Специалисты Института физики прочности и материаловедения СО РАН (Томск), используя методы компьютерного моделирования, выявили новый перспективный материал на основе титана с добавлением гафния для изготовления имплантатов. Кроме этого, подобные методы исследований позволяют комплексно исследовать процессы, протекающие в сплавах на атомарном уровне, в том числе диффузию кислорода, влияющую на прочностные и упругие свойства сплавов.

«В науке есть два пути получения новых материалов: это эксперименты и компьютерное моделирование. При проведении экспериментов потребуются сотни часов и дорогостоящее оборудование, прежде чем удастся прийти к заветной цели. С помощью методов компьютерного моделирования в сжатые сроки можно не только определить оптимальный состав материала, но и получить полную картину о процессах, протекающих в нем на атомарном уровне. Говоря иначе, эксперимент только отвечает на вопрос “что?”, а результаты моделирования дают нам понимание, почему это произошло», — рассказывает старший научный сотрудник ИФПМ СО РАН кандидат физико-математических наук Александр Викторович Бакулин.

Как объясняет молодой ученый, для медицинских приложений очень важно, чтобы материал обладал низким модулем Юнга — низкой способностью сопротивляться упругой деформации. Иными словами, он должен легко растягиваться или сжиматься под воздействием приложенной силы. Недостатком некоторых имплантатов является несоответствие их жесткости естественной кости, что может приводить к деградации костной ткани, расшатыванию имплантата, гибели клеток остеобластов и другим негативным последствиям.

Титановые сплавы представляют большой интерес для использования в медицине из-за комбинации их уникальных механических свойств и возможности достижения низких значений модуля Юнга. Еще они бывают упорядоченными и разупорядоченными. Последнее означает, что хотя и имеется кристаллическая решетка, но атомы разных химических элементов расположены случайным образом, создавая химический беспорядок. В некоторых случаях сплавы одного состава могут различаться значениями модуля Юнга из-за разного фазового состава и способов их получения и обработки.

Решить проблему получения низкомодульных сплавов можно путем введения в материал различных добавок. В результате проведенных компьютерных расчетов установлено, что добавление гафния в титановый сплав обеспечивает получение материала с оптимальным модулем Юнга. Как пояснил Александр Бакулин, гафний снижает жесткость сплава, сохраняя при этом необходимую прочность и биосовместимость.

Другое значимое направление исследований ученого и его коллег связано с исследованием влияния диффузии примесей внедрения, таких как кислород и водород на механические и эксплуатационные характеристики различных материалов.

«Явление диффузии оказывает значительное влияние на свойства материалов и их поведение в различных условиях эксплуатации. Диффузия определяет скорость проникновения кислорода внутрь материала, формируя защитные оксидные пленки или, напротив, разрушая материал, контролирует размер зерен, влияя тем самым на механические свойства. Кроме этого, процессы усталости и разрушения также тесно связаны с диффузией, от которой зависит способность материала восстанавливаться или накапливать повреждения», — говорит Александр Бакулин.

Оказывается, контролировать диффузию можно двумя способами – повышением диффузионных барьеров (некоторые примеси увеличивают энергетический порог, требуемый для перемещения атомов кислорода, замедляя диффузию) и изменением прочности связи (в свою очередь, другие примеси могут укреплять связи внутри материала, затрудняя перемещение атомов кислорода).

Пресс-служба ТНЦ СО РАН

Продолжение. Начало здесь

Часть вторая. Уголь в условиях нового технологического уклада

Напомним, что в Сибири имеются гигантские запасы угля, которых хватит стране как минимум на три-четыре столетия. Как неоднократно заявляли наши ученые, было бы глупо пренебрегать этими энергоресурсами и полностью отказаться от них в угоду возобновляемой энергетике. В наше время таким отказом козыряют европейские политики, объявившие уголь «грязным топливом». К чему это приводит на практике, хорошо известно. Поэтому с нашей стороны стоило бы изучить печальный европейский опыт, вместо того, чтобы слепо ему подражать. Уголь, безусловно, продолжат использовать и впредь. Другой вопрос – каким именно образом?

На этот вопрос попытался ответить Сергей Исламов в своей книге «Частичная газификация угля».

В частности, он затрагивает тему освоения месторождений Канско-Ачинского бассейна, содержащего огромные запасы низкозольного и низкосернистого бурого угля.  Данные месторождения, отмечает автор, имеют большие мощности угольных пластов (до 80 метров), позволяя добывать уголь самым дешевым открытым способом с себестоимостью 300-400 рублей за тонну. Для такой промышленной добычи доступно порядка 100 миллиардов тонн угля. Причем, действующие разрезы с огромным потенциалом увеличения мощности находятся в непосредственной близости от Транссибирской магистрали.

Как пишет Сергей Исламов, в нашей стране с 1970-х годов стратегические перспективы в области глубокой переработки угля в первую очередь связываются именно с Канско-Ачинским бассейном. Однако до сих пор существует одна проблема: освоение этого уникального бассейна сдерживается отсутствием перспективы крупномасштабного сбыта бурого угля в энергетическом секторе рынка. Чтобы было понятно: в 2015 году общий объем добычи угля в России составил примерно 373 миллиона тонн. На Канско-Ачинский бассейн приходилось только 38 миллионов тонн. То есть богатейшие месторождения до сих пор не находят должного применения.

Первая попытка крупномасштабного вовлечения здешних углей в топливно-энергетический баланс страны была предпринята еще в 1979 году, когда появилось постановление советского правительства о создании Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса (КАТЭК). Согласно планам, к 2000 году добыча в этом бассейне должна была достигнуть уровня 390 миллионов тонн в год (то есть больше сегодняшней совокупной добычи!). Для его использования была предложена весьма незамысловатая схема. Так, большую часть добытого здесь угля планировалось распределить по стране. А в самих районах добычи собирались построить по три крупнейших (именно так – крупнейших) угольных электростанции (на восточном и западном крыле Канско-Ачинского бассейна). Номинальная мощность каждой такой УТЭС должна была составить около 6,4 ГВт. При указанной мощности одна такая электростанция могла ежегодно потреблять не менее 30 миллионов тонн угля!

Автор считает фантастической удачей то обстоятельство, что эти грандиозные планы не были доведены до полного воплощения, ограничившись только строительством двух энергоблоков Березовской ГРЭС-1. По его мнению, в случае полной реализации плана воздействия на экологию привели бы к катастрофическим последствиям. Например, объемы тепловой энергии, выбрасываемой в охладительные водоемы, могли составить 500 миллионов Гкал в год. Для сравнения, годовое потребление тепловой энергии сибирского мегаполиса составляет лишь несколько процентов от указанной величины. Кроме того, учтем еще выбросы соединений серы, азота и выбросы летучей золы. Вдобавок ко всему, золоотвалы должны были прирастать со скоростью около 10 миллионов тонн в год.

С позиции сегодняшнего дня, отмечает Сергей Исламов, совершенно понятно, что такая парадигма экстенсивного использования угля не соответствует реалиям современного технологического уклада. Следовательно, указанный вариант развития КАТЭКа категорически неприемлем. Собственно, в современных условиях неприемлем и сам подход к углю как к рядовому товару, развозимому по железным дорогам на большие расстояния. Тема железнодорожных перевозок угля сама по себе достаточно емкая и болезненная, особенно в нашей стране.

