В рамках форума биотехнологий OpenBio на экспертной дискуссии «(м)РНК-технологии — новая эра биомедицины» ученые ведущих научных центров обсудили разработки в области мРНК для терапии онкологических и генетических заболеваний.

По словам научного руководителя и врио директора НИИ онкологии Томского национального исследовательского медицинского центра РАН академика Евгения Лхамацыреновича Чойнзонова, мРНК-препараты сегодня широко применятся в лечении онкологии, многие из них уже находятся на первой-третьей стадиях клинических испытаний.

«Противоопухолевые мРНК-вакцины уже доказали свою эффективность как новый вид иммунной терапии. Они сейчас интенсивно разрабатываются во всем мире и в нашей стране. Регуляторные мРНК, малые интерферирующие мРНК обладают трансляционным потенциалом и могут быть исследованы как терапевтические средства. Заместительная мРНК-терапия и циркулирующие мРНК способны стать следующей вехой в области разработки терапевтических мРНК-вакцин, — рассказал Евгений Чойнзновов. — На мой взгляд, развитие противоопухолевой мРНК-терапии возможно и в Сибирском федеральном округе. Для этого есть научная база с профессиональными коллективами, инфраструктура для доклинических исследований, клиническая база федеральных медицинских центров, опыт регистрации противоопухолевых лечебных средств, лицензия на производство, потенциал для создания системы полного цикла. Таким образом, я, как практический онколог, вижу большой потенциал для разработки этого вида лечения».

Ректор Новосибирского государственного университета член-корреспондент РАН Дмитрий Владимирович Пышный отметил важность технологии для будущего медицины и акцентировал, что, вследствие многогранности и непредсказуемости мРНК, особое внимание стоит уделять изучению возможных побочных эффектов. «Технология новая, она активно проявила себя именно в ковидную эпоху, одновременно с этим пошли дискуссии о том, что у нее есть побочные эффекты. Практически со всеми терапевтическими кислотами нужно быть предельно осторожными, внимательными, а поскольку нуклеиновая кислота — вещь многогранная, она довольно часто реагирует непредсказуемым образом. В данном случае, когда мы имеем дело с полимерными нуклеиновыми кислотами, особенно мРНК, возникают еще более значимые вопросы с биологической точки зрения», — подчеркнул ученый. Он добавил, что НГУ готов интегрировать опыт исследователей в свои образовательные программы, чтобы выпускники университета всесторонне осознавали проблематику работы с мРНК, ее технологические и клинические особенности. 

Директор Научно-исследовательского института молекулярной биологии и биофизики ФИЦ фундаментальной и трансляционной медицины член-корреспондент РАН Валентин Андреевич Вавилин рассказал об использовании препаратов на основе нуклеиновых кислот для персонализированного воздействия на аномально функционирующие гены.

«На протяжении последних трех-четырех десятилетий после того, как стала очевидна ключевая роль факторов сигнальной трансдукции (молекулы, которые обеспечивают передачу и преобразование внешнего стимула внутри клетки. — Прим. ред.) и транскрипционных факторов, онкогены и онкосупрессоры приобрели в онкологических исследованиях доминирующую роль. Среди них особенное внимание привлекают гены, относящиеся к семейству KRAS, в силу того, что именно они и их мутации присутствуют в большом количестве разнообразных опухолей (87 % аденокарцином поджелудочной железы, рак толстого кишечника, рак легкого)», — отметил Валентин Вавилин.

Ученые ФИЦ ФТМ реализуют проект, цель которого — разработать мРНК-технологию, конструкцию sa-РНК и средство ее доставки для эффективного подавления экспрессии генов KRAS in vitro и in vivo. Сейчас идет создание систем доставки на основе аполипопротеина А1 (АпоА-1) — основного белкового компонента липопротеинов высокой плотности. Исследования уже показали, что комплекс АпоА-1 с доксорубицином обладает большей эффективностью в сравнении со свободным доксорубицином при подавлении роста карциномы у мышей. Кроме того, биологи изучили проникновение в клетки меченного АпоА-1 и выяснили: 99 % опухолевых клеток захватывают этот белок. В дальнейшем ученые ФИЦ ФТМ планируют в сотрудничестве с Институтом физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН разработать средства доставки препаратов для онкотерапии на основе липонаночастиц с АпоА-1. 

Заведующий лабораторией геномного редактирования Института химической биологии и фундаментальной медицины им. Д. Г. Кнорре СО РАН кандидат химических наук Григорий Александрович Степанов рассказал, что ученые ИХБФМ разрабатывают технологию синтеза искусственных мРНК. Возможные варианты применения этой технологии: мРНК для геномного редактирования, мРНК-вакцины и терапевтические мРНК. Так, в институте создается трехвалентная мРНК-вакцина, которая приводит к формированию вирусоподобных частиц и защищает мышей от гетерологического вируса гриппа А.

Заместитель директора по научной работе НИИ онкологии ТНИМЦ РАН, заведующий лабораторией биологии опухолевой прогрессии доктор биологических наук Евгений Владимирович Денисов в своем докладе затронул проблемы развития производственного комплекса. Производственная цепочка сталкивается с трудностями на каждом шагу. «Первый этап — конструирование матрицы — осложнен отсутствием открытых протоколов сборки ДНК-конструкций, из-за чего специалисты вынуждены учиться самостоятельно. Второй этап — синтез ДНК-матриц — фактически полностью зависит от зарубежных поставщиков: российские компании отправляют заказы в Китай и другие страны, что увеличивает срок разработки до четырех месяцев. Не все пациенты могут ждать так долго. Финальные стадии — синтез мРНК и упаковка — упираются в дефицит чистых помещений и специализированных реактивов», — прокомментировал Евгений Денисов.

Чтобы решить эти задачи, создается консорциум «Сибирский центр РНК-технологий», включающий научный, производственный, клинический блоки и образовательное направление. Соглашение уже разработано, а к клиническим испытаниям препаратов против мелкоклеточного рака легкого планируется перейти в 2027—2028 годах. Конечная цель проекта — создание собственной производственной площадки.
Проблемам разработки siРНК-препаратов было посвящено выступление главного научного сотрудника лаборатории биохимии нуклеиновых кислот ИХБФМ СО РАН доктора биологических наук Елены Леонидовны Черноловской. «Малые интерферирующие РНК (siРНК) представляют собой короткие дуплексы, которые в клетке образуют комплекс с белками RISC. Он распознает специфические последовательности матричной РНК и расщепляет их. Это обеспечивает высокую точность действия и низкую токсичность, используя природный механизм организма. Однако сами по себе немодифицированные молекулы РНК слишком хрупкие: они быстро разрушаются ферментами и не могут самостоятельно проникнуть внутрь клетки. На сегодняшний день уже девять препаратов на основе этой технологии разрешены для клинического применения, при этом семь из них используют систему доставки через биоконъюгаты (гибридные молекулы, которые получают путем ковалентного связывания двух или более молекул разной природы. — Прим. ред.)», — объяснила Елена Черноловская.

Чтобы превратить siРНК в эффективное лекарство, ученые вынуждены усложнять ее химическую структуру. Исследования показали, что полная модификация критических участков цепи значительно повышает биологическую активность и длительность действия препарата. Чтобы избавиться от стандартных фосфоротиоатных связей, которые иногда ингибируют работу молекулы, исследователи предложили использовать вицинальную модификацию. Она оказалась эффективнее предшественников: защищает препарат от разрушения и продлевает его действие. 

Старший научный сотрудник лаборатории биологии опухолевой прогрессии НИИ онкологии ТНИМЦ РАН кандидат медицинских наук Марина Ринатовна Патышева сообщила о разработке персонализированной мРНК-вакцины для лечения немелкоклеточного рака легкого. По ее словам, существующие методы, включая иммунотерапию контрольных точек, показывают недостаточную эффективность при этом агрессивном заболевании. 

«Мы сосредоточились на персонализированном подходе, так как он показал наибольшую эффективность. Сейчас у нас идет работа по двум трекам: тестирование специфичности вакцины eх vivo на клетках пациента и доклинические исследования на мышиной модели. Долгое время проект простаивал из-за ожидания ДНК-матриц из-за рубежа, но сейчас мы локализовали синтез. Коллеги из Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии “Вектор” совместно с Томским НИИ онкологии уже получили первый вариант препарата», — поделилась Марина Патышева. Цель проекта — перенести передовую биотехнологическую платформу на российскую площадку, чтобы в перспективе сделать этот вид терапии доступным для пациентов бесплатно через систему ОМС.

