В ходе пресс-конференции в «ТАСС-Сибирь» представители НИИ клинической и экспериментальной лимфологии (филиал Института цитологии и генетики СО РАН) и МНТК «Микрохирургия глаза» рассказали о совместных проектах, направленных на решение проблем со зрением.

МНТК «Микрохирургия глаза», в структуре которой сегодня работает 11 центров, расположенных по всей стране, традиционно стремится использовать в своей работе самые передовые технологии здравоохранения, включая собственные разработки. «И нашему новосибирскому филиалу очень повезло, что мы находимся рядом с Новосибирским научным центром СО РАН, во многом благодаря сотрудничеству с ними наш филиал стал лидером экосистемы МНТК в области научных исследований», - отметил руководитель новосибирского филиала МНТК «Микрохирургия глаза» им. Федорова, д.м.н., профессор Валерий Черных.

Представители клиники неоднократно подчеркнули, что вся исследовательская работа нацелена на создание новых медицинских технологий, способных эффективно решать разнообразные проблемы со зрением.

Клинику и НИИКЭЛ связывает не одно десятилетие совместной работы, которая реализовалась в ряд открытий в области лимфатических структур глаза, а также в созданных на их основе технологиях и методиках лечения, которые успешно применяются сегодня на практике.

«Особо мы продвинулись в лечении такого грозного заболевания, ка глаукома», - подчеркнул Валерий Черных. В последние годы ученым из разных стран, включая новосибирских, удалось доказать, что развитие этой тяжелой патологии связано с воспалительными процессами местного характера. И отслеживание таких процессов может позволить диагностировать заболевание на ранних стадиях, когда существующие способы его лечения наиболее эффективны.

Также именно новосибирцы первыми в России показали наличие в структуре глаза собственных лимфатических структур (ранее, их существование отрицалось), а также их влияние на развитие глаукомы. Эту работу сотрудники МНТК провели в тесном сотрудничестве с лабораторией ультраструктурных исследований НИИКЭЛ.

«Особенностью нашей лаборатории является то, что мы работаем с большими увеличениями. Увеличив изображение объекта исследования в 30-50 тысяч раз мы можем заглянуть внутрь и понять, какие процессы протекают на клеточном уровне в условиях нормы или патологии», - пояснила руководитель лаборатории, д.б.н. Наталия Бгатова.

Выявление лимфатических путей оттока внутриглазной жидкости в структуре глаза человека стало одной из первых задач, которую поставило перед учеными руководство новосибирского филиала МНТК «Микрохирургия глаза». На тот момент в мировой науке не было доказательных данных о существовании таких структур.

«Мы изучили около тысячи срезов ткани глаза, с использованием различной микроскопической техники, применяя различные маркеры лимфатических сосудов. В структурах глаза типичных лимфатических сосудов не обнаружилось. Но в сосудистой оболочке мы определили лимфатические каналы, которые ограничены фиброблатосподобными клетками», - рассказала Наталья Бгатова.

Это открытие послужило основой для формирования концепции увеалимфатического оттока внутриглазной жидкости в структурах глаза человека. Опираясь на нее можно разрабатывать новые методы лечения первичной открыто угольной глаукомы.

Еще одним интересным направлением в сотрудничестве врачей и ученых стало изучение процессов аутофагии в различных структурах глаза. Если лимфатическая система удаляет излишние и токсичные продукты метаболизма клеток из межклеточного пространства, то аутофагия – процесс внутриклеточный, но со схожими задачами. Известно, что процессы аутофагии так или иначе связаны с развитием многих патологий органов зрения, включая уже упомянутую глаукому.

«Мы показали, что при терминальной стадии глаукомы в сетчатке глаза, в клетках фоторецепторов активно развиты процессы аутофагии, которые поддерживают гомеостаз и как-то сохраняют функцию этих клеток», - отметила Наталья Бгатова.

Другим направлением работы стали исследования разных типов увеальной меланомы (онкологического заболевания). Оказалось, что, хотя при наиболее злокачественном типе такой меланомы, процессы аутофагии менее выражены, маркеры везикулярного транспорта жидкостей из клетки наоборот экспрессируются значительно активнее, чем при других типах патологии.

Эти исследования важны для выработки биологических маркеров диагностики типов данного вида меланомы, прогноза ее развития и оценки эффективности воздействия на рост опухоли.

С каждым годом все большую роль в лечении заболеваний глаз начинают играть клеточные технологии и совместные исследования в этой области также занимают немалое место в списке совместных проектов врачей клиники и ученых НИИКЭЛ.

«Мы начали с исследований обогащенной тромбоцитами плазмы и возможностей ее применения для лечения ряда патологий, причем, не только связанных с глазами», - поделилась руководитель лаборатории клеточных технологий НИИКЭЛ, д.м.н. Ольга Повещенко.

Врачи МНТК успешно интегрировали результаты этого исследования в свою практику. А перед сотрудниками лаборатории встали новые задачи, в частности, поиск безопасного и эффективного с точки зрения регенерации клеточного материала для лечения травм роговицы.

Это была очень непростая задача, поскольку роговица должна быть прозрачной, через нее проходит свет, но клетки, которые обеспечивают эту функцию, управляя расположением коллагеновых волокон – кератоциты – составляют только три процента от ее общей массы. При травме они преобразовываются в фибробласты, которые закрывают раневую поверхность. И если на этом воздействие на роговицу заканчивается, то ее прозрачность быстро восстанавливается. Но если оно продолжается, то начинается процесс фиброза, ведущий к непрозрачности роговицы и утрате зрения, полной или частичной.

Единственным методом лечения является кератопластика – трансплантация тканей роговицы, но это очень дефицитный материал.

«Валерий Вячеславович Черных предложил использовать для этих целей лентикулы – те участки роговицы, которые удаляются в процессе лазерной коррекции зрения. Поначалу работа шла очень сложно и первые полгода нам казалось, что у нас ничего не получится. Но путем подбора условий культивирования, мы смогли выделить лентикулы, а потом научились их выращивать и дифференцировать в специализированные клетки, те самые кератопласты», - рассказала Ольга Повещенко.

Затем полученные клетки роговицы тщательно изучили и пришли к выводу, что они соответствуют требованиям к материалу для трансплантации. Эти выводы были подтверждены в экспериментах с животными: размеры и прозрачность роговицы у мышей полностью восстановились в течение восьми недель.

«Также мы показали, что эти клетки не только лечат роговицу, но и приводят к предупреждению такого грозного осложнения как фиброз, который приводит к слепоте», - заключила Ольга Повещенко.

Сергей Исаев

В новосибирском Академгородке состоялось рабочее совещание руководства Сибирского отделения РАН и делегации Национальной академии наук Беларуси.

Председатель СО РАН академик Валентин Николаевич Пармон поставил вопрос о том, чтобы в совместной работе двух академических структур выделить направления, особо приоритетные для обеспечения безопасности и научно-технологического суверенитета Российской Федерации и Республики Беларусь. Особый акцент был сделан на недостроенности цепочки обращения сырья редких и редкоземельных металлов крупнейшего в мире Томторского месторождения в Арктике. «В высокотехнологичном использовании этих материалов крайне заинтересованы многие отрасли промышленности и в России, и в Беларуси», — считает глава Сибирского отделения. Другой масштабной платформой для сотрудничества он назвал источник синхротронного излучения СКИФ, первая очередь линейного ускорителя которого успешно прошла тестовый запуск пучка.