Впрочем, всё это прекрасно осознавалось и в советское время, что нашло отражение в упомянутом постановлении о создании КАТЭКа. В частности, ряду министерств и ведомств поручалось проведение научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ по разработке методов комплексной переработки канско-ачинского угля в «облагороженные» твердые, жидкие и газообразные виды топлива и химическое сырье, для использования продуктов переработки в энергетике, металлургии, химии и нефтехимии. При этом акцент делался на то, что развитие данного комплекса имеет важное значение для промышленного развития Сибири и более полного удовлетворения потребностей страны в топливе.

В принципе, задача была сформулирована вполне по-современному. Однако, отмечает автор, поставленные в программе цели даже спустя десятилетия все еще остаются далекими от достижения. Фактически, с момента принятия программы в этом плане ничего не поменялось. Отпущенные на реализацию программы средства оказались довольно скромными и были просто распылены по малочисленным исследовательским коллективам. Поэтому дальше литературных обзоров и поисковых работ дело не продвинулось. Роль профильных министерств так и не вышла за рамки пассивного наблюдательного участия в программе.

По мнению автора, заявленные советским правительством программы в значительной мере оказались демонстрационной акцией в ответ на многомиллиардные программы по глубокой переработке угля, сформированные правительством США после энергетического кризиса 1973 года. Тот факт, что в нашей стране аналогичная программа получила незначительные средства, свидетельствует о скептическом отношении к самой теме переработки угля в тогдашнем советском правительстве. Как пишет Сергей Исламов, несмотря на вал НИОКР, в них сегодня трудно найти по-настоящему плодотворные идеи, способные обеспечить технологический прорыв в этом направлении. Определенные достижения, возможно, были. Однако подавляющее большинство разработок представляло собой вариации на темы хорошо известных на тот момент зарубежных технологий.

В то же время необходимо понимать, что практически все нынешние способы использования угля (сжигание в энергетических котлах, производство кускового кокса для металлургии) базируются на технологиях, относящихся ко второму технологическому укладу. В это же время мировая экономика уже приближается к исчерпанию потенциала четвертого технологического уклада. Характерным показателем этого состояния являются повышенные издержки и низкая доходность в базовых отраслях промышленности. Авангард мировой экономики, указывает Сергей Исламов, уже практически вступил в пятый индустриально-технологический уклад, базирующийся на достижениях последних десятилетий в области физики, химии и биоинженерии.

В свете сказанного затянувшийся во времени «классический угольный сценарий» задержал раскрытие потенциала новых технологий использования угля. Несмотря на это, автор уверен в том, что этот колоссальный технологический разрыв будет неизбежно преодолен. Он считает это лишь вопросом времени. По его убеждению, цивилизация не сможет развиваться дальше на базе непрерывно дорожающей тепловой энергии, электричества и стали, которые производятся с применением «архаичных» (по сути) технологий. Возможно, текущее обострение экономических проблем является серьезным сигналом, информирующим о необходимости смены технологической парадигмы в угольной промышленности и металлургии.

На этот счет автор делает одно очень важное замечание. По его убеждению, потенциал для снижения себестоимости добычи угля практически отсутствует. Отсюда следует, что для стратегического обеспечения экономической безопасности угледобывающих предприятий существует практические единственное решение – необходимо инвестировать в производство продукции с существенно повышенной добавленной стоимостью. Иначе говоря, угледобывающим компаниям необходимо выводить на рынок гораздо более дорогие товары, чем рядовой уголь. В данном случае речь не идет о полном отказе от торговли углем. Скорее, необходимо ставить вопрос о расширении ассортимента продукции с целью диверсификации и повышения экономической устойчивости предприятий.

В новых экономических условиях, считает автор, особое внимание привлекают бурые угли, добываемые в регионах с развитой инфраструктурой. Их можно как напрямую использовать в энергетике, так и с помощью определенных способов переработки превращать в эффективные заменители высокосортных углей. Последнее особенно актуально в связи с тем, что в нынешнем столетии намечается снижение качества угля и повышение доли угля, требующего обогащения. Как раз в свете указанной тенденции угли Канско-Ачинского бассейна могут иметь особую ценность в контексте их современной переработки.

Учитывая, что транспортное плечо для доставки бурого угля по Транссибирской магистрали весьма ограничено (в силу его низких теплотехнических характеристик), имеет смысл поставить вопрос о производстве на его основе так называемого «облагороженного твердого топлива». Для получения такого продукта, объясняет автор, чаще всего используются термические и окислительно-термические методы переработки. Такие технологии можно объединить в общий класс технологий термического обогащения углей низкой степени метаморфизма (то есть «недозревших» углей, к которым как раз относятся бурые угли).

Автор считает, что термическое обогащение угля будет приобретать всё большую актуальность по мере изменения структуры мирового топливного баланса в сторону снижения объемов потребления каменного угля (как по причине неуклонного снижения его качества, так и по экологическим соображениям из-за несовершенства способов его сжигания). Отсюда напрашивается целый ряд оптимальных требования к соответствующей технологии. Данные требования, подробно изложенные в представленной книге.

Отметим, что как раз на этом пути и возникла энерготехнологическая концепция «ТЕРМОКОКС», к созданию которой автор книги имеет прямое отношение. Все её тонкости понятны только специалистам. Суть же заключается в том, что эта новая концепция использования угля предполагает комбинированное производство не какого-либо одного, а двух продуктов одновременно – среднетемпературного кокса и газообразного топлива. Самое главное (по меркам сегодняшнего дня), в этой схеме единственным выбросом в окружающую среду являются продукты сгорания газового топлива. Минеральная часть угля остается в твердом продукте, поэтому совершенно отсутствуют золошлаковые отходы. И что еще очень важно: данная концепция ориентирована, прежде всего, на использование малозольных углей низкой степени метаморфизма.

В целом же концепция «ТЕРМОКОКС», по словам автора, является инновационной технологической платформой для экологически безопасного комплексного использования углей как в области производства энергетической продукции, так и специализированных видов топлива премиального класса. Переработка угля в рамках данной концепции имеет наибольшую экономическую эффективность на ближайшую и среднесрочную перспективу.

Представленная на форуме «Золотая долина-2025» книга является в этом смысле неким «стартовым зарядом» для дальнейшего развития концепции «ТЕРМОКОКС». И как указывает автор, проведенная в этом направлении конкретная работа убедительно доказывает, что разработанная технология частичной газификации угля обеспечивает переход на качественно новый уровень экономических показателей использования топлива, которое является «грязным» лишь при использовании классических (и уже устаревших) технологий сжигания и переработки.

Николай Нестеров

 Исследовательская группа НГУ, в которую входят ученые и студенты направления «Психология» Института медицины и медицинских технологий (ИММТ) НГУ, создала автоматизированный подход к оценке депрессии, основываясь на акустических характеристиках человеческой речи. Работы по проекту проводились при финансовой поддержке программы «Приоритет-2030».