Диана Хомякова, Ирина Баранова

Фото авторов

Как мы уже писали ранее, внушительное количество африканских стран неожиданно повернулись лицом к мирному атому, начав разработку соответствующих программ и налаживая отношения со странами, обладающими ядерными технологиями. Ведущие позиции на этом направлении занимает, конечно же, Россия. Активность Росатома на глобальной арене хорошо известна, о чем мы сообщали неоднократно. Что касается стран Африки, то здесь разворот к атомной энергетике стал настолько стремительным и уверенным, что поломал недавние сценарии развития, разработанные ведущими международными организациями.

Так, Международное энергетическое агентство (МЭА), составляя в 2022 году прогноз развития энергетики на Африканском континенте к югу от Сахары, о мирном атоме не упоминает вообще. И это не удивительно, учитывая то обстоятельство, что главные борцы с парниковыми выбросами (к которым относится МЭА) готовили страны третьего мира к тотальному переходу на возобновляемые источники энергии. Африка значилась здесь на первом месте, что и отражает упомянутый прогноз.

Описывая текущую ситуацию, авторы прогноза с порога взваливают на Россию ответственность за энергетический кризис четырехлетней давности, усиливший-де давление на экономику африканских стран. То, что Росатом как минимум с 2012 года налаживает активное сотрудничество с африканскими странами по вопросам строительства атомных реакторов, в данном документе оставлено без внимания. То же самое касается реализации проекта строительства четырехблочной АЭС «Эль-Дабаа» в Египте, стартовавшего в 2015 году. Причина такой невнимательности понятна: атомная энергетика не входила в планы защитников планеты от глобального потепления. Разработанный ими сценарий «устойчивого развития» Африки изображает этот континент как безусловного лидера в области ВИЭ.

Как прямо заявляется в документе, электроэнергия станет основой экономического будущего Африки, при этом доминировать здесь будет солнечная энергетика. Ее доля в общем энергобалансе африканских стран должна быть не менее 60 процентов. В настоящее время она составляет лишь один процент, но этот разрыв, уверены авторы прогноза, будет стремительно преодолеваться. По их словам, уже в наше дни солнечная фотоэлектрическая энергия является для Африки самым дешевым источником энергии во многих частях этого континента, а к 2030 году она обойдет все континентальные источники, выйдя на первое место. В 2030 году более 80% электрических мощностей будут представлены ВИЭ (вместе с солнцем, ветром и гидроэнергетикой). Оставшиеся 20% мощностей будут приходиться на газовые электростанции, основная задача которых сведется к сглаживанию пиковых нагрузок.

В общем, еще четыре года назад вопрос о «ядерном будущем» Африки в подобные сценарии не вписывался и широко не обсуждался. Поэтому тема африканской атомной энергетики будущего – достаточно «свежая». По крайней мере для определенных экспертных сообществ, до поры до времени не воспринимавших всерьез международную активность того же Росатома. Однако, начиная с прошлого года, их как будто прорвало. В специализированных западных СМИ прошла волна публикаций на тему: «почему атомная энергетика для Африки – неприемлемый вариант».

Возможно, определенную роль здесь сыграл Первый африканский саммит по инновациям в атомной энергетике, прошедший в июне 2025 года в городе Кигали, столице Руанды. Руанда, как мы отмечали в свое время, всерьез занялась реализацией «атомной стратегии», активно сотрудничая при этом с Россией. Дело дошло до того, что недавно президент этой страны, выступая уже на Втором саммите, определил для мирного атома долю в грядущем энергетическом балансе Руанды в 60 процентов. То есть в его логике атомная энергетика должна занять именно то место, которое эксперты МЭА четыре года назад прочили солнцу. Зная, насколько чувствительны борцы с глобальным потеплением к любым попыткам пересмотреть их прогнозы относительно будущего доминирования ВИЭ, реакция с их стороны не могла не последовать.

Вот очень показательная публикация на этот счет, вышедшая в марте прошлого года. Автор этой публикации вступает в открытую полемику с теми, кто считает атомную энергетику жизнеспособным вариантом для Африки. Он выступает категорически против таких заявлений, считая их совершенно ложными. Причем, ложными в своих основах, якобы искажающих реальное положение дел в атомной отрасли. Автор считает, что у атомной энергетики как таковой вообще нет будущего, поэтому он крайне скептически относится ко всяким современным проектам и программам такого рода. Особенно – применительно к Африке, где нет ни надлежащей сетевой инфраструктуры, ни подготовленных кадров, ни финансовых ресурсов.

Самое интересное, что он безоговорочно доверяет упомянутому выше прогнозу от МЭА. Данный сценарий, отмечает автор, подтверждается-де рецензируемыми исследованиями, которые показывают, что ВИЭ могут удовлетворить 75% потребностей Африки в электроэнергии к 2040 году и 100% - к 2050 году. Что касается атомной энергетики, то она якобы находится в состоянии необратимого упадка, поскольку строительство АЭС обходится слишком дорого, из-за чего стоимость электроэнергии станет слишком тяжелым бременем для проблемных экономик африканских стран.

Если здраво оценить данное заявление, то оно вряд ли подкрепляется практикой. Так, Германия закрыла все свои атомные энергоблоки и изрядно увеличила долю ВИЭ. Однако к удешевлению электроэнергии этот шаг не привел. Эффект оказался обратным: цена электричества в Германии подскочила так, что известные гиганты индустрии стали переносить свои производства в другие страны, а сама Германия теперь покупает недостающие киловатты у соседней Франции, где как раз доминируют атомные электростанции.

Почему автор статьи не упомянул этот совсем свежий европейский пример, непонятно. Вместо этого он обрушивается с критикой на Росатом, реализующий в Египте проект АЭС Эль-Дабаа. С самого начала он обращает внимание на перенос сроков запуска в эксплуатацию первого энергоблока – с 2026 года на 2028-й год. Стоимость объекта, по его словам, значительно превысит запланированные 30 миллиардов долларов. Если учесть проценты по кредиту, выданные Египту тем же Росатомом, то общие затраты составят как минимум 45 миллиардов долларов.

Столь скрупулезный подсчет призван, как мы понимаем, доказать экономическую несостоятельность атомных проектов. Но больше всего автора возмущает само присутствие российской компании на континенте. Дескать, участие России в проекте Эль-Дабаа поднимает вопрос о политическом суверенитете развивающихся стран, который некоторые эксперты игнорируют. Владение и управление Эль-Дабаа дает-де России огромное влияние на египетское правительство, и это, по логике автора статьи, опаснее всего.

По его мысли, Росатом якобы выстраивает неравноправные отношения со своими партнерами из африканских стран, пользуясь своим технологическим и финансовым преимуществом. Такие отношения автор стати прямо называет «неоколониальными». И другого формата отношений при развитии африканской атомной энергетики, на его взгляд, не предвидится. Зарубежные компании вроде Росатома всегда будут доминировать и полностью контролировать процесс, лишая своих партнеров технологического и политического суверенитета. Причем, автор полагает, что данный формат справедлив как в отношении проектов «классических» АЭС, так и в отношении малых модульных реакторов.

Проекты в области ММР вызывают у таких критиков еще больше беспокойства. С одной стороны, они утверждают, что данная технология еще не доказала своей жизнеспособности, и все работы на этом пути потерпели неудачу. Сами по себе такие технологии оказываются слишком дорогими, чтобы говорить о возможности их коммерциализации. Вдобавок ко всему, целые флотилии, оснащенные ММР и разбросанные по всей Африке, представляют огромную угрозу безопасности, учитывая непрерывные конфликты в разных частях континента.

Поэтому, подводит итог автор, атомная энергетика в любой форме никогда не станет жизнеспособным решением для Африки, в то время как возобновляемые источники являются таковыми.

Как мы уже отмечали в свое время, лидеры многих африканских стран, сделавших ставку на мирный атом, большие надежды связывают как раз с ММР. И эти надежды вселяет в них опыт Росатома. По этой причине критики считают подобные ожидания главной болевой точкой, в силу чего пытаются разоблачить то, что они называют «мифом о малых модульных реакторах».

К примеру, в одной научной публикации за февраль этого года утверждается, что единичные экземпляры действующих малых реакторов имеются только в России и в Китае, но они до сих пор не оправдали ожиданий. Про российские малые реакторы, установленные на плавучей платформе, авторы заявляют, будто они работают с низким показателем эффективности. Кроме того, они введены в эксплуатацию после десятилетней задержки – 13 лет вместо трех лет. Отсюда делается вывод, что быстрых решений по ММР не существует (как утверждают в Росатоме) и нет никаких гарантий, что они будут работать без проблем.

Понятно, что мы не можем взять на себя смелость для выдвижения технических контраргументов. Такие дискуссии лучше проводить профильным специалистам. Но вот на что хотелось бы обратить внимание: и Росатом, и их коллеги из Китая не занимаются жестким идеологическим разделением мирного атома и ВИЭ. В Китае, как мы знаем, активно развивают все направления, а что касается Росатома, то помимо проектов АЭС он параллельно занимается реализацией проектов в области возобновляемой энергетики (включая строительство солнечных электростанций). На идеологии как раз зациклены их западные оппоненты, разделяя источники энергии на «грязные» и «чистые».

