетонные панели воспринимались как явный пережиток прошлого.

Отсюда вытекала главная задача: как снизить вес здания? Решений могло быть много. И в этом смысле удивительно то, что советские проектировщики уже тогда видели пути снижения веса путем сочетания легких ограждающих панелей с прочным каркасом (по нашим дням – вполне современное решение для индустриального домостроения). В частности, в конце 1950-х годов данное решение разрабатывалось в «Моспроекте», в архитектурно-проектной мастерской № 6.

Прежде всего был запроектирован несущий каркас из предварительно напряженного железобетона, а также перекрытия из прокатных панелей, в том время обладавших наименьшим весом. Далее встал вопрос о материале для наружных стен и для перегородок, не испытывающих особых нагрузок и потому способных стать очень легкими. В поисках материала для таких конструкций проектировщики обратились за советом в Научно-исследовательский институт пластических масс.

Сделаем здесь небольшое отступление. Дело в том, что интерес к пластмассам оказался далеко не случаен, поскольку лучше всего (намного лучше, чем тяжелые железобетонные панели) соответствовал подлинному духу «хрущевской» эпохи.

Напомним, что Никита Сергеевич провозгласил «окончательную победу» социализма в нашей стране и наметил пути построения коммунизма. Важной вехой на этом пути должна была стать масштабная химизация промышленности и сельского хозяйства (о чем мы в свое время писали). Кстати, тогдашние активные поиски месторождений нефти и газа диктовались не только проблемами энергетики, но и запросами растущей химической промышленности, нуждавшейся в надежной сырьевой базе. Углеводороды были крайне необходимы для массового выпуска синтетических пластмасс, синтетических тканей и даже азотных удобрений (причем, самое интересное, что пластмассы и азотные удобрения иногда производятся на одних и тех же химических комбинатах).

Тот, кто застал ту эпоху, наверное, помнит в том, насколько модной тогда была тема синтетики. Например, для молодежи той поры символом современности и прогресса стали нейлоновые рубашки, за которыми стояли в длинных очередях. С синтетикой ассоциировалось наше космическое будущее. Причем, речь шла не только о материалах, но даже о синтетической еде! Поэтому совсем не удивительно, что проектировщики новых «прогрессивных» домов обратились к пластмассам.

В ходе совместного обсуждения с сотрудниками НИИ пластических масс было установлено, что из различных пластиков могут быть выполнены не только панели и перегородки, но также полы, столярные изделия и даже сантехнические устройства. Все эти части здания из пластмасс – в сочетании с каркасом из предварительно напряженного железобетона и перекрытиями из прокатных плит – давали возможность снизить общий вес здания в четыре-пять раз!

В таком варианте фундаменты устраивались только под колоннами несущего каркаса – в виде отдельных железобетонных подушек. Наружные панели собирались делать трехслойными: внутренний слой – из бумаги в виде сот, пропитанных синтетическими смолами; далее шел слой из стеклопластика; третий слой – из декоративного пластика. Планировалось, что толщина панели не превысит 16 сантиметров, то есть они должны были быть в четыре раза тоньше кирпичных стен (по тогдашним теплотехническим нормативам). Перегородки по своей конструкции мало чем отличались от наружных панелей. Параллельно велись опытные работы по конструированию оконных коробок и переплетов из пластмасс.

Интересно, что уже в то время Институт санитарной техники Академии строительства и архитектуры пытался найти новые возможности для производства пластмассового сантехнического оборудования. По замыслу, санузлы вместе с оборудованием должны были монтироваться прямо на заводе в виде отдельных готовых кабин и в таком виде поступать на строительную площадку и устанавливаться на место. И что не менее интересно: уже тогда металлические трубы собирались заменить на пластмассовые.

Как утверждали проектировщики, переход на конструкции из пластмасс при строительстве домов дает большую экономию металла, цемента и дерева. К тому же пластики обладали не только легкостью и прочностью, но и не были подвержены коррозии. Да и технология изготовления пластмассовых изделий казалось довольно простой. Всё это позволяло думать, что применение пластиков в строительстве принесет большие экономические выгоды (тем более что за ними видели будущее). И где-то в 1958 году уже было намечено строительство таких пластмассовых домов в Москве, в районе Измайлова.

Что же произошло на практике? В Измайлове, действительно, был возведен фрагмент пластмассовой многоэтажки. Но дальше этого процесс не двинулся. В 1961 году в Ленинграде был построен экспериментальный двухэтажный коттедж, второй этаж которого был полностью выполнен из армированного пластика. Простоял он недолго и был демонтирован из-за дороговизны в эксплуатации.

В общем, смелые и логичные (в теории) решения не были подтверждены практикой. На практике строительный пластик оказался дороже производства панелей из бетона. Кроме того, качество пластика оставляло желать лучшего – он быстро разрушался под влиянием внешних условий (особенно – ультрафиолета). Были вопросы и по пожаробезопасности, и по токсичности. В общем, дело в этом направлении столкнулось с очень серьезными препятствиями.

И что не менее показательно: после отстранения Хрущева эпоха смелых «футуристических» экспериментов в стране фактически завершилась. При Брежневе уже более полагались на проверенный опыт, поэтому железобетону не стали искать более современную замену. Именно поэтому он благополучно дожил до наших дней.

Как ни странно, сегодня мы живет в очень похожей интеллектуальной атмосфере, когда представители строительного бизнеса с пафосом заявляют о том, будто «лучше кирпича ничего еще не изобрели». Согласны ли с ними представители науки? Это уже другая тема, к которой мы еще вернемся.