На сегодняшний день депрессия является одним из наиболее распространенных психических расстройств. По оценкам ВОЗ на 2025 год во всем мире от депрессии страдает порядка 332 миллиона человек. Депрессия может выступать как самостоятельное расстройство или сопутствовать другим, в том числе соматическим, заболеваниям. Ситуация осложняется тем, что зачастую депрессию «маскируют» соматические жалобы: пациенты испытывают неопределенные боли (например, частая головная боль), проблемы с сердцем, пищеварением, общее ухудшение самочувствия, при этом симптомы остаются неоднозначными, а определить «телесную» причину оказывается невозможно. В этой ситуации врачи общей практики зачастую не обладают временными ресурсами и необходимой квалификацией для углубленной диагностики и постановки точного диагноза.

— Помочь снизить нагрузку на врачей и обеспечить точную, качественную и своевременную диагностику может анализ объективных показателей депрессии. В качестве одного из таких показателей может служить анализ голоса. Следует отметить, что диагностика депрессии по акустическим характеристикам голоса обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными методами, основанными на методах самоотчета и интервью, в первую очередь потому, что полностью исключает фактор социальной желательности: это объективный показатель, который отражает состояние человека, при этом произвольно контролировать голос с целью сокрытия симптомов депрессии (или наоборот, аггравации симптомов) человек не может, — рассказала Марина Злобина, к.психол.н., старший преподаватель кафедры психологии личности ИММТ НГУ, руководитель проекта. 

За рубежом уже вышло достаточно много работ, посвященных диагностике депрессии на основании акустических характеристик голоса, в том числе с применением нейросетевого подхода, однако пока нет данных о применении подобной технологии на практике.  В России же такие решения только начинают появляться: например, существуют технологии оценки состояния человека по параметрам голоса, которые разрабатываются в рамках исследования функциональных состояний человека в условиях космических полетов, однако они не охватывают проблемы диагностики тревожно-депрессивных состояний.

Как отмечают авторы проекта, речь выступает естественным биомаркером психического состояния. Даже короткий ее отрывок содержит ценную информацию об энергетике голоса, которая подвержены изменениям при депрессивных и тревожных состояниях. На основе более 90 интервью исследователи обучили нейросетевую модель, которая классифицирует речь по четырем уровням выраженности депрессии — от отсутствия симптомов до тяжёлой формы. Для оценки степени выраженности симптомов депрессии использовали опросник PHQ-9.

— В основу разработки легла современная архитектура wav2veс, которая позволяет извлекать векторные акустические характеристики голоса. Обученная модель демонстрирует высокую точность, которая сопоставима с результатами ведущих зарубежных исследований: точность оценивалась на основе показателя F1 — гармоническое среднее между точностью (precision) и полнотой (recall), F1 достиг значения >0.94.  Для практического использования технологии был создан прототип GUI-приложения NeuroVoiсe, который реализован на базе фреймворка PyQt5. Интерфейс обеспечивает полный цикл работы с данными — от загрузки или записи аудио до визуализации результатов и экспорта записей. Прототип позволяет как загружать уже сделанные записи, так и проводить оценку на лету, — пояснил Александр Фёдоров, к.психол.н., доцент, заведующий кафедрой клинической психологии ИММТ НГУ. 

Работа над проектом велась в течение четырех месяцев — с сентября по декабрь 2025 года. В команду вошли Александр Фёдоров, к.психол.н., доцент, зав.кафедрой клинической психологии ИММТ, Марина Злобина, к.психол.н., старший преподаватель кафедры психологии личности ИММТ, Кирилл Кириленков, выпускник направления «Психология» ИММТ НГУ, а также студенты направления «Психология» Дарья Фаркова (4 курс) и Анастасия Глазунова (3 курс).

— Важно отметить, что технология не является заменой специалисту психологу или психиатру, однако может быть эффективно использована врачами общего профиля для выявления коморбидной депрессии при соматических заболеваниях, а также маскированной депрессии, часто проявляющейся в форме физических жалоб, болей и недомогания, которые невозможно объяснить соматическим заболеванием, — добавила Марина Злобина.

Проект является достаточно перспективным: в дальнейшем планируется расширение датасета и формирование на его основе базы данных интервью русскоязычных испытуемых, аналогичной англоязычной DAIC-WOZ (мультимодальный корпус, состоящий из аудио- и видеозаписей, а также расшифрованного текста  интервью). Далее будет вестись обучение моделей уже на расширенном датасете, интеграция модели в итоговое приложение и его дальнейшее тестирование. 
— В будущем разработанная технология может также использоваться для диагностики других психических расстройств (при наличии дополнительных данных, на основе которых можно будет дообучить модель). Кроме того, возможно подключение дополнительных модальностей (например, анализ мимики по видеозаписи), — подытожила Марина Злобина. 

В свое время мы посвятили достаточно много материалов проблеме газификации угля в рамках концепции создания на территории страны (и в особенности – на территории Сибири) промышленно-энергетических комплексов. Конкретно речь шла о широком внедрении технологии ТЕРМОКОКС, благодаря которой вы можете одновременно получать на основе глубокой переработки угля два ценных продукта, параллельно снижая углеродный след.

Как мы знаем, эту тему активно пропагандируют в Новосибирском Академгородке. На прошедшем недавно Третьем Научно-производственном форуме «Золотая долина-2025» проблеме газификации угля также уделялось внимание. Мало того, в числе приглашенных участников Форума был доктор технических наук Сергей Исламов, под чьим руководством как раз и была разработана серия новых технологических процессов, получивших упомянутое выше обозначение ТЕРМОКОКС. На тематической секции, посвященной энергетике, ученый представил свою новую монографию «Частичная газификация угля» (Красноярск, 2024), где подробно изложены все аспекты указанное темы.

Несмотря на то, что книга адресована специалистам, в ней приведено довольно много фактов, которые могут быть интересны и широкой аудитории.

Начнем с того, что тема газификации угля сама по себе далеко не нова, но почему-то до сих пор недостаточно хорошо известна многим из нас. Так, мы прекрасно осведомлены о том, что в позапрошлом веке в некоторых европейских и российских городах существовало освещение улиц с помощью газовый фонарей. Однако не все задумывались о том, какой именно газ для этого использовался. Возможно, кто-то до сих пор полагает, будто речь идет о природном газе, добываемом из недр. На самом же деле этот газ получался в основном из угля (а также из древесины и торфа)!

Вот что об этом пишет Сергей Исламов. Первый патент на способ газификации угля был выдан еще в 1788 году Роберту Гарднеру, а в 1792 году шотландский инженер Вильям Мердок (работавший с изобретателем парового двигателя Джеймсом Уаттом) изготовил первый примитивный газификатор (для чего использовался обычный… металлически чайник). Позже им был разработан целый ряд способов очистки и хранения «угольного газа» (так он назывался в то время). В том же 1792 году Мердок впервые использовал угольный газ для освещения собственного дома. Благодаря подобным изобретениям за ним был закреплен исторический титул «отца газовой индустрии». С того времени газ, получаемый из угля, стал находить всё более широкое применение в быту для обогрева помещений и приготовления пищи.