Мы обратили внимание на это обстоятельство как раз потому, что атомная стратегия для Африки продиктована исключительно прагматическими соображениями. Насколько они будут подкреплены финансово и технологически – это уже другой вопрос. Но и он, насколько мы понимаем, со временем может быть решен – даже если идеальных решений не бывает.

Константин Шабанов

Фото - сайт Росатом

Аспирант Института полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН (ИФП СО РАН) представил сообщение на Международной конференции «Атомно-слоевое осаждение: Россия-2026». Доклад посвящен исследованию сверхтонких плёнок хай-кей (high-k) диэлектриков на основе диоксида гафния внутри кремния. Сообщение признано лучшим среди докладов молодых учёных конференции
 «High-k означает высокую диэлектрическую проницаемость. То есть при приложении электрического поля такой диэлектрик сильнее поляризуется и почти не уменьшает электрический потенциал. Это позволяет увеличить толщину подзатворного диэлектрика, снизить утечки и открывать токовый канал в полевом транзисторе при более низких напряжениях. И, в итоге, создавать полупроводниковые устройства с более низким напряжением питания и электропотреблением.

Кроме того, исследуемый вариант диэлектрика обладает сегнетоэлектрическими свойствами, то есть может сохранять поляризацию при выключении внешнего электрического поля. Этот эффект может применяться при создании ячеек памяти или транзисторов с регулируемым порогом открытия», — объясняет аспирант ИФП СО РАН Владимир Евгеньевич Жилицкий.

Молодой ученый работает под руководством заведующего лабораторией института, доктора физико-математических наук Владимира Павловича Попова.

Обычно в затворах транзисторов почти всей кремниевой электроники в качестве диэлектрика используется диоксид кремния (SiO2). Идея состоит в том, чтобы заменить его на high-k диэлектрик. Один из них — диоксид гафния (HfO2). Именно это соединение исследует Владимир Жилицкий.

У диоксида кремния диэлектрическая проницаемость около 3,9, а у диоксида гафния в наиболее перспективной — орторомбической — кристаллической фазе она достигает порядка 25. Эта же фаза обладает сегнетоэлектрическими свойствами: способна сохранять поляризацию после снятия напряжения.

Проблема в том, что орторомбическая фаза метастабильна и легко перекристаллизуется в другие фазы диоксида гафния (чаще всего – в моноклинную). Обычно её стабилизируют легированием (добавлением) цирконием. Но лаборатория, в которой работает Владимир, пошла другим путём — легировала диоксид гафния оксидом алюминия в соотношении 15 к 1, чередуя монослои из двух диэлектриков.

Плёнки диэлектрика выращивались методом плазменно-стимулированного атомно-слоевого осаждения (PEALD) в Департаменте Физико-технологических исследований имени К.А. Валиева НИЦ «Курчатовский институт», а затем в лаборатории ИФП СО РАН переносились с тонким слоем кремния на кремниевую же подложку методом, подобным SmartCut. Так получается «захороненная» high-k структура, где слой диэлектрика изолирован кремнием с обеих сторон.

Владимир занимался измерениями образцов, прошедших быстрый 30-секундный отжиг в диапазоне температур от 700 до 950°C, методом импеданс-спектроскопии — быстрым и недорогим способом исследования, который позволяет оперативно проводить большое количество измерений на разных контактных площадках у различных образцов. Это позволяет усреднить результаты по большому количеству измерений и быстро получить ответ на вопрос о происходящих при отжиге изменениях.

«Мы выяснили, что небольшие участки орторомбической фазы диоксида гафния, легированного алюминием, сохраняются вплоть до температуры отжига 900 градусов Цельсия. Мы не нашли работ, где это было бы показано для такой высокой температуры, вероятно это особенность легирования алюминием. Однако бОльшая часть диоксида гафния переходит в моноклинную фазу. При этом мы обнаружили, что кремний “вытягивает” кислород из диоксида гафния, и на границе образуются межслойный диэлектрик SiOₓ с низкой диэлектрической проницаемостью. И рост SiOₓ значительно ускоряется при температуре отжига выше 800 градусов Цельсия. Из-за этого эффективная проницаемость всей структуры оказывается порядка 12–13 вместо ожидаемых 20–25», — пояснил Владимир.

Молодой ученый добавляет, что скорее всего, можно достичь эффективной диэлектрической проницаемости порядка 20 для всей структуры в целом, если ограничить температуру быстрого отжига 750 градусами Цельсия. Но, помимо этого, потребуется создать барьеры для диффузии, например, тонкие слои слои нитрида кремния или бора, чтобы препятствовать выходу кислорода в кремний.
 То, что тонкий слой диоксида гафния окружен кремнием с обеих сторон, позволяет применять такие пластины для создания двухзатворных транзисторов с регулируемым порогом срабатывания: один затвор с high-k диэлектриком управляет порогом срабатывания другого. Это открывает возможность настраивать электронику на энергоэффективную работу при низких напряжениях или на работу на высоких частотах. Сегнетоэлектрические свойства диоксида гафния также позволяют использовать такие структуры, как ячейки энергонезависимой памяти — потенциально более быстродействующие и износостойкие, чем флэш-память. У флэш-памяти ресурс порядка 10 000 циклов записи, а у памяти на основе диоксида гафния он может быть на много порядков выше.

Высокая рабочая частота переключений таких транзисторов делает перспективным их применение не только в качестве памяти, но и  для мобильной связи нового поколения. Но пока исследование носит фундаментальный характер.

Работа выполняется при поддержке грантов Российского научного фонда (№ 25-19-20049) и правительства Новосибирской области (№ 30-2025-000924).

Пресс-служба ИФП СО РАН

Фото Владимира Жилицкого

Сотрудники ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» исследовали физиологические и когнитивные нарушения у мышей линии BTBR, которые служат моделью для изучения социального поведения, характерного для идиопатической формы расстройства аутистического спектра (РАС). В процессе наблюдений и экспериментов ученые выяснили, что поведенческий фенотип мышей BTBR взаимосвязан с комплексом патологий и нейроанатомическими особенностями головного мозга, что также может быть причиной аутизма этого типа у людей. Результаты работы в будущем помогут найти эффективные терапевтические подходы для лечения идиопатической формы РАС. Статья об этом опубликована в журнале Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry.

Расстройство аутистического спектра — врожденная особенность развития нервной системы, которая сопровождается различными затруднениями в социальном взаимодействии, обучении, повторяющимся поведением и тяге к специфическим интересам. Сегодня выделяют две основные категории РАС: синдромальную и идиопатическую. Если в первом варианте возникновение аутизма связано с генетическими факторами и приобретает наследственный характер, то причины развития идиопатического типа расстройства, на который приходится более 80 % всех случаев РАС, до сих пор остаются невыясненными. Человек, страдающий идиопатическим расстройством аутистического спектра, с большей вероятностью будет иметь основные признаки, универсальные для этого нарушения: пониженный социальный интерес или его полное отсутствие, а также преобладание стереотипных актов в поведении — однообразные повторяющиеся движения, не имеющие отчетливой цели. В числе дополнительных маркеров РАС могут быть тревожность, сложности в обучении при каких-либо изменениях условий решаемой задачи — когнитивная ригидность, нехватка поведенческой гибкости. Помимо этого, существуют нейроанатомические дефекты головного мозга, воспаление, сбои в работе нейромедиаторов.

Мыши линии BTBR практически полностью воспроизводят характеристики идиопатической формы РАС, в частности они обладают наименьшим уровнем социального интереса по сравнению с другими мышами. По словам ученых, линия BTBR позволяет проводить исследования различных механизмов и морфологии головного мозга: серотониновой и дофаминовой систем, молекулярной регуляции нейротрофического фактора BDNF (brain-derived neurotrophic factor) — белка, помогающего осуществлять то, что называется нейрональной пластичностью. Совокупность физиологических и поведенческих симптомов у мышей, характерных для идиопатической формы РАС, позволяет проецировать полученные результаты на людей с расстройством аутистического спектра.