Академик-секретарь Отделения физико-технических наук НАНБ Сергей Сергеевич Щербаков напомнил о недавних перестановках в правительстве Беларуси и о начале планирования очередной пятилетки, в том числе научных и научно-технологических программ. По его мнению, было бы целесообразно и продуктивно включать совместные работы на установке СКИФ в исследовательские программы Союзного государства России и Беларуси. Директор ЦКП СКИФ член-корреспондент РАН Евгений Борисович Левичев рассказал, что во время недавнего посещения синхротрона заместителем министра науки и высшего образования РФ Айратом Ринатовичем Гатиятовым обсуждалась идея «прикручивания» к СКИФ и его рабочим станциям новых практикоориентированных лабораторий. «Будет символично, если первая такая лаборатория станет международной, российско-белорусской», — считает Евгений Левичев.

По мнению Сергея Щербакова, критерием успешности совместной научной деятельности являются не столько опубликованные статьи, сколько подготовленные специалисты высокой квалификации. «Мы хотим сформировать команду молодых исследователей, — поделился белорусский академик, — которые приедут в Сибирь и вживую познакомятся со СКИФ». Валентин Пармон предложил этой потенциальной группе принять участие в Международном научно-технологическом форуме «Технопром-2025», на котором, вероятно, будет проходить круглый стол по использованию потенциала СКИФ.

Во время совещания сторонами также обсуждались вопросы расширения обмена научной литературой, осмысления китайского опыта управления научно-инновационными процессами. Был согласован проект соглашения между НАНБ и ЦКП СКИФ, определяющего основные направления сотрудничества, взаимоотношения в сфере интеллектуальной собственности и другие правила взаимодействия.

Исследователи из ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» и Новосибирского института органической химии им. Н. Н. Ворожцова СО РАН на крысах изучают, как микропластик влияет на организм. Оказалось, что потребление микропластика снижает способность животных к обучению.

Во всем мире, по разным данным, производят до 400 миллионов тонн пластика в год. При этом утилизировать его сложно. Окружающая среда загрязняется, из-за чего мы постоянно вдыхаем микропластик из воздуха и потребляем его с водой. Однако накопительный эффект его воздействия пока неизвестен, непонятно, как он влияет на здоровье и скорость старения. Исследовав этот вопрос, ученые смогут увеличить продолжительность жизни человека и ее качество.

«На здоровье людей, помимо воздействия микропластика, оказывают влияние многие другие негативные факторы. Для того чтобы отделить это от других отрицательных эффектов, мы проводим исследования на модельных животных, которые находятся в постоянных условиях. С их помощью можно оценить возможные токсические эффекты приема микропластика», — рассказывает ведущий научный сотрудник ФИЦ ИЦиГ СО РАН доктор биологических наук Наталья Анатольевна Стефанова.

Синтез микропластика для экспериментов

Первым делом ученым нужно было синтезировать частицы микропластика нужного размера. Для этого исследователи растворили бутылку из-под питьевой воды из полиэтилентерефталата (ПЭТ) в концентрированной кислоте. После добавили к раствору осадитель, чтобы получить частицы размером от двух до пяти микрометров (сопоставимые с эритроцитами в крови крыс).

«Во всем мире в большинстве таких исследований используют модельные частицы из полистирола. Это идеальные сферы, которые просто синтезировать и легко купить любого размера. Однако, если использовать только такие идеальные частицы, говорить о том, что исследование приближено к жизни, достаточно сложно. Мы стремились создать условия максимально близкие к естественным», — отметила руководитель группы экологических исследований и хроматографического анализа Центра спектральных исследований НИОХ СО РАН кандидат химических наук Юлия Сергеевна Сотникова.

Кормление крыс

Поскольку в этом исследовании оценивали влияние микропластика на когнитивные способности крыс, нужно было сымитировать его употребление таким образом, чтобы у них не возник стресс. Единственный метод в таком случае — скармливать частицы вместе с едой.

Ученые готовили тесто из хлеба, муки, яйца и воды и делали из него лепешки. Внутрь помещали частицы микропластика, скатывали в комочки и подсушивали их на плите, чтобы они стали сухими снаружи. Получились хлебные шарики, которыми и кормили крыс.

«Эксперимент проводили с несколькими дозировками. Первую дозировку — 10 мг/кг выбрали, исходя из информации зарубежных ученых о том, что человек за неделю съедает около пяти граммов пластика (столько весит банковская карта). Пересчитав, сколько приходится на килограмм массы человека в день, мы подобрали нужную дозу для крыс. Вторая дозировка в десять раз больше — 100 мг/кг», — поделилась Юлия Сотникова.

Для исследования задействовали две линии крыс. Wistar — классические лабораторные крысы, на которых проводится большинство исследований, и OXYS — уникальная  линия, выведенная в ФИЦ ИЦиГ СО РАН, она отличается тем, что такие животные рано стареют. У крыс линии OXYS быстрее развиваются признаки возрастных заболеваний, таких как катаракта, ретинопатия и болезнь Альцгеймера.

Всего в эксперименте участвовало шесть групп крыс, по три группы каждой линии: контрольная (животные, не употреблявшие микропластик), группа, которая принимала 10 мг/кг, и группа, принимавшая 100 мг/кг. С полутора месяцев (периода полового созревания) до трех с половиной месяцев (активного репродуктивного периода) зверьков кормили микропластиком. После этого провели исследование способности к обучению и памяти в лабиринте Барнс.

Испытания в лабиринте Барнс

Лабиринт Барнс — это круглая платформа диаметром 122 сантиметра на высокой подставке больше метра. По ее периметру расположено несколько внешне одинаковых лунок, одна из них — полноценное убежище, в которое крыса полностью может спрятаться, остальные отверстия неглубокие.

«Крысы — норные животные. Если их посадить на открытую площадку в незнакомой обстановке, им становится страшно, зверьки не могут ни спрятаться, ни спрыгнуть вниз. Они видят, что есть отверстия, и начинают искать то, в котором можно укрыться. Задача каждой крысы — за определенный момент времени найти нужную норку. Обучение проходило в течение пяти последовательных дней, после чего мы проверяли, насколько подопытные запомнили местоположение лунки, в которой могут спрятаться», — прокомментировала Наталья Стефанова.

В процессе обучения животные используют одну из трех стратегий. Самая распространенная на первых днях обучения — бегать по окружности лабиринта и последовательно искать нужную лунку. Крыса запоминает, что укрытие есть, но не помнит, где оно. Вторая стратегия — искать лунку случайным образом. Крыса ищет укрытие не последовательно, а хаотично передвигаясь от одной лунки к другой. Обе этих стратегии не относятся к гиппокамп-зависимому обучению. Гиппокамп важен для запоминания (то есть перехода кратковременной памяти в долговременную) и ориентации в пространстве, необходимой для навигации. При болезни Альцгеймера эта структура мозга страдает одной из первых. Потеря кратковременной памяти и дезориентация — ранние симптомы заболевания.

Третья стратегия, наоборот, зависит от работы гиппокампа — крысы с точностью запоминают, где находится нужная лунка или знают сектор, в котором она расположена. В процессе обучения каждому животному присуждались баллы по определенным параметрам — когнитивный индекс. Баллы за дни эксперимента суммируются, животные с высоким индексом более обучаемые.

«Выяснилось, что микропластик в большей степени негативно повлиял на когнитивные способности здоровых животных, не склонных к раннему старению. В этом есть своя логика: когда у людей возникают проблемы со здоровьем, они к ним приспосабливаются. Человек вынужден жить в этих условиях, и, когда внезапно сваливается что-то плохое, ответная реакция будет быстрее. Гиппокамп-зависимое обучение использовали только контрольные крысы Wistar. Даже при дозировке в 10 мг/кг микропластика эти крысы показали, что вещество отрицательно влияет на когнитивные способности. К тому же этот эффект накопительный и в результате можно ожидать, что скорость старения увеличится», — сказала Наталья Стефанова.

Дальнейшие исследования

Работа по изучению воздействия микропластика на организм продолжается. Ученые взяли образцы мозга для гистологического исследования нейронов, глиальных клеток гиппокампа и префронтальной коры мозга — структур, которые отвечают за когнитивные функции. Планируется изучить молекулярные механизмы, происходящие под воздействием микропластика.