Николай Нестеров

Изображение сгенерировано нейросетью

В Институте цитологии и генетики СО РАН запускают новый проект по одной из самых распространённых проблем современного образа жизни – хроническому недосыпанию. Учёные получили совместный грант Российского научного фонда и правительства Новосибирской области на два года, общий бюджет проекта составил 3 млн рублей. Исследовательская группа под руководством научного сотрудника сектора изучения моногенных форм распространенных заболеваний человека ИЦиГ СО РАН, к.б.н. Алексея Дорошкова планирует создать модель того, как недостаток сна влияет на работу генов в разных типах клеток и какие долгосрочные риски для здоровья это создаёт.

Хроническая депривация сна – это состояние, когда человек систематически спит меньше, чем нужно организму, обычно менее 7–8 часов в сутки, и делает это не день-два, а неделями и месяцами. По оценкам врачей, с хроническим недосыпанием сталкивается значительная часть взрослого населения, особенно в крупных городах. Длительный недосып повышает риск ожирения, диабета 2-го типа, гипертонии, депрессии и нарушений памяти, а также связан с ростом сердечно-сосудистых и неврологических заболеваний. Для того, чтобы избежать таких негативных последствий, нужно понимать, как недостаток сна влияет на молекулярно-генетические процессы в организме.

«Человек эволюционировал в условиях, когда ночью темно и мы спим, ритм жизни стабилен, – объяснил Алексей Дорошков. – в современной городской среде всё иначе: мы можем работать до ночи, чтобы написать интересную заявку на грант, вставать очень рано, чтобы успеть по делам, пересекать на самолёте часовые пояса. Физиология человека не адаптирована к такому неравномерному режиму сна и бодрствования».

По его словам, жизнь при постоянном искусственном освещении – от офисов до экранов гаджетов – особенно заметно бьёт по жителям северных регионов, когда за окном то «полярные ночи», когда солнце почти не встаёт то «полярные дни», когда оно почти не садится: «Это суперактуальная штука как для Сибири, так и для более северных территорий. Люди здесь живут при электрическом освещении практически круглый год».

Учёные подчёркивают, что общие эффекты недосыпа физиологи описали давно: известны гормональные сдвиги, снижение когнитивных функций, проблемы с памятью и вниманием. В XXI веке исследователи шагнули глубже и выделили ключевые генетические каскады циркадных ритмов – внутренних «часов» организма.

Новый проект ИЦиГ СО РАН должен вывести понимание на следующий уровень детализации. «Сейчас мы уже можем учитывать эффекты не только общих механизмов регуляции (например, гормональных) в целом органе, но и очень тонкие настройки генов с учётом того, в каких именно клетках они работают. Нередко гены работают очень по разному  в разных типах клеток, при этом каждый такой тип может играть разную роль в реакции на нарушение режима сна» – рассказал Алексей Дорошков.

В рамках гранта команда будет анализировать большие массивы существующих транскриптомных данных – то есть данных о том, какие гены «включены» или «выключены» в конкретный момент. Особый интерес представляет так называемая транскриптомика с клеточным разрешением или single-cell RNA-Seq, при помощи которой исследователи видят картину не в среднем по ткани, а на уровне отдельных клеток. «Наш грант будет посвящён тому, чтобы построить многоуровневую модель регуляции работы генов в разных клетках и соотнести её с медицински значимыми регуляторными путями. Это позволит понять, какие дополнительные, в том числе отложенные, риски несут молекулярно-генетические и физиологические нарушения, вызванные хроническим недосыпом» , – пояснил исследователь.

Понимание этих механизмов создаст базис для разработки более гибкой, персонализированной терапии. Так как одни и те же нарушения сна на фоне разных генетических особенностей могут давать у одного человека гораздо более тяжёлые последствия, чем у другого. По словам учёного, глубокая интеграция разнородных данных – от клеточного уровня до целого организма – должна помочь выявить ключевые механизмы формирования нарушений при хроническом недосыпании и дать основу для будущих подходов к профилактике и лечению.

Пресс-служба Института цитологии и генетки

Изображение сгенерировано нейросетью

Исследователи создали гибридный способ охлаждения компьютерных микрочипов, который сочетает микроканальные и микроструйные системы. Это решение позволяет избежать перегрева и эффективно охлаждать даже самые мощные компьютерные процессоры. Статья об этом опубликована в журнале «Известия вузов. Физика».

Проблема отвода тепла в современных процессорах стала актуальнее из-за стремительного развития технологий: процессоры становятся всё мощнее и при этом компактнее, из-за чего выделяют огромное количество тепла на очень маленькой площади. Согласно IRDS 2022, международным прогнозам экспертов в области электронной промышленности, в 2026 году тепловыделение увеличится еще на 35 %, что делает разработку новых методов охлаждения необходимой для развития всей вычислительной техники.

Чем меньше площадь, на которой выделяется тепло, и чем больше тепла приходится на эту площадь, тем быстрее нарастает температура. Обычное охлаждение (например, обдув вентилятором) не успевает отводить энергию, устройство перегревается и со временем выходит из строя, поэтому одна из главных задач в современной электронике — охлаждать именно такие «горячие точки» как можно эффективнее.

Ученые из Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН придумали, как охлаждать высокотемпературные интегральные микросхемы гораздо эффективнее, чем обдувом: создали гибридный теплообменник с водяным охлаждением, сочетающий преимущества микроканального и струйного охлаждения. Вода в микроканалах не проводит ток и находится в герметичной медной пластине, прилегающей к чипу, что обеспечивает безопасность технологии, а специальный гидрофильный слой на стенках каналов предотвращает образование «сухих пятен» и поддерживает равномерную тонкую пленку для максимально эффективного охлаждения. При этом вода не просто циркулирует, а активно кипит, забирая при этом колоссальное количество тепловой энергии, так как на превращение в пар требуется в 20 раз больше энергии, чем при обычном нагреве.

Исследуемые в настоящее время микроканалы отлично отводят тепло, но при экстремально высоких тепловых потоках в них образуются паровые пробки и «сухие пятна», из-за чего наступает кризис кипения; в таком случае паровые пробки блокируют поток жидкости, на стенках образуются сухие участки, и охлаждение резко падает, в результате чего температура процессора неконтролируемо растет, и чип выходит из строя.