Во Франции в 1799 году изобретатель Филипп ле Бон получил патент на «газовый огонь», а спустя два года продемонстрировал его в качестве способа освещения улиц. С тех пор именно освещение улиц на долгие годы стало главной сферой применения угольного газа (за что он получил другое название – «светильный газ»). В самом начале позапрошлого столетия в Лондоне уже появилось первое коммерческое предприятие в этой области. Причем, первый газопровод, построенный в 1807 году, состоял из деревянных труб, проложенных вдоль одной из лондонских улиц. По этим трубам газ поступал к 13 светильникам. В 1816 году первая компания по производству газа открылась в США. Первым проектом этой компании стало освещение нескольких улиц Балтимора. В 1825 году первый газовый завод был построен в Ганновере (Германия), а в 1870 году в Германии работало уже 340 таких заводов, производивших «городской газ» из угля, древесины и торфа.

В России первый уличный газовый фонарь появился в Санкт-Петербурге осенью 1819 года. В 1838 году был построен первый российский газовый завод. Правда, в те времена газификация угля считалась довольно дорогой технологий, особенно учитывая то обстоятельство, что уголь для этих целей доставлялся из Европы (добыча собственного угля началась только в 60-е годы позапрошлого века на территории Донецкого бассейна).

В Москве газовое освещение появилось лишь в середине XIX столетия. Причем, первоначально газовые фонари устраивались только внутри помещений. Газ для них доставлялся в железных цилиндрах с небольших частных заводов. В дальнейшем, в соответствии с планами Городской Думы, было устроено газовое освещение улиц. Первый газовый фонарь торжественно зажгли в конце декабря 1865 года возле Архангельского собора в Кремле. В целях «газификации» Москвы по контракту с английской компанией был построен газовый завод и проложена газопроводная сеть. Уголь для предприятия поставлялся из Англии (!) морским путем и далее – по Николаевской железной дороге.

К концу XIX века почти во всех крупных городах России появились свои собственные газовые заводы, поставлявшие топливо для освещения железнодорожных станций, предприятий, общественных зданий и жилых домов. Так, в 1905 году в Москве уже было почти 9 000 газовых фонарей. Правда, к этому моменту газовому освещению пришлось конкурировать с электричеством, из-за чего снижалась потребность в продукции газовых заводов. И в начале 1930-х годов (то есть уже в советское время) газовые фонари исчезли с московских улиц окончательно.

Мы приводим эти факты из монографии Сергея Исламова для того, чтобы еще раз показать: тема газификации угля имеет давнюю историю. В Европе угольный газ стал получать широкое практическое применение начиная с первого десятилетия позапрошлого века. В то время технология его производства была несложной. Уголь нагревался в больших чугунных сосудах в форме реторты при минимальном доступе воздуха (или совсем без воздуха). Часть угля сжигалась для нагрева этих емкостей. Выходящий газ охлаждали для конденсации смолистых веществ, которые сливались в ямы как отходы. Затем газ поступал в специальные емкости для хранения.

Как отмечает автор книги, основные черты первых примитивных способов переработки угля сохранились во многих технологических процессах газификации вплоть до нашего времени. В указанном выше способе получения газа использовалась технология пиролиза угля. Что касается собственно технологии газификации, основанной на химическом воздействии углерода с окислителем, то она имеет отдельную историю, указывает Сергей Исламов.

Так называемая «аллотермическая газификация» (в современном понимании этого термина – когда физико-химический процесс осуществляется с использованием газифицирующего агента) была осуществлена во Франции в 1834 году. В данном случае речь идет о промышленном производстве «водяного газа», являющегося продуктом взаимодействия водяного пара с углем или коксом. Затем – вплоть до середины XX века – подобные технологии получили дальнейшее развитие в Европе и в Америке. Как указывает автор, в 1925 году в США существовало около 12 тысяч соответствующих установок, которые ежегодно перерабатывали в газ до 25 миллионов тонн угля.

В Советском Союзе глубокой переработке угля уделяли большое внимание еще до войны, и в особенности – в первые ее годы, когда обострилась проблема топлив для двигателей. В середине 1943 года по специальному постановлению Совнаркома СССР было даже создано Главное управление искусственного жидкого топлива и газа – Главгазтопром. Чуть позже в Госплане СССР в составе отдела топливной промышленности был организован сектор искусственного топлива и газа.

Однако Главгазтоппром так и не смог в ходе войны добиться ощутимых практических результатов – особенно в сравнении с Германией, где на тот момент использовались новейшие для того времени технологии. Так, к сентябрю 1939 года там уже работало 14 гидрогенезационных заводов, производивших бензин и авиационное топливо. Еще шесть заводов находилось в процессе строительства. Из угля производилась примерно половина (!) топлива, необходимого для гитлеровской армии.

Чтобы наверстать упущенное, уже в марте 1945 года в Советский Союз стали ввозить в счет репараций оборудование и аппаратуру с ряда немецких заводов. Более эффективно в послевоенном СССР развивалась индустрия искусственного газа. В 1958 году у нас насчитывалось до 2,5 тысяч газогенераторов с суммарной производительностью около 35 миллиардов кубов газа в год.

Однако в 1960-е годы – на волне бурного роста нефтегазовой промышленности - ситуация в мире начала быстро меняться в пользу природного газа и нефти, которые резко оттеснили уголь. В результате углегазовая промышленность быстро пошла на спад и фактически была разрушена за считанные годы. Однако энергетический кризис начала 1970-х годов опять внес свои коррективы. Например, в США с целью укрепления энергетической независимости была принята амбициозная программа по развитию новых технологий переработки угля. Вслед за американцами последовали и другие развитые страны.

В СССР также учли эту тенденцию. В 1980 году у нас была принята государственная программа по комплексной переработке угля. Однако выделенные средства, пишет автор, были распылены по многочисленным организациям, в силу чего данная программа не оставила заметного следа в создании новых технологий переработки угля. Последовавшее затем падение мировых цен на нефть ослабило остроту ситуации с топливом во всех странах, из-за чего переработка угля отошла на второй план.

Как мы видим, за последние десятилетия интерес к переработке угля, в частности – к газификации, активно возрастал под влиянием многолетнего роста цен на нефть и природный газ. Поэтому неудивительно, пишет Сергей Исламов, что с началом нынешнего столетия газификация угля опять оказалась в центре внимания. Теперь она рассматривается как один из наиболее эффективных способов переработки твердого топлива в продукцию универсального назначения – либо как газовое топливо, либо как газовое сырье для широкого спектра химических технологий.

Пока что значимых достижений промышленного уровня почти нигде (кроме Китая) не произошло, указывает автор. И все же именно в нашу эпоху эти технологии призваны сыграть очень важную роль в создании энергетики будущего.

Николай Нестеров

Окончание следует

Борьба с коровьей метановой отрыжкой на Западе перешла на новый уровень, но результаты вызывают вопросы. Так в Дании, решившей стать лидером этой борьбы, отмечается скачок заболеваний крупного рогатого скота, вызванный специальной кормовой добавкой, якобы снижающей выработку метана у коров.

В настоящее время в этой стране проводится официальное расследование подобных инцидентов со стороны Датского управления по продовольствию и ветеринарии. Окончательные выводы будут сделаны позже, однако, учитывая массовые жалобы фермеров, остается признать всю нелепость ситуации. Нелепость в том, что она с самого начала создавалась искусственно, в силу фанатизма инициаторов борьбы с парниковыми выбросами.