Научный сотрудник лаборатории нейрогеномики поведения ФИЦ ИЦиГ СО РАН кандидат биологических наук Антон Сергеевич Цыбко: «Одной из основных мишеней нашего исследования стал гиппокамп — часть лимбической системы головного мозга, он расположен в височных долях и участвует в механизмах формирования временной памяти, переходящей в постоянную. Мы провели гистологический анализ гиппокампа мышей линии BTBR и обнаружили серьезные нарушения на клеточном уровне — клеток оказалось значительно меньше по сравнению с гиппокампом обычной мыши. Помимо этого, отчетливо наблюдается специфичность морфологии гиппокампа мыши линии BTBR. В частности, практически отсутствует связка между двумя отделами гиппокампа, которая позволяет активно обмениваться информацией между правым и левым полушариями, что оказывает негативное воздействие на работу головного мозга. Эта особенность считается известным фактом. Мы же обнаружили выраженную асимметрию между половинами гиппокампа — правая его часть оказалась достоверно меньше. Помимо этого, выяснилось, что в мозге мышей BTBR нарушен ток спинномозговой жидкости. Также у этих мышей происходят отклонения в транскрипции нейротрофического фактора BDNF, что в итоге снижает способности обучаться и запоминать информацию. Дисфункция белка BDNF ухудшает нейроразвитие головного мозга и препятствует миграции нервных клеток, а это, в свою очередь, ведет к изменению морфологии головного мозга. В дальнейших исследованиях мы планируем выяснить, с чем именно связаны молекулярные изменения BDNF. Пока существуют только гипотезы относительно сбоев в процессинге или созревании белка, которые необходимо проверить».

Поведенческие особенности мышей линии BTBR находят отражение в повседневных действиях: для них характерен пониженный интерес к социальной интеграции, обучению, а также повторяемость в поведении и зацикленность на определенных занятиях. В числе примеров повторяемости поведения — избыточный груминг, мыши BTBR склонны к долговременному и тщательному вычищению шерсти. Помимо этого, животное не может переключиться на другую задачу, если уже активно во что-то вовлечено. Также у мышей линии BTBR иногда наблюдается тревожность и гиперактивность. Сниженная способность к обучению у зверьков выражается в неспособности решать задачи при заметном увеличении сложности, у них нарушено понимание связи между действием и результатом. В совокупности комплекс нарушений соответствует признакам человеческого расстройства аутистического спектра.

«К терапии расстройства аутистического спектра можно подходить с разных сторон. Главной проблемой поиска вариантов лечения РАС остается неспособность определить конкретную причину расстройства — это всё же комплекс нарушений. В первую очередь необходимо найти инструменты для устранения социального дефицита: трудностей в адаптации, коммуникации и построении отношений, вызванных низким уровнем эмпатии. На сегодняшний день нет эффективных способов борьбы с этими проявлениями. В числе возможных вариантов устранения социального дефицита — воздействие на нейротрофический фактор BDNF. Восстановление нормальной работы этого белка потенциально способно решить эту задачу. С помощью вирусных конструктов мы вводили зрелую форму белка BDNF в область фронтальной коры мышей. Эксперимент показал, что уровень социального дефицита заметно снизился, у мышей увеличился интерес, но на остальные признаки расстройства это никак не повлияло. Уровень BDNF в мозге может служить мишенью для дальнейшей терапии аутизма. Однако процедура введения белка опасна из-за инвазивности способа доставки — это сложная нейрохирургическая операция, которая может нести риски для здоровья и иметь побочные эффекты. В дальнейшем мы планируем новые эксперименты, направленные на поиск неинвазивных вариантов восстановления функции BDNF, что в перспективе поможет лечить РАС. Одно из ключевых направлений нашей работы заключается в том, чтобы с точки зрения нейротрофических факторов найти связующее звено между различными патогенетическими основами аутизма, что в будущем поможет сформировать новые методы исследования и лечения расстройства», — отметил Антон Цыбко.

Кирилл Сергеевич

Изображения предоставлены исследователем

На круглом столе XIII Международного форума технологического развития «Технопром-2026» говорили о веществе, которое невозможно разглядеть невооруженным глазом, но которое может заметно изменить свойства привычных вещей – от пластиковой канистры и силиконового уплотнителя до бетонной конструкции, и аккумулятора. Речь шла о многостенных углеродных нанотрубках – сверхтонких цилиндрических структурах из углерода, способных проводить электричество, передавать тепло и укреплять материалы при добавлении в очень малых количествах.

В Центре НТИ по новым функциональным материалам Новосибирского государственного университета совместно с Институтом катализа СО РАН развивают как технологии получения самих нанотрубок, так и способы внедрять их в полимеры, эластомеры, покрытия и электрохимические устройства.

Директор Центра НТИ по новым функциональным материалам НГУ Александр Квашнин начал с важного уточнения. В этот раз речь шла не обо всех углеродных наноматериалах, а об одной конкретной разновидности – многостенных углеродных нанотрубках, или МУНТ. Каждая такая трубка состоит из нескольких слоев графена – атомарно тонких углеродных листов, свернутых один в другой. По сути, это несколько вложенных друг в друга микроскопических трубочек. Их диаметр измеряется нанометрами – миллиардными долями метра, а длина может быть во много раз больше диаметра.

На первый взгляд это действительно узкая тема. Но область применения нанотрубок широка: полимерные композиты, покрытия, резинотехнические изделия, аккумуляторы, электроника, строительные материалы. Поэтому научный разговор быстро вышел за рамки лабораторной химии и коснулся промышленной безопасности, энергетики, логистики и экологических задач.

Углеродные нанотрубки ценят за редкое сочетание характеристик. Они состоят из одного из самых распространенных элементов на Земле, но благодаря особой структуре обладают высокой прочностью, теплопроводностью и электропроводностью. Важна и их геометрия: трубка чрезвычайно тонкая, но относительно длинная. Такое соотношение длины и диаметра называется аспектным отношением.

Именно оно позволяет нанотрубкам образовывать внутри другого материала длинную проводящую и укрепляющую сеть. Представить это можно как клубок очень тонких, но прочных нитей, который пронизывает полимер, резину или покрытие. Иногда достаточно долей процента такой добавки, чтобы материал начал отводить статический заряд, лучше сопротивлялся разрыву или приобрел нужные электрохимические свойства.

«Углеродные нанотрубки обладают удивительными свойствами: это высокая электропроводность, сопоставимая по весу с электропроводностью металлов, большая теплопроводность и высокая прочность», – отметил старший научный сотрудник Института катализа СО РАН Владимир Кузнецов.

По его словам, важное преимущество нанотрубок связано и с их способностью связывать материал по всему объему. «За счет большой длины этих очень тонких образований появляется очень много различных приложений», – пояснил он.

Однако путь от уникальных свойств отдельной нанотрубки до готового промышленного изделия непрост. Нанотрубки склонны собираться в плотные пучки и агломераты. Если они распределены в пластике, резине или жидкости неравномерно, материал может потерять часть полезных характеристик. Поэтому ключевая задача разработчиков – не только синтезировать нанотрубки, но и научиться правильно вводить их в конкретную основу, не разрушая структуру и не усложняя производство.

На круглом столе Квашнин обозначил три главных направления работ Центра НТИ: полимерные материалы, композиты и покрытия; эластомеры и резинотехнические изделия; электрохимия. Все они объединены общей логикой: нанотрубки не заменяют основной материал, а работают как функциональная добавка, которая позволяет целенаправленно изменить его свойства.

«Потребителей интересуют уже конкретные приложения. У нас в Центре новых функциональных материалов выделено три крупных направления – полимерные материалы, композиты и покрытия, эластомеры и резинотехнические изделия, а также электрохимия», – подчеркнул Квашнин.

Одной из разработок НГУ стал электропроводящий полимерный материал для хранения и транспортировки взрывоопасных веществ. Обычный полиэтилен удобен, дешев и устойчив к химическим воздействиям, поэтому из него делают канистры, контейнеры, трубы и другую промышленную тару. Но у него есть опасное свойство: полиэтилен не проводит электричество и может накапливать статический заряд.

В обычной жизни статическое электричество чаще всего напоминает о себе легким ударом при прикосновении к дверной ручке. Но на нефтехимическом предприятии, в угольной промышленности или на объекте, где присутствуют пары горючих жидкостей и взрывоопасная пыль, даже маленькая искра может стать источником возгорания.

Разработчики Центра НТИ НГУ предложили добавлять в полимер небольшое количество многостенных нанотрубок – от 0,05 до 0,5%. При равномерном распределении этого объема достаточно, чтобы материал начал эффективно рассеивать электрический заряд. При этом сам полиэтилен сохраняет свои базовые преимущества – прочность, технологичность и химическую стойкость.

Испытания показали, что полученные изделия соответствуют требованиям ГОСТов по электростатической безопасности. Важно, что речь идет не о полном отказе от полимерной тары, а о ее модернизации: знакомый материал получает новое свойство, которое делает его безопаснее в опасных производствах.

Такие разработки могут пригодиться и за пределами промышленности. Антистатические поверхности меньше притягивают пыль, что важно для бытовых приборов, мебели, оборудования и помещений с высокими требованиями к чистоте. Однако для широкого внедрения технологии необходимы не только технические результаты. Действующие стандарты для отдельных категорий опасных веществ по-прежнему ограничивают применение полиэтиленовой тары, а значит, разработчикам предстоит доказывать безопасность решения и проходить нормативные процедуры.