«В системе параллельных одинаковых каналов течет жидкость, в каждом канале одинаковый перепад давления. А теперь представьте, что происходит кипение, это достаточно случайный процесс, и пузырьки неодинаковым образом возникают в разных местах. Объемное газосодержание в момент времени в каждом канале получается разным. Раз оно разное, значит, сопротивление у каждого канала неодинаковое, и через один канал начинает идти больше жидкости, а через другой меньше. Возникает неустойчивость течения», — рассказывает старший научный сотрудник лаборатории процессов переноса в многофазных системах ИТ СО РАН кандидат физико-математических наук Алишер Сезгирович Шамирзаев.

Микроструи решают эту проблему: жидкость подается через специальные микроотверстия и в виде тонких струй направляется на поверхность, смывая пар и постоянно поднося свежую жидкость к «горячим точкам». Так, микроканалы отвечают за энергоэффективный отвод тепла через кипение, а микроструи — за локальную борьбу с перегревом и предотвращение кризиса.

Благодаря инновационным разработкам ИТ СО РАН, включающим использование микроканалов и применение микроструй для охлаждения процессоров и серверов, производители смогут создавать более мощные устройства без риска перегрева. При этом новые устройства будут компактнее и экономичнее существующих моделей с массивными радиаторами и вентиляторами.

Подготовили Анна Грищенко, Диана Антонова, студентки 3-го курса отделения журналистики Гуманитарного института НГУ

Изображение сгенерировано нейросетью

В Новосибирском государственном университете во второй раз прошла межрегиональная конференция педагогов по инженерному образованию, которую организовала Передовая инженерная школа (ПИШ) НГУ «Когнитивная инженерия». В этом году к проекту впервые присоединился Фонд Потанина, а партнёрами стали высокотехнологичные компании – СибНИА, новосибирский Академпарк, ООО «Элрон», «Оптиплейн Аэродинамика» и другие: всего в кампус НГУ приехали более 50 педагогов из школ Новосибирска и области.

Во вступительном слове академик РАН Михаил Федорук напомнил, что университет изначально создавался как центр подготовки исследовательских кадров, но именно здесь одной из первых в стране появилась передовая инженерная школа. «Мы были одним из немногих классических университетов, которые участвовали в программе по созданию Передовых инженерных школ с самого её начала, в первой волне», – отметил он. По словам академика, сегодня такая программа действует уже примерно в 60 университетах, и НГУ в ней занимает особое место за счёт сочетания фундаментальной науки и сильного инженерного окружения.

Решение пойти по этому пути было непростым: классический университет должен был выстроить новую модель работы с представителями промышленности, не потеряв исследовательское ядро. Но оно же, по словам Федорука, стало одним из преимуществ ПИШ НГУ: без сильной фундаментальной науки невозможно технологическое лидерство.

Директор Центра ПИШ НГУ, д.ф.-м.н., профессор РАН Сергей Головин напомнил, что школа появилась в 2022 году как новое подразделение университета. «Когда мы входили в эту программу, нужно было заложить идеи, как мы будем развивать инженерное образование в классическом университете, изначально ориентированном на науку», – рассказал он. В основе ПИШ лежит модель диверсифицированного научно‑технического развития: команда работает сразу в нескольких предметных областях – от аэрокосмического приборостроения и нефтегазовой инженерии до искусственного интеллекта. При этом школа не только готовит кадры, но и сама выступает как научно‑технический бизнес, создающий продукты и зарабатывающий на них.

Головин отдельно выделил два принципа, на которых строится работа ПИШ. «Мы сразу сказали, что возьмём лучшие стандарты, мировые и российские, и по этим стандартам будем действовать. Первый принцип – новая модель: мы стараемся и организационно, и идейно действовать так, чтобы сразу брать лучшее и лучше реализовывать», – пояснил он. Второй принцип связан с ориентацией на результат: «Наука – это процесс, который может длиться вечно. В технологиях нужно в конечное время достигать того результата, который от тебя требует рынок. И это то, как мы выстраиваем свою деятельность».

Говоря об образовательной части, Головин представил ее как своеобразную «воронку» работы с молодёжью: внешний круг – школа, затем базовая вузовская подготовка, специалитет, далее магистратура и уже после – либо аспирантура, либо работа на предприятии. «Наша основная нацеленность – магистерские программы. Нам нужны ребята, вместе с которыми мы сможем реализовывать технологические проекты, и через погружение в эти проекты мы их обучаем», – пояснил директор школы. Все магистранты ПИШ включены в реальные разработки, а направления варьируются от биотехнологий и нефтегазовой инженерии до конструирования и приборостроения; часть программ школа реализует совместно с другими университетами.

При этом ПИШ напрямую заинтересована в школе как в «верхнем уровне» воронки. По оценкам Головина, чтобы получить примерно 200 студентов, с которыми школа сможет серьёзно работать на бакалавриате и в магистратуре, нужно вовлечь в инженерные активности не менее полутора тысяч школьников, а на практике – ещё больше. «Наша заинтересованность в школах в том, чтобы они максимально мотивировали и подготавливали своих детей: чтобы они учили физику, математику, химию и заинтересовывались инженерными направлениями», – подытожил он.

За эту работу отвечает отдел дополнительного образования, который возглавляет Юлия Зленко. По её словам, идея конференции родилась из практического опыта взаимодействия с учителями и администрациями школ. «Инженерное образование сегодня – это такой неотъемлемый тренд, который диктует не только государство, но и хорошо понимают сами школы. Инженерные навыки закладываются ещё в школьный период, и чем раньше с этим начнут работать и учителя, и образовательные учреждения, тем раньше и точнее школьник сможет определиться, в каком направлении ему строить дальнейшую карьеру», – отмечает она.