Добавка, о которой идет речь, - это широко разрекламированный препарат Bovaer, производимый транснациональными компаниями DSM-Firmenich и Elanco. Как утверждают разработчики, Bovaer способен на 30% снизить выбросы метана у молочных коров, и где-то на 45% - у коров мясных пород (в некоторых случаях – до 80%). Данный препарат якобы прошел все необходимые испытания и показал полную безопасность как для животных, так и для людей (то есть для потребителей мясной и молочной продукции). Его применение уже официально одобрено в нескольких странах (включая США, Великобританию и Бразилию).

В Дании пошли еще дальше: с 1 октября этого года там вступило в силу требование об обязательном использовании этой добавки. По крайней мере, требование распространилось на 1400 ферм (из 2000 имеющихся в этой стране). За неподчинение фермерам грозят большие штрафы. В качестве поощрения было обещано финансовое вознаграждение за снижение «углеродного следа». О результате мы сказали выше: начались массовые обращения датских фермеров с жалобами на болезни и гибель скота. Кроме того, сообщалось о снижении надоя в стадах, где применялся Bovaer. Параллельно выросли расходы на ветеринарные услуги, на усыпление больных животных. И вдобавок – на выплаты штрафов государству в случае вынужденного прекращения использования препарата.

Гражданам нашей страны эта ситуация кажется сюрреалистической. В датской экономике животноводство играет важную роль, поскольку немалая часть мясной и молочной продукции отправляется на экспорт. И все эти целенаправленные попытки усложнить жизнь фермерам, ссылаясь на борьбу с парниковыми газами, в глазах россиян выглядят не иначе, как акт вредительства.

Однако в европейских странах давно уже утвердилась иная система оценок. С некоторых пор (о чем мы много писали) снижение парниковых выбросов в сельском хозяйстве стало преподноситься как актуальнейшая задача, ради решения которой не принято считаться со средствами. Крупный рогатый скот оказался в фокусе внимания из-за особенностей пищеварительной системы жвачных животных, выделяющих метан в виде отрыжки и при дыхании. Этот газ образуется в их организме под воздействием особых ферментов в ходе переваривания пищи. То есть это вполне естественный процесс. Но несмотря на это, метановая отрыжка коров была причислена к газам антропогенного характера, поскольку именно человек разводит крупный рогатый скот.

На сегодняшний день на всех фермах мира содержится примерно 1,5 миллиарда голов крупного рогатого скота. По мнению защитников климата, столь внушительное стадо вносит весомую долю в процесс глобального потепления, и с этим якобы необходимо что-то делать. На этот счет существует два основных варианта решения «проблемы» - либо радикально сокращать поголовье (попутно отучая людей от потребления мяса и молочных продуктов), либо «исправлять» пищеварительную систему животных, делая каждую корову менее «углеродоемкой». Данная тема обсуждается в мировых СМИ уже давно, и любое технологически приемлемое решение на этот счет преподносится как жизненно необходимая инновация для сельского хозяйства.

Использование препаратов, блокирующих работу упомянутых ферментов, в свое время преподносилось как революционный прорыв. Еще бы: ведь такие препараты давали коровам (а значит, и животноводству) шанс на сохранение. Это примерно то же самое, как использование улавливателей углекислого газа в промышленности и в энергетике.

Метан, содержащийся в коровьей отрыжке, считается более сильным парниковым газом, нежели углекислый газ. К счастью, он распадается в атмосфере. Отсюда следовал вывод, что борьба с коровьей отрыжкой дает нам возможность снизить влияние на климат в краткосрочной перспективе. В итоге в ряде стран были приняты обязательства по сокращению «коровьего» метана как минимум на 30% к 2030 году. Соответствующий препарат, ингибирующий метан в пищеварительной системе животных, подходил для этих целей как никогда. С одной стороны, снижалась «угроза» для климата планеты, с другой – оставалась в неприкосновенности животноводческая отрасль.

О «чудесном» препарате Bovaer, разработанном нидерландской биотехнологической компанией Royal DSM, пишут уже несколько лет. Примерно четыре года назад в ведущих западных СМИ стали появляться вдохновляющие истории о том, как некие фермеры начали добавлять в корм особый ингредиент для снижения метана. Якобы он был абсолютно безвреден и никак не влиял ни на качество мяса и молока. В то время это было не единственное предложение, хотя сейчас, задним числом, становится понятно, что таким путем происходила целенаправленная «раскрутка» добавки Bovaer. Меркантильные интересы компании представляются здесь совершенно очевидными, но они, как всегда, скрываются за ширмой неотложных-де глобальных задач, связанных со спасением человечества.

Для реализации столь «благородного» замысла необходимо было выполнить одно ключевое условие – побудить фермеров к использованию данного препарата. На первых порах, естественно, шло обращение к «экологической сознательности» сельских тружеников. Здесь появлялись свои герои-энтузиасты. На этот счет показательна одна публикация 2023 года, размещенная на страницах всемирно известного издания. В ней рассказывается об одном таком «экологически сознательном» фермере из Ирландии, который проникся заботой о планете настолько, что стал совершенно добровольно добавлять в корм скоту похожий на муку препарат Bovaer.

Фермера зовут Питер Хайнс. Он владелец небольшого хозяйства на 180 молочных коров. Это, конечно, капля в море. И все же Питер Хайнс прекрасно понимает издержки профессии, ибо каждая корова способна выделить до 700 литров метана в сутки. А все коровы мира «загрязняют» атмосферу сильнее, чем все авиаперевозки. В общем, кто-то из фермеров должен был стать пионером в борьбе с этим злом, показывая пример всем остальным. Питер Хайнс вошел в число таких энтузиастов. В то время ни одна ирландская ферма не использовала подобных добавок. Хайнс стал первым, уважительно отмечает Bloomberg. Он потратил на препарат 600 евро (650 долларов), чтобы обеспечить добавкой 20 коров в течение зимы. Это эквивалентно тому, чтобы с наших дорог исчезла пара автомобилей с бензиновыми двигателями. Конечно, это не делает погоды в мире, но здесь важен сам пример: фермер сознательно пошел на издержки, мотивируя свое решение заботой о климате. Причем, несмотря на понесенные затраты, он будто бы собирается в будущем увеличить поголовье.

В этой публикации Питер Хайнс представлен в образе фермера будущего, ибо его поступок оценивается как прогрессивный. И тут же летит упрек в адрес крупных производителей молочной продукции, до сих пор игнорирующих закупку препарата Bovaer. На фоне Питера Хайнса с его затратами в 650 долларов таким компаниям, как Danon и Nestle должно быть стыдно.

Главным препятствием на пути массового использования препарата названа его относительно высокая стоимость. Так, на одну корову вам придется тратить до 100 долларов в год. И как выясняется, некоторые производители предпочитают платить углеродные сборы за выбросы, нежели вкладываться в сокращение этих самых выбросов. Вывод очевиден: для пересмотра позиции производителей их необходимо серьезно обременить штрафными санкциями. Собственно, логика борцов с метановой отрыжкой коров сводится именно к этому нехитрому предложению. В указанной публикации честно признается, что внедрение того же препарата Bovaer идет очень вяло. Согласно тогдашним подсчетам, по всему миру его используют примерно для 100 тысяч голов скота. При этом в мире, как мы сказали выше, насчитывается (по данным ООН) примерно 1,5 миллиарда голов. От таких цифр у производителей препарата, очевидно, начинается головокружение. Стало быть, есть реальные материальные стимулы для глобального продвижения добавки. А в таком деле, безусловно, необходимо взаимодействие с правительственными структурами разных стран, где животноводство играет большую роль в экономике.