Другое направление связано с силиконовыми резинами. Силиконы используются в медицине, машиностроении, нефтегазовой отрасли и пищевой промышленности. Из них делают прокладки, уплотнители, трубки, конвейерные ленты, защитные покрытия и множество других изделий. Они эластичны, устойчивы к температурным перепадам и химически инертны. Но для ряда задач материалу не хватает электропроводности и стойкости к механическому повреждению.

Проблема в том, что просто смешать силикон с нанотрубками недостаточно. Если добавка распределится плохо, свойства резины могут не улучшиться, а наоборот – материал станет неоднородным и начнет быстрее разрушаться. В НГУ разработали концентрат, в котором нанотрубки предварительно диспергированы, то есть разделены и равномерно распределены в среде.

Такой концентрат можно вводить в обычный технологический процесс производства силиконовой резины без его кардинальной перестройки. Это важный фактор для предприятий: инновационный материал редко доходит до рынка, если для него нужно полностью менять оборудование или всю технологическую цепочку.

По данным разработчиков, добавление нанотрубок позволяет регулировать электропроводность силикона и одновременно улучшать его механические свойства. Модуль упругости и сопротивление раздиру в испытаниях выросли на 25–35%. Проще говоря, материал становится более устойчивым к растяжению и повреждениям, сохраняя способность к деформации.

Для медицины это может означать более чистые и долговечные изделия, меньше притягивающие пыль. Для нефтегазовой и горнодобывающей отраслей – антистатические уплотнения и покрытия, которые уменьшают риск возникновения искры. В будущем подобные концентраты могут превратиться в универсальный инструмент: заказчик будет выбирать, какой именно набор характеристик ему нужен, а производитель – регулировать состав материала.

Одно из самых сложных направлений, которое обсуждалось на круглом столе, связано не с конечным изделием, а с промежуточным продуктом – водной дисперсией нанотрубок. Такая дисперсия представляет собой жидкость, в которой нанотрубки максимально равномерно распределены и не слиплись в крупные комки. Ее используют при производстве литиевых батарей и аккумуляторов, а также антистатических и антикоррозионных покрытий.

Казалось бы, решение очевидно: чем больше нанотрубок удастся добавить в жидкость, тем выгоднее будет перевозка и тем меньше придется использовать разбавленного состава. Но здесь возникает физическое противоречие. Чтобы нанотрубки начали работать эффективно, нужно разрушить их агломераты – плотные скопления частиц. После этого резко растет площадь контакта между нанотрубками и жидкостью, а вместе с ней и вязкость суспензии.

В результате состав может превратиться почти в гель, который трудно перекачивать, смешивать и вводить в готовый материал. Традиционно для разделения агломератов применяют ультразвук. Но в густых средах ультразвуковые волны работают хуже, и задача становится еще сложнее.

Ученые НГУ предложили способ, позволяющий повысить концентрацию нанотрубок в воде, но при этом избежать чрезмерного роста вязкости. Для этого они подобрали комбинацию дисперсантов – химических агентов, которые помогают разделять агломераты и удерживать отдельные нанотрубки в жидкости. Важен не столько сам набор известных компонентов, сколько их совместное, синергетическое действие.

В итоге получается более концентрированная, но технологичная жидкая добавка. Для производителей аккумуляторов это означает возможность эффективнее вводить нанотрубки в электродные материалы. Для предприятий, создающих покрытия, – снижение затрат на перевозку и хранение. Концентрированный водный состав также удобнее и безопаснее с точки зрения логистики, чем большие объемы разбавленных или легковоспламеняющихся жидкостей.

Еще несколько лет назад обсуждать нанотрубки можно было главным образом в контексте фундаментальных исследований и небольших лабораторных партий. Но сегодня главный вопрос меняется: можно ли выпускать материал стабильно, в нужном качестве и в объемах, которые интересны промышленности?

Кузнецов подчеркнул, что для России особенно актуально создание собственного промышленного производства. «Углеродные нанотрубки становятся одним из самых быстро развивающихся видов нанодобавок для очень широкого круга веществ. Но для России актуально создание промышленного производства и разработка различных видов применений», – сказал он.

По оценке, которую привел ученый, мировой выпуск нанотрубок в прошлом году достиг 25 тысяч тонн. Российский рынок пока значительно скромнее, поэтому совместная работа НГУ и Института катализа СО РАН включает не только создание материалов, но и развитие технологии синтеза МУНТ. Институт катализа разрабатывает каталитический способ получения нанотрубок, в том числе пиролиз этилена на катализаторах с наноразмерными металлическими частицами. Такая технология ориентирована на получение чистого материала и последующее масштабирование производства.

Ранее партнеры сообщали о планах создать установку с производительностью десятки тонн нанотрубок в год. В 2026 году в Новосибирске также обсуждался запуск реактора для многостенных нанотрубок мощностью 10 тонн в год; пусконаладочные работы намечались на конец года.

Обсуждение на «Технопроме» показало, что углеродные нанотрубки постепенно перестают быть символом далекого технологического будущего. Они уже становятся частью вполне прикладной повестки: как сделать полимерную тару безопаснее, как продлить срок службы резинотехнических изделий, как улучшить аккумуляторы и покрытия, как сократить расходы на логистику и уменьшить потребление материалов.

Нанотрубки настолько малы, что их невозможно увидеть без специальной техники. Но эффект от них может быть вполне заметным: менее пыльная поверхность, более прочная резина, безопасная тара, долговечное покрытие или аккумулятор, способный эффективнее хранить энергию.

Сергей Исаев

Фото – пресс-служба Новосибирского государственного университета

Специалисты новосибирского филиала Института водных и экологических проблем СО РАН (Барнаул) выяснили: между загрязнением Оби органическими веществами и реакцией экосистемы существует задержка. Она вызвана длительностью жизненного цикла и скоростью размножения планктона. Именно эти организмы традиционно служат биоиндикаторами экологического состояния реки. В ходе исследования ученые обнаружили, что пики численности фитопланктона (кормовой базы) и зоопланктона (ее потребителей) разнесены в пространстве по продольной оси реки на сотни километров. Исследование об этом опубликовано в международном журнале Science of The Total Environment.

ценка состояния реки, как правило, включает в себя гидрохимический анализ и изучение биоты (фито-, зоопланктона и бактерий). Гидрохимический анализ предоставляет данные о концентрации загрязняющих веществ в конкретный момент времени, а живые организмы позволяют оценить их долгосрочное влияние на экосистему. Однако стандарты отбора проб (500 метров вверх и вниз по течению от точки сброса или впадения притока) вызывают вопросы. На участках смешения вода в крупных реках сильно разбавляется — экосистема просто не успевает среагировать на поступающее загрязнение. В малых ручьях промышленные или бытовые стоки часто превышают объем самого потока. Оценить состояние такой воды объективно также очень сложно.

Если действующие методики требуют оценивать влияние загрязнения на отрезке всего в 500 метров от источника, то реальная картина процессов в русле Оби разворачивается в совершенно ином масштабе. Разрыв между пиками развития планктона составляет не сотни метров, а сотни километров. Ученые провели комплексное исследование Оби более чем на 2 500 километрах незарегулированного русла с учетом влияния крупных притоков. Подобных наблюдений на крупных реках очень мало: они труднодоступны, огромны по масштабу, а организовать там работы крайне сложно.

Директор новосибирского филиала ИВЭП СО РАН доктор биологических наук Надежда Ивановна Ермолаева:

«При сведении результатов мы обратили внимание на интересную закономерность: пики численности фитопланктона и зоопланктона по продольному течению реки оказались пространственно разнесены. По логике пищевой цепи потребитель должен находиться там же, где его пища, однако этого не происходит. В ходе масштабных экспедиций 2019 и 2021 годов выяснилось, что расстояние между этими пиками составляет около 300 километров (в 2019 маловодном году) и 500 километров (в 2021 многоводном году). Стоит оговориться, что данные имеют некоторую погрешность, так как замеры проводились не каждые 100 метров».

Ученые учли время движения воды и скорость размножения зоопланктона. Расчеты показали: потребители реагируют на рост кормовой базы с задержкой примерно в десять дней. А расстояние между пиками зависит от скорости течения и объема стока реки. Органические стоки обычно не действуют на живые организмы мгновенно, поэтому биоиндикацию бесполезно проводить у места сброса. Результат проявится только через сотни километров вниз по течению — к тому времени сформируется новое сообщество зоопланктона. Реакция на биогены, температурные и трофические условия (то есть количество доступной пищи) запаздывает. На это уходит время развития одной-двух генераций ключевых видов зоопланктона, поэтому при оценке органического загрязнения необходимо учитывать временной лаг.
Исследователи предлагают разделить все вещества на две группы: немедленного (токсины и тяжелые металлы) и отложенного действия (органические вещества и биогены). Поскольку объем стока воды меняется каждый год, искать контрольные точки по фиксированным метрам бессмысленно; единственный рабочий подход здесь — считать не километры, а время добегания воды. 