Зленко подчёркивает, что одной работы «внутри класса» уже недостаточно: не менее важным становится профессиональное сообщество педагогов. «Преподавателям очень важно обмениваться опытом. Им нужно понимать новые тренды, куда движется инженерное образование, какие направления актуальны и каких экспертов можно задействовать, чтобы дети получали качественные профориентационные навыки и дальше развивали инженерные компетенции», – говорит она. Конференция ПИШ как раз стала площадкой для такого обмена: учителя, методисты, представители институтов развития и бизнеса обсуждали реальные кейсы и совместные проекты.

Говоря о трендах последних лет, она отметила, что инженерное образование одновременно «обрастает» новыми темами и сохраняет устойчивое ядро. Так, в юбилейный год космонавтики особое внимание привлекли космическое приборостроение и космический инжиниринг. Но при этом сутевая часть остаётся той же, подчеркнула Юлия Зленко: «Радиомонтаж или микроэлектроника, которые были актуальны в восьмидесятые, сегодня по‑прежнему являются базовой несущей конструкцией для многих инженерных направлений. Меняется инструментарий – появляются беспилотники, искусственный интеллект, новые материалы – но суть работы инженера сохраняется».

Конечно, в рамках общих трендов, каждая школа выстраивает свою индивидуальную работу и наиболее успешные примеры озвучили на секциях конференции. Опыт ряда учебных заведений несомненно пригодится и другим школам. Так, лицей № 2 «Спектр» из Бердска выстроил очень эффективную модель работы с предприятиями. «Эта школа уникальна тем, что к ним приходят сетевые компании, телеком‑операторы, и сами инициируют сотрудничество сотрудничество. Чем они так заманчивы – вопрос к самой школе, но факт в том, что индустрия их видит и хочет с ними работать», – отметила Юлия Зленко.

Важным элементом конференции стало участие самих компаний, готовых открыто говорить о своих запросах. На этой «точке взаимообмена» стало очевидно, что зачастую школьникам и предприятиям мешает только языковой барьер: педагогам нужно научиться говорить с бизнесом на понятном ему языке, а компаниям – яснее формулировать задачи и ожидания.

Возможно, именно конференция станет одной из площадок, где эта задача будет успешно решена, точкой сборки регионального инженерного сообщества. А университет и ПИШ выступают в роли системного центра, места, где сходятся интересы школ, вузов и высокотехнологичного бизнеса. Для одних – это возможность увидеть живые примеры того, как инженерные классы и курсы работают «в связке» с реальными предприятиями; для других – шанс найти будущих сотрудников, которые узнают о компании ещё в старших классах.

Сергей Исаев

Фото предоставлены Центром ПИШ НГУ

Болота долго считались пустыми и бесполезными землями, которые нужно осушить ради полей, лесов или добычи торфа. Сегодня учёные все чаще говорят о них как о ключевых экосистемах планеты: болота хранят в два раза больше углерода, чем все леса мира, регулируют сток воды, поддерживают биоразнообразие и при этом остаются одним из самых уязвимых типов ландшафтов. ХХ век превратил огромные площади болот в топливные карьеры и мелиоративные системы, а XXI‑й расплачивается за это торфяными пожарами, выбросами парниковых газов и сложными проектами восстановления.

Главная особенность болота – способность накапливать органическое вещество и практически не отдавать его обратно в атмосферу. В условиях постоянной избыточной влажности отмершие части растений не успевают полностью разложиться: воды много, а свободного кислорода мало. Микроорганизмы работают медленно, органика не догорает до конца и превращается в торф – многослойный «пирог» из частично разложившихся остатков. Каждый сантиметр торфа – это углерод, который не ушёл в виде углекислого газа в воздух и может оставаться связанным сотни и тысячи лет.

Болота формируются по двум основным сценариям. В одном случае озеро постепенно зарастает: берега захватывают влаголюбивые растения, водоём мелеет и со временем превращается в болото. В другом случае заболачивается суша – уровень грунтовых вод поднимается, вода задерживается в понижениях, и на этих участках начинают копиться органические отложения. Во многих регионах России болота «сидят» в ледниковых впадинах, оставленных отступившим ледником, как, например, на Мещерской низменности.

По питанию и химическому режиму болота делят на верховые, низинные и переходные. Верховые питаются в основном дождевой водой, имеют кислую среду и часто выглядят как куполообразные возвышения; их верхние слои летом могут пересыхать, но в глубине торф остаётся влажным. Низинные болота подпитываются грунтовыми водами, отличаются более нейтральной или щелочной реакцией и иным набором растений. Во всех случаях ключевой процесс один: органика накапливается быстрее, чем успевает разрушаться, и часть углерода надёжно «запирается» в торфяной толще.

В отличие от леса, который копит углерод в древесине и почве, но регулярно его теряет из‑за разложения и пожаров, болото работает как долгосрочный сейф. Углерод, ушедший в торф, выводится из быстрого круговорота между атмосферой и биомассой на очень длительные сроки. Пока гидрологический режим не нарушен и уровень воды остаётся высоким, этот сейф закрыт.

Естественные болота не всегда только поглощают углерод. В зависимости от сезона и гидрологических условий они могут быть и небольшим источником парниковых газов – прежде всего метана, который образуется при анаэробном разложении органики. Это часть нормальной динамики экосистемы: в одни периоды болото «берёт» больше, в другие – чуть больше «отдаёт».

Радикально ситуация меняется при осушении. Дренажные каналы понижают уровень грунтовых вод, в торф проникает воздух, и процессы разложения ускоряются на порядки. Органика, которая могла бы разлагаться столетиями, начинает окисляться за десятилетия, выделяя в атмосферу углекислый газ. В местах, где торф добывали промышленно, особенно фрезерным способом, верхний слой многократно измельчён, его поверхность огромна, контакт с воздухом максимален – это почти идеальные условия для быстрого окисления и накопления углерода в атмосфере.