В общем, ставка на одну лишь «экологическую сознательность» погоды не делает. Поэтому в ход пошли меры административного принуждения. Наглядный пример как раз подала маленькая Дания, где разработали план по введению первого в мире (!) налога на выбросы животноводческой отрасли. С 2030 года в этой стране намерены серьезно штрафовать фермеров за каждую тонну углеродного эквивалента, выделяемого при выращивании коров и свиней. Таким путем руководство Дании собирается к 2030 году сократить выбросы в животноводстве на 70% в сравнении с уровнем 1990 года. При этом, что важно учесть, правительство затрачивает на эти мероприятия миллиардные суммы!

Отметим, что аналогичные меры предлагали ввести в Новой Зеландии еще в 2022 году. Однако спустя два года данную инициативу пришлось свернуть из-за фермерских протестов. Датские фермеры, похоже, отличаются в этом плане смирением и потому приняли новые правила. Как мы сказали в начале, в Дании с 1 октября добавку Bovaer навязали фермерам административно. О результатах мы тоже сказали: учащение болезней скота, увеличение падежа, падение надоев (плюс ко всему – затраты на ветеринарное обслуживание).

Наверное, кто-то из нас думает, что такая история в нашей стране невозможна. Однако не будем забывать, что Россия является подписантом Парижского соглашения, а обязательства по сокращению парниковых выбросов распространяются на все сектора экономики. И сельское хозяйство не является здесь исключением. Кроме того, и в нашей стране есть деятели, призывающие «очистить» животноводческую отрасль. Поэтому зарекаться не стоит. Тем более что у производителей препарата есть материальные стимулы для его глобального продвижения. Причем, лоббировать свои интересы они в состоянии в самых разных странах.

Успокаивать может только одно – поголовье крупного рогатого скота в нашей стране сокращается без всякого влияния со стороны экологических активистов. По этой причине «коровья война» у нас не так уж актуальна.

Константин Шабанов

ФИЦ «Институт катализа СО РАН» и Университет электронных наук и технологий Китая при поддержке Российского научного фонда работают над технологией энергоэффективного получения водорода из биомассы. Ученые будут исследовать и создавать каталитические системы для выделения этого газа из продукта разложения крахмала и глюкозы — муравьиной кислоты.

Технологии хранения и синтеза водорода активно развиваются в связи с текущей экологической повесткой. На сегодняшний день Россия производит порядка 7 % водорода на мировом рынке, а к 2030 году планируется повысить этот показатель до 20 %. Муравьиную кислоту рассматривают как перспективный и эффективный носитель водорода благодаря ее доступности, стабильности и низкой токсичности. 

Ученые Института катализа СО РАН и Университета электронных наук и технологий Китая решают блок задач по разработке каталитических систем для двухстадийного процесса синтеза водорода: сначала производства муравьиной кислоты из биомассы — крахмала и глюкозы, а затем получения из нее водорода. Температура существующих процессов синтеза водорода из природного газа или угля с водяным паром превышает 700 °C. Двухстадийное получение водорода из биомассы позволит снизить температуру до 150 °C. Работы ведутся в рамках гранта РНФ (№ 25-43-02194), который курирует научный руководитель ФИЦ «Институт катализа СО РАН» академик РАН Валентин Пармон.

«Мы хотим фундаментально развить тему использования катализаторов, в которых активными центрами выступают отдельные атомы. Специалисты нашего института умеют делать азотсодержащие носители, в том числе на базе углерода, которые позволяют стабилизировать эти центры. Особенности проекта следующие — разработка моноатомных и двойных моноатомных катализаторов для обеих стадий конверсии биомассы, изучение образования водорода из муравьиной кислоты с использованием гетерогенных катализаторов в жидкой и в газовой фазе, а также соединений из растворов, полученных в результате гидролиза и окисления биомассы. Кроме того, в проект заложены квантово-химические расчеты механизмов взаимодействия каталитических систем с муравьиной кислотой», — говорит ведущий научный сотрудник Отдела нетрадиционных каталитических процессов ИК СО РАН к.х.н. Николай Громов.

Носители для моноатомных катализаторов будут исследовать старший научный сотрудник Отдела нетрадиционных каталитических процессов ИК СО РАН к.х.н. Дмитрий Булушев и ведущий научный сотрудник Отдела гетерогенного катализа и Центра НТИ «Водород как основа низкоуглеродной экономики» на базе ИК СО РАН д.х.н. Ольга Подъячева. Они займутся подбором оптимальных условий синтеза катализаторов, жидкофазным разложением муравьиной кислоты, испытаниями в газовой фазе, а также установлением механизмов реакций.

«Катализаторы с атомарными центрами, стабилизированными азотными центрами носителя, часто показывают активность выше, чем системы с наночастицами. Также важен вопрос селективности, потому что нам не нужны побочные продукты в виде CO и воды. Оказалось, что на моноатомных катализаторах селективность достигает 99 %, и водород в итоге фактически не содержит примесей монооксида углерода», — рассказывает Дмитрий Булушев.

Как отмечает профессор Университета электронных наук и технологий Китая Куанжун Сянг, международное сотрудничество помогает быстрее развивать водородные технологии: «В проекте мы будем отвечать за разработку и оценку эффективности фотокаталитического получения водорода с использованием одноатомных и биметаллических каталитических материалов на основе переходных металлов. Международное сотрудничество ускоряет развитие водородных технологий, так как коллективы делятся взаимодополняющими знаниями, совместно используют ресурсы, вместе работают над преобразованием солнечной энергии в чистую химическую энергию».

Проект поддержан грантом РНФ 25-43-02194.

Пресс-служба ФИЦ «Институт катализа СО РАН»

В Москве прошла конференция «Путешествие в мир искусственного интеллекта», ставшая одной из ключевых дискуссионных площадок 2025 года, посвящённых развитию ИИ в России. Организованная Сбером и Международным альянсом в сфере искусственного интеллекта, конференция собрала лучших мировых исследователей, учёных, представителей бизнеса и государственных деятелей, чтобы обсудить новейшие тенденции и направления развития технологий ИИ.