Отследить такое загрязнение реально, но это требует доработки методик. «Главная проблема текущей экологической оценки заключается в том, что, давая заключение о “грязной” Оби, эксперты ориентируются на разработанные для европейской части России предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ (ПДК). Они не учитывают наш естественный гидрохимический фон. Высокое содержание марганца, железа, алюминия и меди для наших рек — это нормальный природный фон, так как мы находимся в железомарганцевой провинции. Экосистема на всех уровнях полностью к этому приспособлена. По сути, река Обь намного чище и благополучнее той же Волги или Москвы-реки», — отмечает Надежда Ермолаева.

Ирина Баранова

Фото предоставлено исследовательницей

Про искусственный интеллект всё чаще говорят, что он может изменить не только рынок труда или повседневные сервисы, но и сам способ, которым люди получают знания. Алгоритмы уже пишут тексты и код, обрабатывают изображения, помогают врачам анализировать данные, ищут молекулы с заданными свойствами и предлагают гипотезы для научных исследований. Однако развитие таких систем вызывает не только энтузиазм. Всё заметнее становится другой вопрос: что произойдёт, если машины начнут выдавать правильные или кажущиеся правильными ответы быстрее, чем люди смогут понять, проверить и объяснить путь к ним?

Эта проблема особенно наглядна в математике. Для широкой аудитории математика часто сводится к вычислению верного ответа, но для самой науки результат неотделим от доказательства. Важна не только формула в конце рассуждения, но и последовательность идей, определений и логических шагов, которая показывает, почему утверждение верно. Хорошее доказательство позволяет другим исследователям проверить работу, найти в ней новые связи и использовать её методы при решении других задач.

Открытое письмо по этому поводу написали 24 лауреата Филдсовской премии - одной из самых престижных наград в математике, ее часто называют аналогом Нобелевской премии для этой науки.

Поводом стало заявление компании OpenAI о решении задачи Навье-Стокса - одной из семи "задач тысячелетия". Компания опубликовала 166-страничную работу, созданную с помощью внутренних моделей, которые пока недоступны публике. При этом, отмечает издание, в ней мало объяснений того, как именно получен результат.

Математики считают, что ИИ-компании превращают сложные задачи прежде всего в тест мощности своих моделей. По их мнению, это "вредит математической науке и математическому сообществу", поскольку решение задачи - лишь инструмент, а главная цель математики заключается в понимании и появлении новых идей.

Лауреат Филдсовской премии Теренс Тао, один из наиболее известных современных математиков, и ранее в публичных высказываниях не раз обращал внимание на двойственную природу ИИ-инструментов. Они могут стать сильными помощниками в рутинной работе, в поиске примеров, проверке вычислений и подготовке формальных доказательств. Но использование таких систем требует осторожности: технология способна усиливать исследователя, а может подменять самостоятельное мышление готовыми, но не всегда проверяемыми формулировками.

Эту дилемму можно описать через простую аналогию. Навигатор помогает быстрее добраться до места, но человек, который всегда следует подсказкам приложения, может перестать ориентироваться в городе. Калькулятор ускоряет вычисления, но не объясняет принцип решения задачи. Поисковая система даёт доступ к огромному массиву информации, но не гарантирует, что пользователь отличит надёжный источник от ошибки или манипуляции. ИИ развивает эту логику: он не только находит уже существующие сведения, но и формирует связный ответ, который звучит убедительно даже тогда, когда его отдельные части неточны.

Исследователи называют это явление когнитивной разгрузкой. Человек передаёт часть интеллектуальной работы внешнему инструменту: записной книжке, поисковику, навигатору, калькулятору или языковой модели. Само по себе это не является проблемой. Культура и наука всегда развивались благодаря инструментам, расширявшим память, скорость счёта и возможности наблюдения. Письменность позволила сохранять знания за пределами человеческой памяти, печатный станок сделал их массово доступными, компьютеры открыли путь к моделированию процессов, которые невозможно просчитать вручную.

Однако каждый такой переход требует новых навыков. Пользователь калькулятора должен понимать, какую операцию он выполняет и может ли результат быть реалистичным. Человек, работающий с поисковой выдачей, должен уметь оценивать источники. Пользователь ИИ должен научиться ставить корректные задачи, проверять ответы, распознавать недостоверные утверждения и не принимать правдоподобный текст за доказанный факт. В противном случае технология, призванная освобождать время для сложного мышления, способна ослабить способность к нему.

Для науки это означает необходимость сохранять принцип воспроизводимости. Результат исследования ценен не только потому, что его получил автор, но и потому, что другие специалисты могут изучить исходные данные, методику и ограничения работы. В случае с ИИ этот принцип становится сложнее соблюдать. Современные модели обучаются на огромных массивах данных, а их внутренние механизмы часто трудно интерпретировать даже разработчикам. Если алгоритм предлагает научную гипотезу, проектирует эксперимент или строит математическое рассуждение, исследователям необходимо понимать, как проверить его выводы независимыми методами.

При этом искусственный интеллект уже приносит науке заметную пользу. Машинное обучение помогает анализировать геномные данные, распознавать закономерности в астрономических наблюдениях, ускорять поиск материалов и лекарственных соединений. Алгоритмы могут отсечь заведомо слабые варианты, обработать массивы информации, недоступные одному человеку, и подсказать направления для дальнейшей работы. Но окончательная научная оценка по-прежнему остаётся за исследователем: модель может предложить гипотезу, однако подтвердить её должны эксперимент, расчёт и открытая проверка.

Вопросы прозрачности и контроля выходят далеко за пределы академической науки. Чем более автономными становятся цифровые системы, тем чаще их предлагают использовать в финансах, медицине, государственном управлении, промышленности, образовании и сфере безопасности. Ошибка в рекомендательном сервисе может быть неприятной, но сравнительно безобидной. Ошибка в системе, влияющей на доступ человека к кредиту, выбор лечения, работу критической инфраструктуры или решение о применении силы, имеет совершенно иной масштаб.

Поэтому специалисты по безопасности всё чаще говорят не о запрете ИИ как такового, а о необходимости разделять области его применения по уровню риска. Одни задачи допускают широкую автоматизацию: например, сортировка документов, расшифровка аудиозаписей, помощь в программировании или поиск повторяющихся закономерностей в данных. Другие требуют обязательного участия человека, независимого аудита и понятных процедур ответственности. Чем выше потенциальный ущерб от ошибки, тем важнее возможность проверить, на каких данных и основаниях система пришла к своему решению.

Сложность регулирования состоит в том, что ИИ одновременно воспринимается как источник экономического роста, научного преимущества и военного потенциала. Компании опасаются отстать от конкурентов, государства – уступить в технологической гонке, инвесторы – пропустить следующий большой рынок. В такой ситуации призывы замедлить разработку или ввести жёсткие правила сталкиваются с аргументом о том, что односторонний отказ от развития принесёт выгоду тем, кто продолжит работу без ограничений.

История технологий показывает, что этот конфликт не уникален. Появление электричества, авиации, ядерной энергетики, биотехнологий и интернета сопровождалось одновременно надеждами и страхами. Общество не отказалось от этих направлений полностью, но постепенно формировало правила их использования: стандарты безопасности, профессиональную ответственность, международные договоры, независимый контроль и ограничения для наиболее опасных сценариев.

С искусственным интеллектом, вероятно, потребуется похожий подход. Необходимо определить, где ИИ может безопасно расширять человеческие возможности, а где решения должны оставаться понятными, проверяемыми и подконтрольными человеку. Для математики это означает стремление превращать машинные результаты в доступные доказательства и новые идеи. Для науки – сохранять воспроизводимость и критическую проверку. Для государства и бизнеса – заранее устанавливать ответственность за применение систем с высоким уровнем риска.

ИИ может ускорить работу с информацией, помочь учёным увидеть ранее незаметные связи и сделать сложные инструменты доступнее. Но способность получать ответы не равна способности понимать их смысл. От того, сохранит ли человек привычку проверять, сомневаться и разбираться в основаниях решений, будет зависеть, станет ли искусственный интеллект продолжением человеческого разума или удобной заменой мышления.

Сергей Исаев

В совместном исследовании с ведущими офтальмологами Новосибирска учёные Института цитологии и генетики СО РАН выявили связь между аллелем ε2 гена APOE и риском развития неоваскулярной возрастной макулярной дегенерации (ВМД) у пациентов из Западной Сибири. При этом исследование не обнаружило связи между генотипами APOE и краткосрочным ответом на анти-VEGF терапию. Результаты работы опубликованы в новом номере «Вавиловского журнала генетики и селекции».