Для экосистемы это означает двойной удар. Во‑первых, исчезает сама болотная система с её механизмами долгосрочного накопления углерода. Во‑вторых, высушенный торф становится легковоспламеняющимся топливом, и при пожарах в воздух одномоментно выбрасывается углерод, накапливавшийся сотни лет. В отличие от лесного пожара, где сгорает в основном надземная часть биомассы, торфяной пожар ест саму «подушку» углерода, сформированную за геологическое время.

Помимо роли в углеродном балансе болота – один из крупнейших природных резервуаров пресной воды. При площади порядка 6–7% суши в них содержится больше воды, чем во всех реках мира. Торфяная толща работает как губка: весной и во время паводков болото впитывает избыток воды, снижая пики стока и уменьшая риск наводнений в среднем и нижнем течении рек. Летом и осенью, когда воды в реках меньше, болота постепенно отдают накопленную влагу, поддерживая уровень в руслах и смягчая засушливые периоды.

Ещё одна важная функция – природная фильтрация. Многослойная структура торфа, корневые системы растений и микробные сообщества задерживают и перерабатывают многие загрязняющие вещества, поступающие с поверхностным стоком. В результате вода, выходящая из болотных массивов, часто чище, чем входящая. Фактически болота играют роль естественных станций водоочистки, работая бесплатно и без электроэнергии.

Отношение человека к болотам резко изменилось в XIX–XX веках. Если в ранних источниках болота фигурировали как неудобные и опасные места, то с развитием науки и техники они стали рассматриваться как ресурс: источник торфа, запасов топлива, сельхозугодий и базы для лесного хозяйства. Уже в дореволюционной России активно велись осушительные работы – сначала под Петербургом и в Прибалтике, позже в центральных губерниях и Полесье.

В ходе советской индустриализации торф вошёл в энергетическую повестку: в условиях дефицита нефти и угля его рассматривали как доступное местное топливо, особенно для электростанций по плану ГОЭЛРО. В 1930‑е годы на торфяных электростанциях производилась заметная доля электроэнергии, а вокруг крупных городов формировались vastные торфоразработки. Параллельно торф осушали и распахивали ради сельского хозяйства или лесоводства.

К 1980‑м годам в СССР было осушено около 8 млн гектаров болот – площадь, сравнимая с небольшой европейской страной. Применявшиеся технологии добычи по‑разному изменяли ландшафт, но всегда радикально нарушали гидрологический режим. Элеваторная и баггерная добыча оставляли котлованы и траншеи, гидравлическая – заполненные водой чаши, фрезерная превращала верховой слой в ровное поле с сетью дренажей. Везде вода уходила, торф высыхал, вокруг формировалась зона пониженного уровня грунтовых вод.

Энергетический переход на газ в 1980‑х и 1990‑х сделал торф нерентабельным. Предприятия закрывались, а системы дренажа оставались. Рекультивация, которая по нормам должна была возвращать земли к безопасному состоянию, проводилась крайне редко: у обанкротившихся хозяйств не было средств на дорогое восстановление. В результате миллионы гектаров бывших торфоразработок остались пересушенными территориями с сохранившимися каналами. Именно эти земли стали основной ареной торфяных пожаров 2000‑х и 2010‑х годов.

Высушенный торф в залежи не загорается сам по себе: тление всегда начинается от внешнего источника – пала сухой травы, костра, искр техники. Но однажды возникнув, торфяной пожар может тлеть неделями и месяцами, углубляясь на метровую глубину, плохо поддаваясь тушению и выбрасывая огромное количество дыма и углекислого газа. Пожары 2010 года в Центральной России стали наглядным итогом многолетнего сочетания осушения, отказа от рекультивации и отсутствия системы контроля за торфяниками.

Наиболее логичный способ снизить пожарную опасность и остановить ускоренное разложение торфа – вернуть воде доступ к этим территориям, то есть восстановить водный режим. На практике это означает перекрытие дренажных каналов, устройство перемычек и дамб, чтобы уровень грунтовых вод поднялся, а торф вновь оказался в условиях высокого увлажнения. Именно такой подход – вторичное обводнение – лежит в основе крупных проектов восстановления нарушенных торфяников в России и других странах.

Опыт показывает, что на фрезерных выработках, где сохранилась сеть каналов, обводнение действительно снижает пожарную опасность и запускает процесс вторичного заболачивания: участки перестают гореть, возвращается влаголюбивая растительность, начинают формироваться новые торфяные отложения. В Тверской и Московской областях после реализации таких проектов количество крупных торфяных пожаров резко сократилось.

Однако обводнение не является универсальной панацеей. Во‑первых, вокруг многих бывших торфоразработок за последние десятилетия выросла дачная и коттеджная застройка. Поднять уровень воды здесь означает риск подтопления домов и конфликт с жителями. Во‑вторых, на участках с другими типами добычи (элеваторной, гидравлической) отсутствует единая дренажная система, а сами выработки расположены на водоразделах, куда физически сложно «загнать» воду. В‑третьих, крупные обводнительные проекты дороги и требуют постоянного обслуживания гидротехнических сооружений; их невозможно масштабировать на все миллионы гектаров нарушенных территорий.

Даже при успешном обводнении экосистема не всегда возвращается к исходному состоянию: меняется видовой состав, структура растительности, режимы сезонного затопления. Тем не менее восстановленные торфяники способны вновь выполнять часть ключевых функций – аккумулировать органику и воду, снижать пожарную опасность и создавать местообитания для множества видов.