Исследователи намерены определить и концентрацию пластика в различных органах: печени, почках, сердце, миокарде и мозге. Для этого планируется использовать метод газовой пиролитической хромато-масс-спектрометрии. При нем образцы нагреваются до 600 °C, что позволяет разложить полимеры на уникальные продукты термического распада. Такой подход помогает точно установить виды присутствующих полимеров и их количество.

«В этом направлении пока проведены лишь предварительные эксперименты. Мы стараемся тщательно подготовить образцы, так как для метода пиролитической газовой хромато-масс-спектрометрии критически важна чистота пробы, исключающая посторонние примеси. Могу сказать, что уже обнаружены частицы микропластика в сердце крысы, подвергшейся воздействию, однако точное количество накопленного полимера пока остается неясным», — пояснила Юлия Сотникова.

Ирина Баранова

Наверное, у нас этого ждали более десяти лет. Мы говорим сейчас об ученых СО РАН, которые из года в год обозначали прорывные направления в области технологий и предлагали свое посильное участие в этом деле. В большей степени это было послание нашим властям, без внимания которых ни о каком прорывном развитии не могло быть и речи.

К сожалению, долгое время мы не наблюдали прямого диалога с властями по этим вопросам, и иногда даже казалось, что наверху упомянутые послания от ученых остаются неуслышанными. К примеру, с 2014 года у нас в Новосибирске много говорили о необходимости развития аддитивных технологий. На эту тему устраивались тогда «круглые столы», пресс-конференции, многочисленные презентации на технологических форумах. Основными «застрельщиками» данной темы были Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, Институт теоретический и прикладной механики СО РАН, Новосибирский государственный технический университет, а также приглашенные гости из Московского авиационного института. В разговор пытались вовлечь как бизнес, так и чиновников разных уровней, включая чиновников Новосибирской мэрии. Насколько я помню, в то время обсуждались возможности импортозамещения в этой области. Речь шла как о производстве отечественных 3D-принтеров, так и порошков к ним. В ходе обсуждения выяснилось, что отечественные предприятия очень нуждаются в таких технологиях, однако санкционная политика уже тогда давала о себе знать, поэтому важно было самим освоить всю технологическую цепочку.

Параллельно поднимался и вопрос по композитным материалам, в чем особо нуждалась наша авиационная промышленность. Несколько лет назад представитель руководства Объединенной двигателестроительной корпорации (ОДК) даже обратился к ученым СО РАН с просьбой принять участие в такой научно-исследовательской о опытно-конструкторской работе. По его словам, производителям крайне необходим композитный материал для лопаток турбин, благодаря чему можно увеличить удельную мощность турбореактивного двигателя для гражданской авиации. Этим путем уже шли американцы, и нашему авиапрому, вступившему в конкуренцию с мировыми производителями, необходимо было соответствовать передовому уровню.  

Наконец, коль уж речь зашла о материалах, нельзя не вспомнить о проекте по освоению якутских месторождений редкоземельных металлов, о чем более десяти лет тому назад докладывали руководители Института геологии и минералогии СО РАН. Надо сказать, что представленный ими проект получил широкую огласку в наших СМИ и даже были сделаны первые договоренности с тогдашним правительством РФ относительно возможных путей его реализации.

Однако случилось так, что с некоторых пор события в стране и в мире стали развиваться не совсем предсказуемо, и указанные темы были поставлены на паузу. Нет, их актуальность не преуменьшалась, и время от времени они снова всплывали в медийном пространстве. Однако само это медийное пространство ближе к нашему дню заполнилось такими темами, что все разговоры об аддитивных технологиях, композитных материалах и добыче редкоземельных металлов отходили на задний план. Казалось, что ожидаемый диалог с властью по этим вопросам переносится на весьма отдаленную перспективу.

Так вот, тем и примечателен оказался прошедший в Москве в конце февраля этого года Форум будущих технологий, что он как будто «воскресил» указанные темы. Причем произошло это в присутствии самого Главы государства! Диалог, которого наши ученые так долго ждали, состоялся. И судя по выступлению Владимира Путина на пленарном заседании, а также его последующие высказывания на совещании по развитию добычи редкоземельных металлов, вселяют надежду на то, что всё это было сделано не ради пиара, а в силу глубокого осознания важности этих тем для будущего страны.

Напомним, что в этом году Форум будущих технологий был посвящен химии и применению новых материалов. Как отметил Владимир Путин, сейчас в этих областях происходят стремительные изменения, которые подстегивают очередные, еще более революционные изменения в разных областях – в здравоохранении, в промышленности, в микроэлектронике, в создании беспилотных систем. И если наша страна намерена быть в числе лидеров по ключевым направлениям научно-технического развития, нам следует добиться превосходства в области химии и новых материалов, подчеркнул Президент.

Он также напомнил, что когда-то советский Химпром занимал первое место в Европе и второе – в мире. Однако, откровенно признался Владимир Путин, в дальнейшем это наследие было во многом растрачено и растранжирено, о чем приходится говорить теперь с глубоким сожалением. После распада СССР многие предприятия были остановлены, а то и просто разрушены. Их оборудование было вывезено или порезано на металлолом. В итоге произошла утрата значительной части промышленного и технологического суверенитета, и теперь приходится всё восстанавливать заново.

Тем самым Глава государства уверил собравшихся в серьезности намерений руководства страны, обозначив несколько точек роста (включая создание специального научно-технологического кластера на базе Института Катализа СО РАН). К примеру, Россия до сих пор не добывает литий, очень востребованный на мировом рынке. Причем, самое интересное, что технологией получения чистого лития занимались как раз ученые СО РАН. То есть нашим специалистам литиевая тема хорошо знакома. И как подчеркнул Владимир Путин, мы могли этим заниматься еще лет 10 – 15 назад. Так что приоритеты в данной области вполне соизмеримы с нашим интеллектуальным потенциалом. Специалисты есть, а значит, с тем же литием проблему можно решить. И в этом, судя по всему, Глава государства не сомневается.

По словам Владимира Путина, учитывая важность указанного направления, в текущем году запускается очередной национальный проект, посвященный химии и новым материалам. На его реализацию с 2025 по 2030 год планируется выделить почти 170 миллиардов рублей. И что не менее важно: сумма инвестиций компаний реального сектора может составить триллион рублей! Как заметил Президент, он поднимал эти вопросы с собственниками компаний и обнаружил, что у них на этот счет имеются весьма амбициозные планы. Люди полны энтузиазма, поэтому необходимо создавать механизмы поддержки частных инвестиций, в том числе – в сектор исследований и разработок.

Как ни странно, Глава государства отметил стимулирующую роль введенных против России санкций. Российские компании в таких условиях всё чаще обращаются за помощью к нашим ученым. И получают такую помощь. Причем, отечественные решения, отметил Президент, иной раз оказываются эффективнее зарубежных аналогов. В свое время сельхозпроизводители упрашивали руководителей страны не пускать иностранцев на наш продовольственный рынок, обещая насытить его всем необходимым, разве что кроме бананов. Похоже, в руководстве надеются, что создание и производство новых материалов нам также окажется по силам.

Наверное, это хороший знак, поскольку совершенно очевидно, что в руководящих структурах происходит отход от тех принципов, что были нам навязаны «эффективными менеджерами» из 1990-х годов: «зачем создавать свое, если это можно купить за нефтедоллары за границей?». Но с тех пор вектор явно поменялся, и теперь уже тема импортозамещения постепенно перерастает в тему технологического лидерства. Собственно, именно этому посвящен Форум будущих технологий. И позиция Главы государства выражена здесь совершенно недвусмысленно.