Возрастная макулярная дегенерация – прогрессирующее мультифакторное заболевание сетчатки, которое поражает макулу, или центральную область, отвечающую за наиболее острое зрение. При развитии ВМД человеку становится трудно читать, распознавать лица, водить автомобиль и выполнять другую работу, требующую точного центрального зрения. Заболевание относится к ведущим причинам тяжёлого и необратимого снижения зрения у людей старшего возраста: по оценкам международных исследований, в 2020 году с ВМД жили около 196 млн человек в мире, а к 2040 году это число может вырасти до 288 млн из-за старения населения.

ВМД сопровождается атрофией пигментного эпителия сетчатки, накоплением внеклеточных отложений (друз), воспалением и гибелью фоторецепторов в макулярной области. Один из вариантов поздней стадии заболевания – неоваскулярная ВМД, которая характеризуется аномальным, патологическим ростом кровеносных сосудов, вызванным усиленной экспрессией VEGF — фактора роста эндотелия сосудов. Такие сосуды неполноценны и могут пропускать жидкость, вызывая отёк и дальнейшее ухудшение питания тканей. С этой формой заболевания связано более 90% случаев потери зрения при ВМД и при появлении симптомов необходимо немедленное лечение.

«Макула – это область с максимальной концентрацией колбочек, которая отвечает за самое острое зрение. Поэтому нарушения в этой зоне серьёзно сказываются на качестве жизни человека», – пояснил младший научный сотрудник лаборатории молекулярных механизмов старения ИЦиГ СО РАН Василий Девяткин.

Основным методом лечения неоваскулярной ВМД остаётся интравитреальная антиангиогенная (анти-VEGF) терапия – внутриглазные инъекции препаратов, подавляющих рост патологических сосудов. Она способна замедлять потерю зрения, однако результат лечения различается у пациентов. На ответ могут влиять стадия болезни к моменту обращения, сопутствующие факторы и генетические особенности. Поэтому поиск генетических механизмов ответа на анти-VEGF-терапию необходим для развития персонализированного подхода к лечению и для выбора наиболее эффективной тактики наблюдения.

В центре новой работы оказался ген APOE, кодирующий аполипопротеин Е (АпоЕ) – транспортный белок липидов и холестерина. Он экспрессируется в сетчатке и обнаруживается в друзах у пациентов с ВМД. Нарушения липидного обмена рассматриваются как один из важных элементов патогенеза заболевания: друзы содержат липидные компоненты, а варианты генов, связанных с липидным гомеостазом, уже ассоциировали с риском ВМД.

Исследователи провели генотипирование полиморфизмов этого гена у 315 пациентов с неоваскулярной ВМД и 317 участников контрольной группы. Отдельно была изучена группа из 275 пациентов, получивших три нагрузочные инъекции афлиберцепта (препарата с самой широкой анти-VEGF активностью): их разделили по степени ответа на терапию на группы с хорошим, слабым и отсутствующим ответом.

Анализ показал, что у носителей одной из версий гена APOE риск развития неоваскулярной ВМД был в 1,5 раза выше, чем у носителей других аллельных вариантов. В то же время разные варианты гена не показали статистически значимой связи с краткосрочным ответом на анти-VEGF-терапию после трёх нагрузочных инъекций афлиберцепта.

«На ответ на лечение эти полиморфизмы не влияют. Возможно, причины разного ответа на анти-VEGF-терапию нужно искать в других факторах или на более масштабных выборках», – пояснили авторы статьи.

Полученные данные уточняют роль APOE в развитии неоваскулярной ВМД в российской популяции и одновременно сужают круг потенциальных генетических предикторов эффективности анти-VEGF-терапии. В перспективе такие исследования могут приблизить создание более точных моделей оценки риска заболевания и персонализированных подходов к ведению пациентов с ВМД.

Пресс-служба ИЦиГ СО РАН

Фото - из архива ИЦИГ СО РАН

Квантовый компьютер пока нельзя поставить на стол рядом с ноутбуком. Он занимает лабораторное помещение, состоит из оптических столов, лазеров, электроники и систем, которые удерживают отдельные атомы или ионы в строго контролируемом состоянии. Но именно такие установки могут стать основой вычислений, с которыми классическим машинам будет трудно соперничать: при моделировании молекул, разработке новых материалов, решении отдельных сложных оптимизационных задач и обработке специальных классов данных.

О прошлом, настоящем и будущем квантовых компьютеров на круглом столе, прошедшем на XIII Международном форуме технологического развития «Технопром-2026», рассказал кандидат физико-математических наук Александр Борисенко — ведущий научный сотрудник группы «Прецизионные квантовые измерения» Российского квантового центра и научный сотрудник лаборатории «Оптика сложных квантовых систем» Физического института имени П. Н. Лебедева РАН. Последние пять лет он занимается квантовыми вычислениями, в том числе системами на ионах иттербия, и входит в число создателей 50-кубитного квантового компьютера — самой мощной российской системы такого типа на момент ее представления.

Главная мысль выступления звучала одновременно оптимистично и осторожно: квантовый компьютер уже работает, но до массового практического применения технологии еще предстоит решить целый ряд инженерных и научных задач. Речь не о том, что квантовые машины вытеснят привычные компьютеры. Скорее, они станут специализированными ускорителями, которые будут подключаться к классической инфраструктуре и выполнять ту часть расчетов, где квантовые законы дают преимущество.

Чтобы объяснить устройство квантового компьютера, Борисенко предложил начать с кубита — базовой единицы квантовой информации. В классическом компьютере такой единицей служит бит: он принимает одно из двух значений, ноль или единицу. Кубит тоже имеет два основных состояния, но до измерения может находиться в их комбинации.

«Кубит — это в принципе любая квантовая система, у которой есть два уровня, два состояния, и ее можно переключать между этими двумя состояниями», — пояснил ученый.

Самая наглядная аналогия — монета. Лежащая на столе монета показывает орел или решку. Но пока ее подбросили и она вращается в воздухе, результат еще не определен. В реальной квантовой системе эта неопределенность не является просто отсутствием информации для наблюдателя. Кубит действительно может находиться в суперпозиции состояний, то есть одновременно иметь определенную вероятность быть нулем и единицей.

Когда состояние измеряют, суперпозиция исчезает: система дает один конкретный результат. В физике это называют коллапсом волновой функции. На языке аналогии монета как будто мгновенно перестает вращаться и показывает одну сторону.

Однако суперпозиции недостаточно для вычислений. Второе важное свойство — квантовая запутанность. Это состояние, при котором несколько кубитов описываются как единая квантовая система: измерение одного связано с результатами измерения другого. Здесь важно не представлять себе передачу сигналов быстрее света. Речь идет о заранее подготовленной общей квантовой связи, которую можно использовать в алгоритмах.

«В квантовых вычислениях используется комбинация однокубитных операций, позволяющих создавать суперпозиционное состояние, и двухкубитных операций, когда мы умеем запутывать состояния разных монеток», — отметил Борисенко.

Именно сочетание суперпозиции, запутанности и интерференции позволяет строить квантовые алгоритмы. Интерференция — это способность квантовых амплитуд усиливать нужные варианты решения и подавлять ненужные. Поэтому квантовый компьютер не просто «перебирает все ответы сразу» — такая популярная формула слишком упрощает его работу. Правильно составленный алгоритм управляет вероятностями так, чтобы при измерении с высокой вероятностью появился нужный результат.

«Если мы в квантовой системе увеличиваем регистр на один кубит, то идет экспоненциальное увеличение мощности вычислителя. Именно поэтому все ученые борются за количество кубитов», — сказал Борисенко.

Но число кубитов само по себе не превращает установку в полезный компьютер. Каждый кубит чрезвычайно чувствителен к окружению. На него влияют электромагнитные помехи, колебания температуры, несовершенство лазерных импульсов, внешние поля и другие источники шума. Если ошибка появляется в середине алгоритма, она может испортить итоговый результат.

Поэтому разработчики оценивают не только размер квантового регистра, но и качество операций. Важны достоверность подготовки состояния, точность однокубитных и двухкубитных операций, время сохранения квантового состояния, скорость измерений и способность системы выполнять достаточно длинные алгоритмы без накопления ошибок. Все это объединяют в понятие квантового объема — условной характеристики практической вычислительной мощности машины.

Российская система, созданная совместной группой ФИАН и Российского квантового центра, использует ионы иттербия-171. В ней нет процессора в привычном смысле — с кремниевым кристаллом, транзисторами и проводниками. Квантовый регистр представляет собой цепочку заряженных атомов, удерживаемых электромагнитным полем в ловушке Пауля.