На фоне разворачивания углеродных рынков болота и торфяники стали рассматривать как объекты климатических проектов. Восстановление нарушенных торфяников, приведшее к сокращению выбросов парниковых газов и возобновлению накопления углерода, может быть оформлено в виде климатического проекта и приносить углеродные кредиты. В России зарегистрирован, в частности, проект вторичного обводнения части осушенного месторождения «Оршинский мох», направленный на снижение темпов разложения торфа и уменьшение пожароопасности.

Пока такие проекты находятся на ранней стадии: методики учёта и верификации выбросов и поглощения углерода обсуждаются, рынок углеродных единиц только формируется, а бизнес относится к этим инструментам осторожно. Тем не менее уже ясно, что экономический интерес к сохранению и восстановлению болот будет расти по мере развития климатического регулирования.

Сергей Исаев

Изображения сгенерированы нейросетью

Автоматический шлагбаум для парковки, оснащенный искусственным интеллектом, который позволяет без участия человека пропускать на закрытую территорию не только автомобили с государственными номерами из «белого списка», но также спецтранспорт и машины гостей по разовым пропускам, разработали сотрудники Исследовательского центра в сфере искусственного интеллекта (Центра ИИ) Новосибирского государственного университета. Уже год на территории Высшего колледжа информатики (ВКИ) НГУ работает шлагбаум с детектором, который оснащен разработанным ими алгоритмом по подъему при проезде автомобилей и номерами, внесенными в базу данных. Но теперь шлагбаумом будет управлять ИИ-агент. Это расширит функционал устройства, увеличит его надежность и минимизирует вмешательство человека в его работу.

ИИ-агент – это интеллектуальная система, которая способна самостоятельно ставить цели, выстраивать пошаговый план, принимать решения и выполнять действия для решения задачи, применяя сторонние инструменты (браузеры или базы данных) без участия человека.

– В новом шлагбауме вместо простого алгоритма нами был применен ИИ-агент. Причина в том, что алгоритм хорошо работает в штатном режиме, но при возникновении нестандартных ситуаций, которые мы не заложили в алгоритм, эффективен именно агент. На него можно переложить выполнение какой-либо задачи, в решении которой ранее был задействован человек: например, при неполадке устройства, поднимающего шлагбаум, сообщить об этом разработчику или вахтеру, либо попробовать решить эту проблему самостоятельно при наличии такой возможности. ИИ-агент может получить необходимые для этого данные из разных источников: базы данных или логов – автоматически создаваемых файлов, в которых система, программа или сервер хронологически записывают все происходящие события, – рассказал программист Центра ИИ НГУ, преподаватель ВКИ НГУ Никита Дорошенко.

Обычный алгоритм работает следующим образом: он располагает доступом к «белому списку» номеров автомобилей, расположенными напротив шлагбаума видеокамерами и детекторами. Камера передает кадры, детектор анализирует изображение камеры на номера, распознает номерной знак, сверяет его с базой данных разрешенных машин и, при совпадении, отправляет команду контроллеру на открытие шлагбаума.

Агенты работают несколько иначе и задач выполняют больше. Детектор отправляет им событие, и агент не просто сверяется со списком номеров и принимает решение поднимать шлагбаум или нет, а действует сложнее. Он может пропустить автомобиль, номера которого не содержится в базе данных, – например, спецтранспорт или служебную машину. Он даст команду поднять шлагбаум перед автомобилем «Скорой помощи» или пожарной машиной. Или сообщит охраннику, что автомобиль припаркован перед шлагбаумом и мешает проезду. Если алгоритм действует по готовому сценарию, то агенты принимают решения самостоятельно.

– Наши агенты поделены на зоны ответственности. Среди них есть есть агент-«вахтер», который только поднимает и опускает шлагбаум перед автомобилями, номера которых входят в «белый список». Вышестоящий агент занят более сложной работой – он фиксирует в своей памяти номера машин и собирает статистику о том, кто на данный момент находится на территории, кого пропустили, хотя в «белых списках» его нет, сколько раз каждая машина заезжала на территорию и сколько времени каждый раз там находилась. Этот же вышестоящий агент может «увидеть», что шлагбаум по какой-то причине не был поднят перед машиной из «белого списка» или уже какое-то время не работает. В такой ситуации он сначала пытается решить проблему самостоятельно, обращаясь в базы данных или логи, проверяя работу системы, чтобы понять, работает она или нет. Затем принимает решение: сообщить вахтеру, что подошла машина и надо поднять шлагбаум, или предупредить разработчика, что в системе возникла неполадка, требующая оперативного устранения, – объяснил Никита Дорошенко.

Локальная нейросеть развернута локально на серверах ВКИ НГУ. Изначально разработчики применяли модели из семейства моделей Qwen, но затем перешли на Gemma-4 на 31 миллиард параметров.

Программа написана с использованием фреймворков LangChain, упрощающего разработку приложений на базе больших языковых моделей (LLM), и LangGraph, предназначенного для создания сложных многоагентных ИИ-систем. Создание данной системы подразумевает построение программы в виде графов. Первоначально она собирает данные из «белого списка», извлекает события из базы данных, потом отправляет информацию с запросом в нейросеть. В первую очередь LLM выдает вердикт, открывать шлагбаум или не открывать. Возвращает она этот ответ в ожидаемом разработчиками формате, формирует ответ, после чего наступает постобработка, отвечающая за поднятие шлагбаума.

В данный момент уже началось использование и тестирование агента, которого разработчики назвали «агент-«начальник», отвечающего за «белые списки». Именно от него агент-вахтер получает на текущий момент «белый список». Агент-вахтер не знает, когда у кого кончаются пропуска, какое количество раз пропускать, за это отвечает «начальник». У агента-«начальника» есть веб-интерфейс, благодаря чему можно, используя чат (в этом случае общение происходит напрямую с LLM) или формы, задавать пропуска, собирать статистику, просматривать, какие машины проезжали на территорию. Все это агент знает благодаря получению данных от вахтера. Данной частью проекта занимается инженер Центра ИИ НГУ Александр Шовкопляс. Разработкой агента, который должен будет проверять работу детекторов и систем, а также поставлять задачи детектору, чтобы он начал анализировать камеру, которую укажет разработчик, занимается сотрудник Центра ИИ НГУ Василий Бабушкин.