Больше всего обнадеживает его высказывание о значении редкоземельных металлов для развития высокотехнологичных и наукоемких отраслей. Как мы знаем, эта тема неожиданно всплыла на «геополитическом фронте», когда украинское руководство решило предложить американцам свои редкоземельные и иные ресурсы в качестве компенсации затрат на поддержку их страны. С нашей стороны это не могло не вызвать ироничных комментариев, поскольку именно Россия обладает серьезными месторождениями редких земель, которые еще ждут своего освоения. Это как раз то, о чем десять лет назад говорили ученые СО РАН с разных трибун, пытаясь привлечь внимание руководителей страны. И вот теперь мы уже слышим, как Глава государства четко воспроизводит эти тезисы. То есть послание десятилетней давности достигло главного адресата. А если учесть, что по этой теме начались консультации с американской стороной, то есть уверенность в том, что всё это было сказано не ради красного словца. Похоже, в руководстве нашей страны всерьез обратились к «редкоземельной» теме, что дополнительно подтверждается упомянутым выше совещанием Президента с членами правительства.

Впрочем, тема редких земель требует отдельного рассмотрения, чему мы еще уделим внимание в следующий раз.

Николай Нестеров

Ученые Института географии им. В. Б. Сочавы СО РАН (Иркутск) реконструировали голоценовую историю развития долины реки Белой в пределах равнинной части ее бассейна. Для восстановления основных этапов специалисты проанализировали данные по строению и возрасту аллювиальных толщ, слагающих поймы и низкие террасы. Полученные результаты позволяют точнее детализировать хронологию экстремальных гидрологических событий в регионе. Результаты работы опубликованы в журнале «Геоморфология и палеогеография».

Климатические изменения, масштаб и скорость которых существенно возросли в течение последних десятилетий, оказывают значительное воздействие на различные компоненты природной среды и на человека. На территории Приангарья уже некоторое время усиливается деятельность циклонов, происходят катастрофические летние паводки, которые признаны одним из ведущих факторов чрезвычайных ситуаций. Наши знания о ритмике гидрологических событий ограничены периодом инструментальных наблюдений за стоком рек. Для повышения точности прогнозирования чрезвычайных ситуаций, связанных с паводками, необходима детализация хронологии экстремальных гидрологических событий на длительных (вековых, тысячелетних) временных отрезках. Решить эту задачу можно с привлечением косвенных данных.

«Развитие речной долины — длительный процесс, одним из проявлений которого является формирование пойм в результате колебаний водности рек. Многоводные периоды приводят к активизации процессов эрозии/аккумуляции, во время маловодных периодов поймы стабилизируются, закрепляются растительностью, что приводит к формированию на них почв. Органический углерод, являющийся одним из основных компонентов почвенного органического вещества, позволяет установить их возраст с применением радиоуглеродного анализа и среди прочего выявить ритмичность многоводных и маловодных фаз, динамика которых тесно связана с климатом», — рассказала заведующая лабораторией геоморфологии ИГ СО РАН кандидат географических наук Марина Юрьевна Опекунова.

В период с 2018-го по 2022 год ученые собрали большой массив данных, куда входила информация, полученная в ходе полевого геоморфологического обследования, обработки синтезированных спутниковых изображений высокого разрешения, а также построения цифровых моделей рельефа. Затем исследователи проанализировали пространственное распределение пойменных генераций в нижнем течении реки Белой, состав и фациальное строение аллювиальных отложений различных генераций пойм и выявили динамические характеристики их формирования. Оценку последовательности накопления аллювиальных отложений специалисты провели, определив возраст погребенных почв и торфов радиоуглеродным методом.

Полученные результаты показали основные этапы развития долины реки Белой в пределах равнинной части ее бассейна, связанные с чередованием фаз высокой и низкой водности. Ученые выяснили, что этапы относительно невысокого речного стока и стабилизации флювиальных процессов в долине были характерны для временных интервалов 12,9—7,0; 5,6—4,5; 4,1—2,3 и 0,3—0 тысяч лет назад и сменялись этапами высокой водности и активного осадконакопления на поймах 7,0—5,6; 4,5—4,1 и 2,3—0,3 тысяч лет назад.

«Развитие флювиальных процессов и ритмичность формирования исследуемых пойм хорошо вписываются в общий контекст колебаний температуры и увлажнения в регионе на протяжении позднеледниковья и голоцена, соотносятся с динамикой ландшафтных компонентов. Ряд фаз высокой водности коррелируют с этапами деградации ледников в горах Восточного Саяна на протяжении последних 10 тысяч лет. Любопытным является факт совпадения одного из этапов высокой водности и активных паводков (7,0—5,6 тысяч лет назад) с периодом упадка ранненеолитической китойской культуры, существовавшей в регионе с 9 до 7 тысяч лет назад», — отметил старший научный сотрудник лаборатории геохимии ландшафтов и географии почв ИГ СО РАН кандидат географических наук Виктор Александрович Голубцов.

По словам ученых, результаты исследования позволяют рассматривать поймы реки Белой и других левобережных притоков реки Ангары в качестве значимых палеогеографических архивов.

Пресс-служба ИГ СО РАН

 В рамках «Недели Дарвина» научный сотрудник Института цитологии и генетики СО РАН, старший преподаватель Факультета естественных наук НГУ, к.б.н. Антон Цыбко рассказал про связь между эволюцией и медициной.

Как появилась эволюционная медицина

Казалось бы, медицина и эволюционная биология развиваются в двух разных плоскостях: объектом интереса первой является индивид и состояние его здоровья, а вторая изучает различные популяции живых организмов. И, тем не менее, поскольку эволюционная теория является своего рода стержневой идеей биологии, она не может быть отделена и от медицинской науки.

Историк науки Фабио Замперия в своей работе обратил внимание на то, что медики достаточно давно интересовались теорией Дарвина, пик связанных с ней публикаций в ведущих американских и британских медицинских научных журналах пришелся на 1920-30-е годы.

— Но встает вопрос, в каком контексте она рассматривалась. Тогда наиболее популярным был тезис о том, что развитие медицины сохраняет жизнь тем, кто иначе умер бы, и это негативно сказывается на общем состоянии здоровья современных людей. Подобные утверждения встречаются и до сих пор, — рассказал Антон Цыбко.

Но, как он отметил далее, это говорит о неправильном понимании естественного отбора как инструмента элиминации неприспособленных особей. Между тем, Дарвин говорил про то, что в эволюционной гонке побеждает не тот, кто лучше приспособлен к выживанию, а тот, кто оставит больше потомков. Суть естественного отбора в достижении максимального репродуктивного успеха.

Настоящее же зарождение эволюционной медицины состоялось в 1991 году, когда вышла книга Джорджа Уильямса и Рэндольфа Нессии «Почему мы болеем». В ней заболевания показаны с точки зрения эволюционной теории в ее состоянии на тот момент.

Во-первых, к тому времени уже было понятно, что отбор происходит не на уровне индивидов, а на уровне генов, которые сохраняются в популяции. Во-вторых, стало известно про мутации в ДНК; как следствие, возникают полиморфные вариации одних и тех же генов.

— Один и тот же ген может отличаться у двух индивидов всего лишь одной заменой в паре нуклеотидов. Но эта замена может играть очень важную роль, менять функцию белка, и это нужно учитывать, — подчеркнул Антон Цыбко.

Также ученые уже знали про плейотропию генов — способность одного гена влиять на несколько фенотипических признаков, в том числе, под воздействием среды, и была сформулирована концепция эволюционных компромиссов (улучшения одних частей и систем организма может приводить к ухудшениям в других).

Вот на этих постулатах, отметил докладчик, и было основано новое направление медицинской науки, которое можно называть дарвиновской или эволюционной медициной.