Ионы выстраиваются в одну линию, а ученые управляют ими лазерными импульсами. Лазеры охлаждают частицы, уменьшая тепловой шум; переводят кубиты из одного состояния в другое; создают запутанность между ними; а затем позволяют считать итог алгоритма. Установка расположена в Физическом институте имени П. Н. Лебедева РАН и занимает специальный оптический стол размером примерно 1,5 на 3,5 метра.

«Мы захватываем несколько ионов иттербия в ловушку Пауля, они выстраиваются в цепочку, и лазерными импульсами мы можем воздействовать на всю цепочку целиком или на отдельные частицы независимо», — рассказал Борисенко.

Особенность машины состоит в более плотном кодировании информации. Обычно один ион используют для представления одного кубита — двухуровневой системы. В российской установке задействуют четыре уровня каждого иона, что эквивалентно двум кубитам. Поэтому 25 ионов позволяют кодировать 50 кубитов. Российский 50-кубитный ионный компьютер был создан в 2024 году в рамках дорожной карты «Квантовые вычисления», которую координирует госкорпорация «Росатом».

При этом качество операций пока остается ключевым вызовом. По данным Борисенко, достоверность однокубитных операций в системе составляет около 0,999, или 99,9%, а двухкубитных — примерно 0,95, или 95%. На первый взгляд это очень высокие показатели. Но сложный квантовый алгоритм включает множество шагов, и даже небольшая вероятность ошибки на каждом из них может быстро накопиться.

Система создавалась около пяти лет и продолжает дорабатываться. Ее ценность не только в рекордном для страны числе кубитов, но и в том, что она дает российским исследователям собственную экспериментальную платформу. На ней можно тестировать алгоритмы, проверять инженерные решения и получать результаты, которые невозможно заменить моделированием на обычном компьютере.

По словам ученого, работа в этом направлении – своего рода гонка без финишной черты. Квантовые вычисления развиваются уже несколько десятилетий. Первые базовые операции с несколькими кубитами ученые демонстрировали еще до 2000 года, а последние 20 лет технология развивается особенно быстро. В этой гонке сильные позиции сохраняют США и Китай; крупные проекты развиваются также в Европе. Россия начала активную работу позже, но создала собственные команды по нескольким мировым технологическим платформам.

Сегодня в стране развиваются четыре основных направления: квантовые компьютеры на ионах, нейтральных атомах, фотонах и сверхпроводниковых цепочках. Каждая платформа имеет свои преимущества и ограничения. Ионы позволяют получать качественные операции и хорошо контролируемые состояния, но их масштабирование требует сложной оптики и точного управления. Сверхпроводниковые схемы легче интегрировать с микроэлектроникой, но они нуждаются в глубоком охлаждении. Нейтральные атомы удобны для создания больших массивов, а фотонные системы интересны для связи и отдельных вычислительных задач.

В России развитие отрасли поддерживается дорожной картой «Квантовые вычисления». В 2020–2024 годах ее общий объем финансирования составил 24 млрд рублей; половину средств, 12 млрд рублей, вложила госкорпорация «Росатом». В рамках проекта были созданы российский 50-кубитный ионный квантовый компьютер ФИАН и РКЦ, а также прототип 50-кубитного вычислителя на нейтральных атомах рубидия, разработанный МГУ и РКЦ.

В квантовой индустрии различают несколько уровней успеха. Первый — показать, что квантовая машина может быстрее классической выполнить специально подобранную, часто не имеющую прикладного смысла задачу. Это называют квантовым превосходством. Следующий уровень — полезное квантовое преимущество: ситуация, при которой квантовый компьютер решает реальную практическую задачу быстрее или лучше, чем классические методы.

Второй рубеж пока не пройден окончательно. Квантовые процессоры уже демонстрируют интересные результаты, но еще не стали универсальным инструментом для химиков, логистов, фармацевтических компаний или финансовых аналитиков. Для этого нужны более крупные и, главное, более надежные системы.

 «Главное достижение последних лет состоит в том, что были показаны логические кубиты на сверхпроводниках, ионах и нейтральных атомах. Это такой идеальный кубит, защищенный с помощью алгоритмов коррекции от внешних воздействий», — подчеркнул Борисенко.

Он считает, что в ближайшие пять–десять лет квантовые компьютеры будут развиваться прежде всего как облачные системы. Пользователь не будет покупать домашний квантовый процессор. Вместо этого он отправит вычислительную задачу в дата-центр, где программная система разделит ее на части: одни будут выполняться на обычных серверах, другие — на квантовом оборудовании.

Такой гибридный подход выглядит наиболее реалистичным, потому что классические и квантовые компьютеры сильны в разных вещах. Обычные машины прекрасно справляются с большинством повседневных задач: работой с текстами, графикой, базами данных, коммуникациями и многочисленными вычислениями, для которых уже существуют эффективные алгоритмы. Квантовые устройства могут стать полезны там, где требуется моделировать квантовую природу вещества или искать решения в особенно сложных пространствах вариантов.

В России уже существует облачная инфраструктура, через которую научные группы могут подключаться к нескольким квантовым компьютерам и запускать свои эксперименты. Однако пока доступ ограничен временем работы исследовательских установок: одни системы необходимо постоянно настраивать и модернизировать, а свободные вычислительные слоты распределяются между пользователями. Для круглосуточной работы потребуется больше стабильных машин, часть которых будет развиваться в лабораториях, а часть — использоваться как вычислительные сервисы.

Сергей Исаев

Изображение создано нейросетью

Аспирант второго курса Экономического факультета Новосибирского государственного университета (ЭФ НГУ) Анастасия Трутнева при поддержке Стартап-студии НГУ стала победительницей конкурса «Студенческий стартап» с проектом «Сею Цвет», в основе которого — разработка дизайнерской солонки с готовыми семенами растений, адаптированными к климатическим условиям Сибири. Проект направлен на то, чтобы решать задачу озеленения городов и снижения площади открытого грунта в общественных пространствах.

Суть проекта — создать продукт, который позволит любому человеку буквально «рассыпать» семена на свободном участке и наблюдать за появлением растений. Корпус солонки будет создаваться с использованием технологии 3D-печати из биоразлагаемого PLA-пластика. Внутри — набор семян, подобранных с учётом сибирского климата, а также, по результатам тестирования, планируется добавление отдельных пакетов для грунта. Особенность проекта — адаптация состава солонки под конкретный регион: в перспективе состав можно будет менять в зависимости от типа почвы и назначения участка.

— При подборе растений планируется отдавать предпочтение видам, которые хорошо адаптированы к местным условиям и могут быть полезны для опылителей. Цветущие растения создадут дополнительную кормовую базу для пчёл, шмелей и других насекомых-опылителей, а увеличение количества таких участков способствует поддержанию биоразнообразия, — рассказала Анастасия Трутнева.

Идея проекта возникла в прошлом году под влиянием зарубежных решений для озеленения. Однако, по словам Анастасии, зарубежные аналоги ориентированы прежде всего на свои климатические условия. Для Сибири необходим другой подход: растения должны быть способны переносить местный климат, а состав семян — подбираться с учётом региональных особенностей. Так появилась идея адаптировать концепцию под сибирские условия.

На данный момент Анастасия самостоятельно занимается развитием проекта: исследует рынок, формирует концепцию продукта и прорабатывает технологию создания солонки. На следующих этапах планируется привлечение специалистов в области ботаники, растениеводства и селекции для научно обоснованного подбора растений. Команда может расширяться за счёт специалистов по производству, дизайну и продвижению.

Основное направление применения — городское и общественное озеленение. Солонки планируется использовать при благоустройстве территорий, а также в рамках коллективных экологических акций, где озеленять пространства будут сами жители города. Отдельное направление — экологический эффект: использование регионально подходящих цветущих растений создаёт дополнительную кормовую базу для опылителей и способствует поддержанию биоразнообразия.

Потенциально продукт может быть интересен компаниям, занимающимся благоустройством и озеленением. Уже проведены обсуждения с компанией «Facilicom», которая заинтересована в возможном сотрудничестве.

Средства гранта планируется направить на разработку и создание прототипа солонки, подбор и тестирование семенного материала, исследование различных составов и проведение испытаний. Также в планах — разработка нескольких вариантов продукта для разных сценариев использования: для городского озеленения, частных участков и экологических мероприятий.

— В перспективе я хочу создать линейку солонок, адаптированных не только для Сибири, но и для разных регионов России. Это позволит учитывать различия в климате и почвах. Отдельное направление — проведение массовых мероприятий по озеленению совместно с муниципалитетами, университетами, компаниями и экологическими организациями, — поделилась Анастасия Трутнева.

Проект поддержан Фондом содействия инновациям в рамках программы «Студенческий стартап» мероприятия «Платформа университетского технологического предпринимательства» федерального проекта «Технологии».

Пресс-служба Новосибирского государственного университета

Изображения созданы с помощью ИИ