– На территории ВКИ агент-«вахтер» успешно прошел проверку в штатных ситуациях. Проверить их навыки в идентификации и пропуске на территорию спецтранспорта пока не представилось возможности. Функция пропуска автомобилей, которым разрешен лишь разовый проезд на территорию, находится на тестировании. Когда мы доведем нашу разработку до итогового состояния, позволяющего развернуть ее на другом сервере, планируется развернуть ее на парковках у корпусов НГУ. В целом же наш «умный шлагбаум» может найти применение в различных учреждениях, жилищных комплексах и закрытых парковках, – сказал Никита Дорошенко.

– Для нас шлагбаум – это инструмент, на котором можно относительно безопасно посмотреть, как ИИ-агенты будут вести себя в реальном мире, если им доверить «красную кнопку». После периода пилотного тестирования мы начнем расширять зону ответственности агентов на беспилотный транспорт, управление климатом и другие приложения, – прокомментировал ведущий научный сотрудник Центра ИИ НГУ, директор Института интеллектуальной робототехники НГУ Алексей Окунев.

Пресс-служба Новосибирского государственного университета

Изображение предоставлено пресс-службой НГУ

В свое время мы уже обращали внимание на регулярные температурные скачки, которые становятся уже настолько «нормальным» явлением, что мы уже потихоньку начинаем прогнозировать эти волнообразные чередования аномального тепла и аномального холода. Скажем, если один месяц выдался непривычно холодным, то вслед за ним мы уже ждем от природы «компенсации» в виде аномальной жары. И очень часто такие ожидания оправдываются.

Надо сказать, что данный феномен фиксируется давно. По-научному он называется «меридиональным переносом», или «меридиональной циркуляцией» атмосферы. Примерно в 1950-60-е годы советские ученые (о чем мы также писали) пытались выявить природу данного явления. Считалось, что указанный тип циркуляции склонен к самозатуханию, после чего погода возвращается к более ровному протеканию, когда устанавливается дугой тип циркуляции – зональный (характеризующийся «нормальным» перемещением воздушных масс с запада на восток). Вопрос, который тогда волновал наших ученых: почему время от времени «нормальная» зональная циркуляция вдруг сменяется меридиональной? Что является триггером данного процесса? Некоторые из них обращали взор на Солнце, полагая, что магнитные бури каким-то образом влияют на изменение характера движения атмосферных потоков.

К сожалению, окончательный ответ на этот вопрос так и не был найден. Тем временем погодные «качели» стали сильно досаждать жителям планеты и наносить экономический урон (особенно в сельском хозяйстве). Представьте себе такую картину: из-за аномально теплой и ранней весны плодовые растения слишком быстро пробудились и слишком рано зацвели. А потом происходит возврат сильных холодов, уничтожающих соцветия.

В наше время такая картина стала регулярно наблюдаться в умеренных широтах на обеих полушариях – от США до Сибири включительно. Как правило, сибиряки по привычке объясняют скачки температур особенностями именно сибирского климата. Однако в этом плане их можно успокоить: то же самое сегодня ощущают и американцы, вынужденные в течение всей весны переходить с кондиционера на обогреватели (и наоборот). Понятно, что весной погода сильно переменчива, но американские ученые констатируют нарастающее усиление температурных контрастов. Причем, это касается даже суточных изменений температуры (то есть усиливаются контрасты межу дневными и ночными температурами).

Так, в одном из недавних исследований утверждается, что с 1950 по 2019 годы в Нью-Джерси происходит увеличение колебаний суточных максимальных и минимальных температур в конце зимы и в течение весны. При этом отмечается, что всё больше становится резких температурных колебаний в течение нескольких дней. Сама по себе изменчивость в начале весны, указывают исследователи, не является чем-то необычным. Однако тревожит тот факт, что крайние значения становятся экстремальными.

Понятно, что в наши дни подобные капризы погоды принято напрямую увязывать с процессами глобального потепления. По словам ученых, они давно уже ожидали подобного эффекта. Применительно к той же Америке это выглядит так: более теплый теперь Мексиканский залив выталкивает массы прогретого воздуха всё дальше и дальше на север, при этом более нестабильное струйное течение способствует перемещению на юг холодных арктических воздушных масс.

Согласно одному прошлогоднему исследованию, не менее 60% территорий Земного шара, начиная с 1961 года, стали испытывать более частые, более резкие и интенсивные колебания температуры. По мнению ученых, в условиях глобального потепления данная тенденция будет только усиливаться. В будущем резкие скачки температур станут происходить еще чаще. Соответственно, упомянутые выше случаи «ложной весны», провоцирующей раньше срока начало вегетации растений, самым негативным образом отразятся на урожайности.

По этому поводу американские фермеры уже не первый год бьют тревогу. Например, в 2023 году мартовские заморозки в Джорджии привели к гибели 98% товарного урожая персиков. Убыток производителей составил 120 миллионов долларов. В конце апреля этого года в Пенсильвании, Вирджинии и Мэриленде во время цветения плодово-ягодных культур температура по ночам опускалась почти до – 6 градусов Цельсия. Фермеры трудились ночами напролет, пытаясь защитить соцветия с помощью распыления воды. Однако итог был неутешителен: потери будущего урождая черешни составили примерно 40%, потери урожая яблонь – 60%, потери урожая ежевики – почти 80 процентов. Лучше обстояли дела с клубникой и виноградом. Так, виноградари (по примеру своих французских коллег) использовали для защиты лозы контролируемое пламя. А одна компания из Вирджинии даже задействовала вертолеты (!) для подачи теплого воздуха на посевы.