Основной темой обсуждения стали реальные темпы внедрения искусственного интеллекта в стране и те системные барьеры, которые мешают его широкому распространению. Первый день конференции был сосредоточен на применении генеративного искусственного интеллекта (GenAI) в повседневной жизни и экономике. Эксперты обсудили, как изменения в технологиях повлияют на жизнь человека и общество в целом. Одной из центральных тем стал поиск баланса между человеческими ценностями и возможностями ИИ, а также необходимость адаптации к новым реалиям. ​

Одним из ярких моментов конференции стало представление нового этапа развития физической реализации искусственного интеллекта (Physical AI). Участники увидели демонстрацию антропоморфного робота, основанного на моделях GigaChat, способного самостоятельно передвигаться, взаимодействовать с окружающей средой и воспринимать голосовые команды. Этот проект демонстрирует значительный прогресс в создании полезных ассистентов для бизнеса и быта. ​

Но все же конференция была задумана не как демонстрация технологических достижений, а как честный разговор о положении России на глобальной карте ИИ. Участники обсуждали не только перспективы генеративных моделей и прикладных решений, но и инфраструктурные, кадровые и регуляторные ограничения, с которыми сталкиваются разработчики и пользователи технологий искусственного интеллекта.

Итоги конференции оказались во многом тревожными. Прозвучавшие данные показали, что разрыв между Россией и мировыми лидерами по внедрению ИИ продолжает увеличиваться. Именно эта проблема стала центральной темой как экспертных дискуссий, так и последующих решений на государственном уровне.

Одним из ключевых аргументов в пользу необходимости срочных мер стали данные Института экономики искусственного интеллекта Microsoft. Согласно опубликованному в 2025 году исследованию, Россия заняла 119-е место в мире по темпам внедрения ИИ, оказавшись между Кенией и Камеруном. Речь идёт не об абсолютном уровне технологического развития, а о скорости распространения ИИ среди населения и бизнеса.

По данным исследования, в первой половине 2025 года доля пользователей ИИ в России составляла 7,6%, во второй – около 8%. Таким образом, рост за год составил всего 0,4%. Для сравнения: мировой лидер по темпам роста – Объединённые Арабские Эмираты – продемонстрировал увеличение на 4,5%, Франция – на 3,1%, Германия и США – более чем на 2%. Даже страны с сопоставимым стартовым уровнем – Китай, Иран, Беларусь – показали более высокую динамику.

Эксперты подчёркивают, что во второй половине 2025 года Россия попала в самую низкую категорию стран по доле населения, использующего технологии искусственного интеллекта: менее 10%. Это означает, что ИИ по-прежнему остаётся нишевым инструментом для ограниченного круга компаний и специалистов, а не массовой технологией, встроенной в экономику и социальную сферу.

Именно на фоне этих данных Президент России Владимир Путин утвердил перечень конкретных поручений по разработке национального плана внедрения искусственного интеллекта в экономику и социальную сферу. Планируется подготовить комплекс мер, стимулирующих спрос на российские технологии среди крупных предприятий и организаций. Документ является попыткой перейти от деклараций к системной политике внедрения ИИ на федеральном и региональном уровнях.

Одним из ключевых направлений стала задача формирования комплекса российских технологических решений в сфере искусственного интеллекта. Правительству поручено при участии Банка России, Сбербанка, «Яндекса» и других организаций подготовить предложени я по развитию отечественных фундаментальных моделей генеративного ИИ, а также собственной электронной компонентной базы. При этом отдельно оговаривается необходимость определить объёмы и источники финансирования, включая меры государственной поддержки.

Второй крупный блок поручений касается разработки национального плана внедрения ИИ в экономике, социальной сфере и государственном управлении. Документ должен охватить как федеральный уровень, так и субъекты Российской Федерации. Среди приоритетов – сокращение избыточных административных барьеров, которые сегодня тормозят внедрение новых технологий, а также создание понятных сценариев использования ИИ в различных отраслях.

Важным элементом стратегии станет стимулирование спроса на российские фундаментальные модели генеративного ИИ. Планируется определить приоритетные сценарии их применения и закрепить преимущественное использование отечественных решений в государственном управлении и на объектах критической информационной инфраструктуры – с обязательным учётом требований безопасности.

Кроме того, государство намерено расширить инструменты поддержки ИИ-проектов, сделав акцент на возвратность инвестиций, а также создать единую информационно-аналитическую базу данных о внедрении искусственного интеллекта в различных отраслях. Для оценки эффективности таких решений будут утверждены специальные показатели, единые для федерального и регионального уровней.

Отдельный блок поручений посвящён развитию инфраструктуры – прежде всего центров обработки данных. Правительству совместно с «Росатомом» и «Россетями» поручено разработать долгосрочный план развития дата-центров до 2030 года и на перспективу до 2036 года. В документе должны быть зафиксированы целевые показатели по строительству ЦОДов, объёмы энергопотребления, а также оптимальные регионы размещения с учётом доступных генерирующих мощностей.

Более того, рассматривается возможность включения строительства центров обработки данных в комплексные предложения по возведению атомных электростанций для зарубежных рынков. Это подчёркивает стратегический характер инфраструктуры ИИ и её связь с энергетикой.

Отдельное внимание уделено сфере образования. В поручениях подчёркивается необходимость разработать меры, позволяющие интегрировать ИИ в учебный процесс как дополнительный инструмент обучения, при одновременном снижении рисков для формирования самостоятельного мышления и исследовательских навыков у учащихся.

Тема подготовки кадров широко обсуждалась и в рамках самой конференции. Специальный молодёжный трек AIJ Junior позволил участникам познакомиться с практиками использования ИИ для образования, творческого самовыражения и личностного роста. Победители конкурса AI Challenge получили награды за выдающиеся научные достижения в области анализа данных и технологий искусственного интеллекта.

Сотрудники Новосибирского государственного университета зарегистрировали программный комплекс «НИКОЛЬ-кристалл», предназначенный для моделирования и прогнозирования свойств никелевых сплавов, широко применяемых в авиации, энергетике и турбостроении. Разработка выполнена в Центре компетенций Национальной технологической инициативы (НТИ) по направлению «Моделирование и разработка новых функциональных материалов с заданными свойствами», созданном на базе НГУ при финансовой поддержке Фонда НТИ.

Новый программный продукт позволяет заранее, еще до проведения экспериментов, оценивать ключевые физико-механические характеристики сплавов – такие как упругость, термическое расширение и устойчивость к высоким температурам. Это дает возможность ускорить разработку новых материалов и снизить затраты на их испытания.

— Мы решаем задачу создания так называемых цифровых двойников материалов. Речь идет о цифровой реплике реального материала, которая учитывает максимально возможное число параметров, важных для его работы в конкретных условиях, — рассказал старший научный сотрудник Физического факультета НГУ, ведущий научный сотрудник Центра НТИ НГУ, доктор химических наук Даниил Колоколов.

В фокусе проекта — жаропрочные никелевые сплавы, из которых изготавливают, в частности, лопатки авиационных и энергетических турбин. Эти материалы представляют собой сложные многокомпонентные системы, где добавки различных элементов могут составлять десятки процентов состава. Подбор оптимального сочетания компонентов в таких случаях требует перебора огромного числа вариантов.

— Если технолог подбирает состав экспериментальным путем, ему приходится проверять тысячи, а иногда и десятки тысяч комбинаций. Наша программа позволяет задать произвольный состав сплава и за относительно короткое время получить прогноз его основных свойств, причем, в комплексе, а не по одному параметру, — объяснил ученый.

«НИКОЛЬ-кристалл» основан на методах атомистического моделирования и численных расчетах, опирающихся на фундаментальные физические законы. Алгоритмы программы откалиброваны с использованием экспериментальных данных и данных из авторитетных международных баз, таких как Materials Project. Это позволяет моделировать системы, состоящие из десятков и сотен тысяч атомов, и получать достаточно точные оценки макроскопических свойств материала.