Согласно ее утверждениям, эволюция порождает не болезни, а предрасположенности к развитию того или иного заболевания. Одна из главных причин этого — несовпадение между скоростью естественного отбора и изменениями среды. Это свойственно крупным млекопитающим, которые эволюционирую медленнее, и, прежде всего, человеку, который меняет свою среду обитания намного быстрее, чем меняется его собственный организм. Определенную роль играют неустранимые эволюционные ограничения и эволюционные компромиссы (те особенности организма, которые в обозримой перспективе естественный отбор устранить не сможет).

Еще одним фактором, влияющим на появление новых заболеваний, является то, что эволюция патогенов идет гораздо быстрее, чем их носителей (тех, кто подвержен этим заболеваниям), но эту причину Антон Цыбко предпочел озвучить, оставив подробности за рамками своей лекции.

Странные «конструкторские решения»

Долгое время медицина рассматривала человеческий организм как аналог некоего механизма (концепция «Тело как машина»). Но тогда встает вопрос — кто был создателем, «инженером», построившим этот слаженный механизм. Но естественный отбор не может выступать в такой роли, поскольку он не обладает прогностической силой. В результате мы получили множество неочевидных и даже странных «конструкторских решений», которые создают условия для развития разных патологий.

В качестве примера лектор привел особенности строения глаз позвоночных: повернутые в обратную от источника света фоторецепторы, а аксоны и кровеносные сосуды, которые питают клетки сетчатки находятся в наружном слое. И это приводит к появлению множества оптических изъянов (астигматизм, слепое пятно, помутнение стекловидного тела и проч.), которых лишены, к примеру, глаза головоногих.

В свое время физик Герман Гельмгольц по этому поводу сказал: «Если бы оптик захотел продать мне инструмент, имеющий эти дефекты, я счел бы себя вправе обвинить его в небрежности, вернув ему инструмент обратно».

Почему наши глаза обрели такое инвертированное строение, доподлинно не известно. В прошлом году автор одного исследования предложил свою модель возникновения различия между глазами головоногих и позвоночных, согласно которой все началось с одного эволюционного расхождения. В результате, изначально плоская зрительная пластинка у головоногих вогнулась внутрь, а у позвоночных, наоборот, началось ее выпячивание. Эта модель довольно изящно объясняет последующие расхождения, но пока остается лишь теоретическим построением.

— При этом, если сравнить результаты этих двух путей эволюции глаз, то не скажешь, что головоногие существенно выиграли. Наш глаз лучше подходит для зрения в воздушной среде, их глаза лучше приспособлены для зрения в водной среде. Но, что интересно, конструктивные изъяны наших глаз формируют риски развития разных заболеваний. Кровеносные сосуды расположены над фоторецепторным слоем, и их повреждение, например, в случае ретинопатии, приводит к потере зрения. Отслоение сетчатки — прямое следствие того, что наши рецепторы повернуты задом наперед, и так далее, — подчеркнул Антон Цыбко.

Эволюционные компромиссы

Наглядным примером роли эволюционных компромиссов является прямохождение, которое, скорее всего, было сформировано под влиянием проживания наших предков в густых лесах, где удобнее всего перемещаться на двух ногах, считают ученые.

Изучая анатомию древних прямоходящих гоминидов, исследователи отметили много схожего с современным человеком в креплении костей ног к тазовым. И раз прямохождение закрепилось сразу в нескольких популяциях, это говорит о том, что его преимущества (энергоэффективность, меньшая подверженность перегреву в условиях Африки, освобождение верхней пары конечностей) были очевидны. Но одновременно прямохождение привело к появлению изгибов позвоночника, дополнительной нагрузке на коленные суставы — и это потенциальные точки возникновения проблем.

— Но вот в чем нюанс: когда мы были охотниками и собирателями, это давало о себе знать не так сильно, как сейчас. Если вы начинаете работать в поле мотыгой или постоянно переносить тяжести — это уже совсем другая история. Хотя это уже больше про несовпадение среды и естественного отбора, — добавил ученый.

А вот собственно эволюционный компромисс ярче проявился в деторождении. Вертикальное расположение туловища увеличило роль таза в поддержке внутренних органов, но в результате сузился родовой канал. А параллельно шел процесс увеличения объема мозга и размеров черепа у древних предков современного человека. И процесс родов у человека теперь протекает намного сложнее, чем у шимпанзе или австралопитеков, что несет риски для здоровья и жизни как самих рожениц, так и их детей. Еще одним компромиссом стало то, что у людей дети рождаются с менее развитым относительно взрослых мозгом, чем у шимпанзе. С одной стороны, это уменьшает объем черепа и несколько упрощает роды, с другой — дети взрослеют дольше, чем детеныши человекообразных обезьян, и требуют более длительной родительской опеки для выживания.

На разных скоростях

Ну и конечно, огромную роль играет несоответствие изменений среды и скорости, с которой организм к этим несоответствиям адаптируется через механизмы естественного отбора. Это лучше всего видно как раз на примере человека (который сформировал вокруг себя искусственную и очень изменчивую среду, называемую культурой), и потому именно этот фактор вызывает больше всего интереса у эволюционной медицины.

— Здесь можно привести массу примеров. Зарождение сельского хозяйства повысило долю углеводов в рационе, ввело в него лактозу, а это все — отличная среда для бактерий, разрушающих зубную эмаль, вот вам и кариес, — рассказал лектор.

Но это примеры, как говорится, на поверхности. Менее заметно, но не менее интересно, что за стремительным развитием культуры не поспевает наша психология, точнее, когнитивные механизмы. Те же углеводы, содержащиеся в натуральных продуктах (фруктах, ягодах, мёде), не только сладкие, но и дают больше всего энергии, и их потребление — выигрышная стратегия, когда человек бродит по африканской саванне, много двигается и ему важно быстро восполнять энергопотери в условиях дефицита еды.

Сейчас среда обитания изменилась и в нашем рационе преобладают фабричные продукты, в них еще больше углеводов (конфеты, газировка и т.п.), и нет никакого дефицита, они доступны. А механизм поиска сладкого у человека не поменялся, но теперь он в силу тяги к сладкому получает уже совсем другой результат, в том числе — в виде лишнего веса и связанных с ним патологий, сахарного диабета и проч. Причем эти изменения по эволюционным меркам стали происходить совсем недавно, несколько столетий. Адаптироваться наши организмы к ним не успели, а вот заработать новые проблемы в области здоровья под влиянием стремления мозга «найти сладкое» — вполне.

— Но мы видим сейчас не только эпидемии ожирения и диабета, связь которых с изменением среды понятна, но и эпидемию психических расстройств, — продолжил докладчик. И привел статистику, согласно которой в настоящее время на планете зарегистрировано около 400 млн человек, страдающих теми или иными психическими расстройствами (включая депрессию).

Признав, что в рамках отдельной лекции комплексного ответа на вопрос дать не получится, Антон Цыбко затронул один аспект проблемы, связанный с — транспортером серотонина — белком, переносящим серотонин из внеклеточного пространства обратно в нейрон, где он снова может быть использован.

Как эволюционная теория объясняет психические расстройства

Серотонин, как известно, один из важнейших нейромедиаторов, регулирующий наше настроение, и дефицит серотонина один из важнейших факторов патогенеза депрессии. Большинство классических антидепрессантов — это ингибиторы обратного захвата серотонина, они блокируют действие транспортёра, и серотонин, накапливаясь в синаптической щели, начинает действовать. Сегодня считается, что именно повышение уровня серотонина позволяет снимать депрессивное состояние.

В гене транспортёра есть полиморфизм, одна маленькая замена, которая существенно нарушает его экспрессию (процесс синтеза белка в организме). Белка синтезируется меньше, вслед за этим понижается содержание серотонина, вместо того чтобы накапливаться внутри нейронов, он распадается вне их.

— Это состояние дефицита серотонина провоцирует множество изменений, связанных с поведением. Структуры, которые отвечают за обработку сложных паттернов информации, а также связанные с тревогой и опасностью (префронтальная кора, миндалина), начинают провоцировать повышенную тревожность, застенчивость, неприятие рисков, — рассказал Антон Цыбко.