Нетрудно догадаться, к каким издержкам может привести такая «битва за урожай», если она превратится в обязательный агротехнический прием каждого года. Интересно, что в Новосибирской области конец апреля выдался аномально теплым, почти с летними температурами. Это мигом привело к дружному распусканию почек у деревьев и кустарников. Есть, конечно, повод для радости. Но есть и повод для тревоги, ибо к третьей декаде мая у нас стали все чаще и чаще появляться волны аномального холода, иногда – с выпадением мокрого снега (или «крупы»), иногда (что намного хуже) - с адвективным заморозком, когда образуется поток холодного воздуха высотой до трех метров.

Впрочем, сибиряки (и не только) давно уже свыклись с мыслью о том, что живут в зоне так называемого «рискованного земледелия», где борьба с заморозками продолжается до самого июня. Поэтому в нашей стране отношение к погодным «качелям» остается подчеркнуто сдержанным. Что касается американцев, то тамошние специалисты начинают активный «разбор полетов», оценивая возможные последствия для экономики подобных погодных сюрпризов.

Несмотря на указанную проблему, которую испытывают американские фермеры, более раннее наступление весны, а точнее – необычно теплая погода февраля, способствует сдвигу в торговле ширпотребом. Люди раньше начинают покупать товары весенне-летнего спроса, водители раньше приступают к ремонту автомобилей, а любители пикников уже в феврале выстраиваются за покупками зелени и овощей для отдыха на природе.

Следовательно, на сугубо обывательском уровне - в первую очередь, для людей, не связанных с сельским хозяйством, указанная климатическая тенденция может казаться благоприятной. То же самое, скорее всего, имеет место в головах российских горожан, не обремененных работой на земле. Но, как мы только что показали, погодные «качели» делают сельское хозяйство более рискованным даже там, где условия для его развития считаются наиболее благоприятными (в мировом масштабе).

Причем, как подчеркивают ученые, резкие перепады температуры теперь наблюдаются по всему миру и уже оказывают губительное влияние на экосистемы. Разумеется, в таких условиях можно сколько угодно ссылаться на глобальное потепление и призывать к борьбе с парниковыми выбросами. Однако остается под вопросом сам механизм образование погодных «качелей». Как мы сказали выше, этим вопросом были в свое время озадачены советские ученые. Сегодня этот вопрос становится актуальным как никогда. Есть ли у нынешних ученых удовлетворительный ответ на него? То есть, понятен ли им физический механизм температурных скачков и их постоянного усиления?

Исследования такого рода уже проводятся. Причем интересно, что этой темой серьезно занимаются китайские ученые. Об этих исследованиях мы поговорим чуть позже.

Николай Нестеров

Фото Boston Globe

Ученые создали материал‑поглотитель для улавливания бензола — токсичного соединения, повышающего риск онкологических заболеваний у работников химических производств. Как сообщила пресс-служба РНФ порталу Наука Mail, пористые кристаллы на основе цинка и органических молекул поглощают до 99,99% бензола, что позволит эффективно очищать продукты химических и фармацевтических производств от его примесей. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в Journal of the American Chemical Society.

Циклогексан — углеводород в виде шестичленного кольца — используют для производства нейлона (тканей, пластмасс, автомобильных деталей). Его получают из бензола путем добавления атомов водорода. Из‑за схожих физических свойств отделить остатки токсичного бензола от циклогексана сложно, поэтому ученые ищут новые эффективные методы их разделения — чтобы защитить сотрудников производств и потребителей от его вредного воздействия.

Исследователи из Института неорганической химии имени А.В. Николаева СО РАН (Новосибирск) с коллегами из Даляньского технологического университета (Китай) синтезировали металл-органический каркас, который удерживает бензол за счет как физических, так и химических процессов.

Исследователи взяли соли цинка и две органические молекулы, смешали их и нагревали до 100°С в течение полутора суток. В результате получились мелкие кристаллы с узкими порами, которые они «захватывают» молекулы бензола: внутри пор находятся группы атомов, которые эффективно взаимодействуют с ним и удерживают в сорбенте.

Тестирование показало, что материал удаляет до 99,99% бензола из смесей с циклогексаном в разных пропорциях. При этом поглотитель сохраняет эффективность после трех циклов работы — его можно использовать многократно.

"Секрет избирательности материала заключается в том, что каждая узкая пора в нем идеально вмещает две молекулы бензола. Циклогексан несколько крупнее, поэтому он не влезает в такие щели. Компьютерное моделирование подтвердило, что присоединение бензола энергетически выгодно — в этом случае выделяется дополнительная энергия, тогда как захват циклогексана, наоборот, требовал бы энергетических затрат, поэтому он невыгоден", – рассказал Андрей Потапов, руководитель проекта, доктор химических наук, главный научный сотрудник лаборатории металл-органических координационных полимеров Института неорганической химии имени А.В. Николаева СО РАН

Новый материал можно использовать как детектор: металл‑органический каркас под действием ультрафиолета испускает зелено‑желтый свет, а в растворе с бензолом светится в полтора раза ярче — оттенок смещается к зеленому. Изменение заметно невооруженным глазом.

Материал чувствительнее аналогов: он выявляет концентрации бензола в три раза меньшие, чем другие поглотители. Это позволит своевременно обнаруживать утечки канцерогена на химических производствах и защищать работников.

"Разработанный нами материал поможет снизить риск профессиональных онкологических заболеваний у сотрудников химических и фармацевтических производств, связанных с воздействием бензола. Кроме того, он удешевит производство циклогексана за счет более простой и экономичной очистки этого продукта от опасной примеси. В дальнейшем мы планируем разработать способы получения сорбентов с увеличенным объемом пор, чтобы повысить производительность разделения, сохраняя при этом его высокую эффективность", - объяснил Андрей Потапов.

Изображение предоставила пресс-служба РНФ России