По словам разработчиков, программа может использоваться не только для анализа уже существующих сплавов, но и для проектирования принципиально новых составов.

— Мы начинаем с базовой кристаллической структуры никеля и можем добавлять легирующие элементы в произвольных соотношениях. Фактически программа позволяет «придумывать» новые сплавы с заданными характеристиками, — отметил Колоколов. 

Разработка уже вызвала интерес у промышленных компаний, работающих с никелевыми материалами.

— Для производителей таких сплавов важно иметь собственные, независимые инструменты моделирования, — подчеркивает ученый. — Зарубежные программные пакеты и базы данных сегодня часто недоступны, а здесь важна не только сама программа, но и возможность ее адаптации под конкретные задачи заказчика.

Выполнив регистрацию программы как объекта интеллектуальной собственности, команда разработчиков продолжает работу над ее развитием.

— Основной функционал уже создан, но дальше все будет зависеть от взаимодействия с индустриальными партнерами. Наша цель — довести инструмент до уровня, при котором он станет действительно удобным и востребованным в промышленности, — подытожил Колоколов. 

В Новосибирске планируется создание федерального исследовательского центра на базе Института гидродинамики СО РАН и Института теплофизики СО РАН.

Процесс объединения институтов Академии наук в более крупные структуры – федеральные научные центры (ФИЦ) – начался около десяти лет назад как один из элементов реформирования РАН. При этом использовался один из двух подходов.

В рамках первого объединяли институты со схожей тематикой работ, часто имевшие до того опыт совместных исследовательских проектов. Первым примером подобного рода в Сибири стало создание ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН», в который помимо этого института вошли три НИИ медицинской и сельскохозяйственной тематики. Это позволило выполнять в рамках одного центра так называемые «проекты полного цикла» — от фундаментальных исследований до создания на их основе конкретных технологий и продуктов, которые можно выводить на рынок.

Вторая стратегия подразумевает объединение по «территориальному признаку», как, например, в Красноярске, где в рамках одного ФИЦ объединили самые разные институты СО РАН, работавшие на территории этого города. Как показал опыт, второй путь сопряжен с риском дисбаланса, когда одни направления науки получают усиление, а другие, напротив, сворачиваются.

Можно предположить, что в рассматриваемом случае более вероятен первый вариант, поскольку оба института ведут исследования в области физики. Хотя определенные различия имеются: Институт теплофизики выполняет много проектов в интересах энергетической отрасли и транспорта, Институт гидродинамики добился много в области физики взрывных процессов (сварка взрывом и др.), на основе которых разработаны новые технологии для судостроения, авиации, космонавтики, а также других отраслей промышленности.

Тем более, как сообщил один из собеседников «Континента Сибирь», каждый институт сохраняет свое юридическое лицо, свой бюджет, свою администрацию. Но через ФИЦ они смогут реализовывать крупные проекты и получить более крупные гранты. Кроме того, ранее обсуждался вариант включения в этот проект еще и третьего участника – Института теоретической и прикладной механики СО РАН, но пока такое решение не принято.

 Директором Института теплофизики СО РАН с 2017 года является академик Дмитрий Маркович, руководителем Института гидродинамики СО РАН — доктор физико-математических наук Евгений Ерманюк, который занимает этот пост с 2019 года (с марта 2019 года по октябрь 2020 года в качестве врио директора, с октября 2020 года — в статусе директора).

Новая методика может снизить риск репродуктивных проблем в следующих поколениях.

Сотрудники Института цитологии и генетики СО РАН разработали новую методику генетического анализа эмбрионов, которая позволяет более точно отбирать эмбрионы при проведении процедуры экстракорпорального оплодотворения (ЭКО). Подход основан на применении технологии Hi-C, которая позволяет узнать пространственную организацию ДНК, и может выявлять хромосомные перестройки, недоступные для стандартных методов преимплантационного генетического тестирования.

Сегодня при ЭКО широко используется тестирование эмбрионов на анеуплоидии – изменения числа хромосом или их крупных фрагментов. Однако такие методы не позволяют обнаружить сбалансированные транслокации – перестройки, при которых участки разных хромосом меняются местами без изменения общего количества ДНК. Перенос таких эмбрионов может приводить к рождению ребенка без патологий, но в будущем у него сохраняется риск повторения серьезных репродуктивных проблем.

«Существующие методы в первую очередь нацелены на выявление изменения числа копий хромосом. Мы же можем дополнительно детектировать сбалансированные транслокации – ситуации, когда количество ДНК сохраняется, но меняется  расположение отдельных участков», – объяснила одна из авторов работы, аспирантка ИЦиГ СО РАН Яна Степанчук.

Как отмечают ученые, носители сбалансированных транслокаций часто не имеют никаких клинических проявлений, однако у них повышен риск образования несбалансированных половых клеток. Это может приводить к неудачам имплантации эмбриона, повторяющимся выкидышам или рождению детей с хромосомными патологиями. По данным исследователей, такие перестройки встречаются примерно у 0,5% людей в общей популяции и до 4% – в парах, у которых встречаются повторяющиеся случаи невынашивания беременности.

Поэтому в ряде случаев, применение методики позволяет не только более эффективно отбирать эмбрионы для проведения процедуры ЭКО, но и точнее диагностировать причину репродуктивных проблем у их родителей.

Метод был проверен в рамках многоцентрового исследования в сотрудничестве с клиниками ЭКО. Анализ проводился на эмбрионах, от которых отказались в ходе стандартной процедуры и с согласия их родителей. Полученные результаты сравнивались с данными стандартных подходов тестирования.

Одной из ключевых трудностей стало отсутствие полноценной контрольной группы эмбрионов без генетических нарушений. «Эмбрионы без отклонений, как правило, используют для переноса, поэтому собрать “идеальный” контроль практически невозможно», – отметила Яна Степанчук. Эту проблему ученые решили с помощью алгоритмов искусственного интеллекта.

Совместно с исследователями из AIRI и при поддержке фонда Blue Sky Research был разработан алгоритм GENOTECTOR, который анализирует данные внутри одного образца, сравнивая различные участки генома между собой. «Наш метод работает существенно лучше стандартных инструментов, применяемых без контрольного образца, и даже немного превосходит подходы с усредненным контролем», – подчеркивает исследователь.

Авторы считают, что в перспективе новая методика может стать более информативной альтернативой стандартному преимплантационному генетическому тестированию. В отдельных случаях она позволяет не только точнее отобрать эмбрион, но и выявить скрытую причину многолетних репродуктивных проблем у пары.

Пока разработка находится на стадии proof of principle. Следующим шагом должно стать расширение выборки, сертификация метода и создание коммерческого диагностического набора. «Для внедрения в клиническую практику нам необходимы партнеры – клиники или компании, готовые взять на себя разработку и сертификацию продукта», – рассказала Яна Степанчук.

Результаты исследования опубликованы в виде препринта (https://www.researchsquare.com/article/rs-8269410/v1) и в настоящее время рассматриваются научными журналами.

Пресс-служба Института цитологии и генетики СО РАН