И встает вопрос, как эта мутация сохранилась в нашей популяции. Несколько лет назад ученые НИИ нейронаук и медицины совместно с коллегами из Института цитологии и генетики СО РАН провели исследование, которое показало, что у якутов и тувинцев более развита реакция в системе премоторного контроля (когда надо быстро отреагировать движением на изменение ситуации). И одновременно высока частота наличия того самого полиморфизма («короткого аллеля»), которая провоцирует дефицит серотонина. Ученые предположили, что это помогало кочевникам и охотникам боле эффективно реагировать на потенциальные угрозы, что было адаптивным преимуществом. Но когда под влиянием цивилизации образ жизни поменялся, этот же полиморфизм стал, скорее, работать во вред. В той же Тыве, как и у коренных народов Севера, отмечается высокий уровень заболеваемости психическими расстройствами, в особенности депрессией.

— И это происходит по всей планете, просто в большем масштабе. Так, в Китае быстрая урбанизация привела к взрывному росту психических расстройств. Есть исследования в Африке и Америке, которые показывают, что у людей, переехавших в города из сельской местности, риск развития депрессии существенно выше, — заключил ученый.

Подводя итог, можно отметить, что вряд ли у нас получится замедлить прогресс среды обитания и, тем более, обернуть его вспять. Да и вряд ли это было бы хорошей стратегией. Но учитывать все последствия для здоровья человека необходимо, а это ставит все новые задачи перед эволюционной медициной, которая буквально на глазах выросла в вполне себе самостоятельное научное направление. 

В декабре 2023 г. Новосибирский государственный университет по результатам конкурса вошел в число шести университетов — получателей поддержки на реализацию программ исследовательских центров в сфере искусственного интеллекта по направлению «Строительство и городская среда». Мы попросили руководителя центра, Александра Люлько рассказать о том, что было сделано в этом направлении за прошедший год.

– Александр Николаевич, на одном из мероприятий Вы сравнили Ваш центр с небольшим научным институтом. На чем основана такая оценка?

– Во-первых, у нас довольно большая высококвалифицированная команда. Научным руководителем центра является академик РАН, ректор НГУ Михаил Петрович Федорук, в научно-технический Совет центра кроме Михаила Петровича, входят ведущий специалист страны в области математической логики, академик РАН Сергей Савостьянович Гончаров, Лауреат премии «Глобальная энергетика», академик СО РАН Сергей Владимирович Алексеенко, директор Института цитологии и генетики СО РАН, академик РАН Алексей Владимирович Кочетов. Всего в Центре работают более 200 сотрудников, среди которых 14 докторов наук и 45 кандидатов наук. И само формирование такого коллектива стало одним из главных результатов первого года нашей работы.

Отмечу, что формировалась она не «в воздухе», а вокруг конкретных проектов, каждый из которых подразумевает, как определенные научные исследования, так и работу по внедрению результата через наших индустриальных партнеров. Сейчас таких проектов в центре более десяти.

Так же хочу отметить, что наш центр, как и многие самостоятельные научные учреждения, сосредоточен на определенном направлении работы – искусственный интеллект в строительстве и городском хозяйстве (умном городе), которым не занимаются в других аналогичных центрах, созданных в России за последние годы.

– Что еще можно отнести к итогам первого года работы?

– Мы не только сформировали портфель проектов, но и уже решили ряд конкретных задач для наших партнеров. Например, для «Сбера» - они довольны нашими результатами и сейчас идут переговоры о расширении перечня заказов с их стороны.

Довольны сотрудничеством с нами и в «Ростелекоме», по заказу которых нами было создано 17 детекторов, имеющих огромный потенциал практического применения как для безопасности городской среды и отдельных учреждений, так и для создания интеллектуальной транспортной системы города. Хорошо продвигается работа с строительной компанией «Мета» по использованию искусственного интеллекта в процессах управления строительством. Интересным и плодотворным стало сотрудничество с МНТК «Микрохирургия глаза» над платформой «Окулист Игорь» для проведения массовых скринингов (проверки) зрения у населения, прежде всего школьников. Интеграция технологий искусственного интеллекта в эту разработку ученых клиники, позволило значительно повысить эффективность ее работы.

О результативности работы центра говорят и такие показатели – за год нами получено шесть патентов на изобретения и полезную модель, а также опубликовано девять научных статей в журналах Q1 (это самые высокорейтинговые журналы мира).

– Какие планы на дальнейшую работу, на чем хотите сосредоточиться?

– Сейчас нам надо расширять ту часть работы, которая связана с внедрением наших разработок и решений в практическую деятельность. По итогам переговоров с представителями Министерства науки и высшего образования РФ было сформулировано предложение превратить кампус НГУ, на котором изначально будут внедряться наши продукты, в некий «пилот», через который они будут распространяться по остальным университетским кампусам России.

Большой интерес к нашей работе сейчас проявляет руководство области.  Это касается интеллектуальных систем управления транспортом, а также проекта «Энергетика и распределительные сети умного города», над которым работает группа наших сотрудников под руководством академика Сергея Владимировича Алексеенко. Этот проект направлен на создание программных инструментов, использующих технологии искусственного интеллекта, и предназначенных для анализа систем городского теплоснабжения и оптимизации их работы; моделирования тепло-гидравлических состояния сетей, детектирования и прогнозирование аварийных ситуаций.

Недавно мы провели переговоры с Новосибирским метрополитеном, который тоже заинтересовался использованием наших компетенций для решения своих задач, прежде всего, связанных с обеспечением безопасности пассажиров и сотрудников метро. Мы рассчитываем, что в этом году они пополнят список наших индустриальных партнеров.

И, как я уже сказал, сейчас идут переговоры с нашими основными партнерами – «Сбером» и «Ростелекомом» о существенном расширении тех работ, которые мы проводили для них в прошлом году. Оценив наши возможности, сейчас они готовы ставить перед нами более серьезные задачи.

– Как Вы считаете, что является главной сложностью в развитии технологий искусственного интеллекта в нашей стране?

– Если говорить именно о стране в целом, то складывается такая ситуация: у нас хватает достаточно серьезных научных работ в этом направлении, а вот с внедрением в экономику продуктов, созданных на базе этих исследований – ситуация хуже. Но эта проблема характерна не только для технологий искусственного интеллекта, она гораздо шире и захватывает почти весь спектр технологического прогресса в нашей стране. Мы традиционно сильны в фундаментальной науке, но наше отставание от ведущих стран в скорости внедрения инноваций в реальную экономику, к сожалению, тоже становится традиционным.

– Возвращаясь к Вашему центру, Вы упомянули, что являетесь единственным центром в стране, который работает по тематике технологий искусственного интеллекта для «умного города». Помимо имеющихся партнеров, есть интерес к сотрудничеству с Вами со стороны крупных компаний не из Сибири?

– Да, такой интерес есть. С нами ведут переговоры компании из Сахалина, Екатеринбурга, Москвы, других регионов. Но пока рано обсуждать детали этих переговоров, по крайней мере, до тех пор, пока они не выльются в подписание соответствующих соглашений.

Все свойства живых организмов в той или иной степени зависят от ДНК, будь то предрасположенность людей и животных к болезням или агропромышленные свойства растений. Недавно в журнале Nucleic Acids Research была опубликована статья об обученной на последовательностях ДНК модели GENA_LM, инструменте, с помощью которого ученые могут работать над расшифровкой сложной информации, скрытой в нашем геноме. Об особенностях первой российской ИИ-модели для ДНК, расшифровке генома и о том, как команда российских ученых конкурирует со Стэнфордом и NVIDIA, «Ъ-Науке» рассказывает доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник группы «Биоинформатика» Института AIRI и Института цитологии и генетики СО РАН Вениамин Фишман.

— Подскажите, пожалуйста, что именно представляет собой GENA_LM?

— Я всегда говорю, что это похоже на ChatGPT, но для геномов. LM в названии расшифровывается как Language Model, то есть «Языковая модель». Наверное, единственное принципиальное отличие заключается в том, что генеративные модели, к которым относится GPT и ее аналоги, не только считывают информацию, но и выдают ее обратно на том же самом языке, на котором мы им эту входную информацию даем. Модели наподобие GENA относятся к так называемым энкодерам. Они умеют читать, но информацию, которую они выдают обратно, мы получаем только в понятном для компьютера формате, на вход подаем ДНК, а она нам на выходе — код.

— Почему вы выбрали именно такую архитектуру?

— Задачи, для которых нужно генерировать последовательность ДНК, бывают, но их не очень много. Более осмысленные задачи связаны с тем, чтобы из последовательности ДНК достать разнообразную полезную информацию о предрасположенности к болезням или регуляции генов. Для их решения на выходе нам нужно получить больше, чем просто последовательность букв ДНК.

— Что вдохновило коллектив на разработку GENA?

— Попытка ответить на вопросы о том, почему гены у человека и у других животных работают по-разному и какие бывают нарушения, поломки или внешние факторы, вызывающие отклонения в их работе. Люди имеют очень большую долю генетической компоненты в развитии разных заболеваний. Где-то с 2010 года стало понятно, что значительная часть этой компоненты связана именно с регуляцией работы генов. Но каким образом связана? Мы давно знаем, в каких примерно участках генома лежат те изменения, те варианты, то разнообразие, что связано с развитием болезней, но не знаем, как это работает. Поэтому не можем сделать очень точное, специфичное для какого-то человека предсказание, чтобы повлиять на развитие заболеваний.

Вторая компонента мотивации довольно простая, но важная для понимания того, как родилось направление использования методов машинного обучения в решении геномных задач. В 2000-е годы, во время моего студенчества, эксперименты делали «руками» по одному в неделю, потом появились роботы, которые могут проводить сотни тысяч экспериментов за два-три дня, позже сотни тысяч превратились в миллионы. На нынешнем уровне роботизации лабораторий это миллиарды. Соответственно, появляются и необходимость, и новые возможности для того, чтобы эти данные систематически обрабатывать: в голову они уже не помещаются, в Excel-табличку тоже.

— Расскажите поподробнее о том, почему точное расшифровывание геномных последовательностей является такой сложной задачей в современной биологии.

—Для начала надо понять, что современные биологи подразумевают под словом «расшифровывание». Раньше под этим процессом понимали составление последовательности химических оснований в ДНК. Расшифровали геном человека, написали последовательность букв. Эта задача уже не является сложной: методы прогрессируют, можно и быстро, и сейчас уже не очень дорого, при этом достаточно полно расшифровывать последовательности.

Понимание же смысла этих последовательностей — вызов. Вот мы получили для генома человека три миллиарда букв, есть у каждого генома несколько миллионов различий в этих длинных-длинных записях букв. У какого-то человека буква «А» поменялась на букву «Т» в такой-то позиции. И что? Интерпретация многих изменений науке неизвестна, ведь в подавляющем большинстве случаев, как буквы ни меняй, люди очень анатомически похожи: есть две руки и две ноги, человек — не муха дрозофила. Тем не менее большое количество маленьких изменений может вести к появлению очень важных различий. Например, кто-то заболеет диабетом, а кто-то нет. Эта информация рассеяна по всему огромному геному в виде точечных модификаций, каждая из которых по отдельности имеет очень незначительный эффект, но в сумме и при определенных связях между собой они приводят к значимым для нашей жизни последствиям.

— А чем использованные вами инструменты искусственного интеллекта отличаются от традиционных методов, используемых для изучения ДНК?

— Традиционные методы пытаются решать конкретную задачу: есть последовательность ДНК, есть поставленный ученым вопрос, будем искать ответ на этот вопрос тем или иным методом анализа. Мы сделали нечто новое.

Работа состоит из двух частей: создание некой общей модели, а потом уже ее использование для решения отдельных задач. При создании модели мы не ставили перед собой конкретную задачу, которая имела бы биологический смысл. Мы попытались научить компьютер понимать смысл ДНК и говорить на языке ДНК, чтобы с помощью этих навыков подойти к практическим вопросам.

— Получается, у GENA нет аналогов?

— Сама идея делать такие нейросети-трансформеры на ДНК впервые была озвучена в 2021 году, однако речь шла о существенно менее мощной модели, обученной на меньшем количестве данных. Она называлась DNABERT. Чуть позже одновременно вышли две большие работы в самых топовых журналах. Одна была представлена коллегами из Стэнфорда, вторая — биотех-стартапом InstaDeep в партнерстве с NVIDIA. Конкуренты у GENA очень мощные.

Первую версию модели мы опубликовали в 2022 году. Кстати, тогда первыми в мире обучили модель на самой полной версии генома человека T2T-CHM13. Официально подробное исследование и все семейство моделей GENA представили в январе 2025 года, но препринт выпустили «в мир» примерно полтора года назад. Он очень долго проходил рецензирование, потому что технология новая, очень много вопросов было о том, что это вообще такое и как инструмент использовать. Мы целых полтора года убеждали научное сообщество в том, что это по-настоящему новое и ценное направление.

У конкурентов ситуация была аналогичная: препринт они выпустили где-то полтора года назад, бок о бок с нами. Сейчас же как грибы после дождя — практически раз в пару недель — стали выходить новые модификации, специализированные наборы данных или маленькие изменения для архитектур.

Модель от ученых из Стэнфорда сфокусирована только на бактериальных данных. Хотя у нас есть специализированные версии для растений и дрожжей, именно бактериальных данных очень мало — мы в основном нацелены на человека и других животных. Разница с моделью InstaDeep заключается в том, что мы способны анализировать гораздо более длинные последовательности.

— Вы говорите о длине контекстного окна модели? Почему длина последовательностей так важна?

— Проблема всех языковых моделей заключается в том, что геномы огромны. ИИ-инструменты не в состоянии переварить их целиком и так или иначе изучают геном по кусочкам. В литературе есть длинные тексты, в которых каждая часть содержания очень важна для связности, а есть тексты наподобие сборника рассказов, в них каждое произведение независимо от другого. Так же и в ДНК: есть очень локальные процессы, а есть ситуации, когда убрать половину генома и понять, что происходит, просто невозможно.

Проект GENA с самого начала ведется группой «Биоинформатика» AIRI под руководством Ольги Кардымон, я и моя группа в ИЦиГ СО РАН отвечаем за экспертизу в генетике. Проблема памяти моделей находится в плоскости компьютерных наук, и здесь не обошлось без междисциплинарной коллаборации. Ранее коллеги из другой научной группы AIRI, МФТИ и Лондонского института математики разработали технологию рекуррентной памяти для анализа языка и иных текстов (RMT). Она позволяет моделям запоминать информацию из одних участков последовательности и использовать ее при анализе других участков. Они подключились к проекту и помогли интегрировать механизм рекуррентной памяти в GENA. Это на самом деле очень важная фишка нашей работы, и на ряде тестов мы подтверждаем, что такой нет ни у кого из конкурентов. Без обращения к механизму памяти модель принимает на вход до 36 000 пар оснований, а после как бы «читает» эти кусочки по 36 тыс., чтобы с помощью почерпнутых из них знаний анализировать еще более длинные последовательности.

— Вы упомянули слово «семейство». Это значит, что есть несколько разных GENA? Сколько их и чем они друг от друга отличаются?

— Поскольку мы фактически были первопроходцами в этом направлении, перед нами раз за разом вставало очень много технических и архитектурных вопросов о том, как такой инструмент должен быть построен. Конечно, мы ориентировались на принципы, которые используются в анализе языка (GPT-подобные модели), но понимали, что сравнение ДНК с текстом — только аналогия и нужно учитывать все отличительные особенности. Мы сделали много разных вариантов моделей, протестировали, какие из них работают лучше всего, и поняли, что в зависимости от задачи эти показатели варьируются.

Самый показательный пример — разнообразие видов. Вы можете взять и заставить модель выучить геном человека, можете предложить ей выучить геномы разных животных, можете выучить геномы растений, можете вообще все живое попытаться загрузить в эту модель, и пусть искусственный интеллект разбирается сам, в чем различия между человеком, животными и растениями. Но такая вот совсем-совсем универсальная модель работает хуже, чем если мы берем какую-то группу близких видов и даем модели как следует разобраться, что в этой группе происходит. В то же время, если мы возьмем только один организм, этой информации будет недостаточно. Нужно соблюсти баланс между количеством данных и их разнообразием.

Именно поэтому мы выпустили несколько модификаций: для работы с геномами животных, растений, дрожжей, которые можно использовать в зависимости от задачи — агрозадачи или биотех-задачи. Например, на дрожжах часто делают биопродукцию важных молекул или белков. Если же речь идет об изучении заболевания, то надо брать модель, обученную на человеческом геноме.

— Если говорить о практическом применении, какие задачи наиболее интересны лично вам?

— Аннотация геномов, разметка геномов. Взять какой-то важный сельскохозяйственный вид и расшифровать его геном, не просто написать сочетание букв, а определить хотя бы, где в этом геноме находятся гены. Сейчас такая задача практически нерешаема без дорогих и долгих экспериментов, и GENA тоже пока еще не справляется с ней идеально, но мы активно работаем над тем, чтобы получилось.

Вторая задача, над которой мы активно работаем сейчас,— это задача предсказания активности генов в разных клетках разных организмов.

— Для чего это нужно?

— Например, для того, чтобы более правильно классифицировать, понимать, что за клетки перед нами находятся и какие гены в них активны. А это, соответственно, важная задача для фармакологии. Представьте себе процесс таргетирования раковой опухоли. Берется опухоль, и проводится анализ активности генов в ней, который позволяет понять, что это вообще за опухоль, из каких клеток она состоит, какие сигнальные пути в этих клетках работают, как можно повлиять на эту опухоль для того, чтобы ее наиболее специфично уничтожить, минимально затрагивая остальные клетки организма. Одна из задач, которую мы решаем с помощью GENA,— это такое понимание регуляции генов, активности генов и классификация клеток на основе активности генов.

— Есть ли уже какие-то конкретные примеры, когда метод был успешно применен биологами?

— Много коллег успели процитировать работу, со многими мы познакомились, чтобы обсудить то, как GENA может им помочь. У нас прямо сейчас в разработке находится несколько прикладных задач. Однако важно понимать, что, во-первых, такие задачи не решаются за пару-тройку месяцев и даже за один год, а во-вторых, мы опубликовали финальную версию статьи о нашем инструменте несколько недель назад.

Биоинформатика — это суперновые вещи, которые обязательно требуют экспериментальной проверки. Собственно говоря, свои решения мы отдаем партнерам-экспериментаторам для верификации в лаборатории. И пока это не клинические испытания или что-то вроде того. Это стадия преклиники: тестирования на ограниченной выборке, на культурах клеток. Время вывода, как модно говорить в IT, «в продакшен» еще не пришло.

— Какие ограничения текущих возможностей есть у инструмента и какие улучшения планируются в будущих версиях? Или же это все будет понятно только после лабораторной проверки предоставляемых GENA данных?

— Это два параллельных процесса. У таких моделей одно направление развития заключается в поиске эффективных применений и того, как их встраивать в существующие биотехнологические и биомедицинские задачи. Я очень общими словами обрисовываю применимость инструмента, говоря «аннотация генома», «анализ чувствительности к терапии», «поиск новых лекарств». Приходя искать партнеров — например, в фармкомпании,— нужно отвечать на вполне конкретные вопросы. Скажем: «У нас есть уже протокол терапии. На каком из этапов протокола вы можете решать задачу и какую?» Это очень непростые вопросы, ведь перед тем, как на них отвечать, нужно самим разобраться: как и с любой новой технологией, понять, как ее использовать наиболее эффективно. Это большая работа. Мы ее ведем.

Вторая задача, которую параллельно можно и нужно решать,— улучшение качества самих моделей. Об этом сейчас думают все, кто занимается ИИ. Масштабирование, которое хорошо проиллюстрировано на примере анализа естественного языка и бума чат-ботов. Если забыть про красивые заголовки о навороченных технических фишках, по факту внутри остается простой рецепт: больше данных плюс больше вычислений равно более качественный результат. Пока непонятно, насколько хорошо эта логика работает с геномами, и, конечно же, очень хочется попробовать.

Сейчас в модели 300 млн параметров. Цифра сама по себе неспециалисту ни о чем не скажет, но она хорошо понятна в сравнении. В популярных языковых моделях, которые активно обсуждаются по всему миру, десятки миллиардов параметров. На порядки больше, чем то, что мы используем для ДНК. При этом — у меня, наверное, профдеформация — кажется очевидным, что ДНК устроена гораздо сложнее, чем язык человека. Вся область изучения ДНК с помощью языковых моделей сейчас находится на уровне двухлетнего ребенка по сравнению с тем, что творится в анализе естественного языка. А задача-то перед нами стоит гораздо более сложная.

— Тем не менее вы говорите, что инструмент находится в открытом доступе. Как биологи могут найти и запустить его?

— Для тех, кто совсем не умеет запускать модели и не обладает минимальным биоинформационным бэкграундом, есть веб-сервис. Это онлайн-инструмент, в который можно ввести последовательность ДНК и получить несколько типовых аннотаций. У него, конечно, очень урезанный функционал. Мы создали его, чтобы познакомить биологов с нашей предметной областью и дать любому желающему коллеге возможность понять, может ли такое для него оказаться полезным.

Чтобы выжать максимум функционала, потребуются навыки программирования и биоинформатики, но для доступа не нужно использовать что-то специально биологическое или какую-то инфраструктуру AIRI. Модели максимально упрощены в использовании, и все необходимое находится в стандартных репозиториях на платформах Hugging Face и GitHub, которыми пользуются разработчики.

— Учитывая стремительный прогресс биоинформатики, какие вызовы в ближайшем будущем будут волновать ученых в первую очередь? Ждать ли сложностей в построении диалога между классической биологией и биоинформатикой?

— Как только мы нащупаем и подтвердим эффективность в практическом применении, биологи очень быстро выработают взаимопонимание. Рынок заставит нас найти общий язык. То же самое случилось с программированием. Лет 30 назад, когда я еще учился в школе, программирование было чем-то изощренным, изыском, было вообще непонятно, насколько оно нужно и кому именно. Сейчас реклама курсов по Python или Java висит на каждом заборе и никого не удивляет.

Если говорить именно о вызовах, то, на мой взгляд, пока еще нет системного подхода к решению проблемы интеграции генерируемых биологами данных. Ответ на подобный вопрос — всегда очень субъективное мнение, но мне кажется так. Чтобы инструменты, которые мы делаем, ИИ-модели стали по-настоящему классными и супермощными, их нужно разрабатывать с использованием огромного количества данных. В идеале вообще всю биологическую информацию, которая генерируется в мире, взять и запихнуть в большую модель. Это будет настоящий прорыв в биологии.

Звучит-то хорошо, но это очень сложно сделать. Каждая лаборатория проводит свои эксперименты. Роботизированные станции секвенирования и других омиксных анализов стали доступными, их можно купить, они стоят в огромном числе научно-исследовательских центров как за рубежом, так и в России. Но какого-то единого «дата-центра» или «мегадатасета», в котором можно было бы все это в хорошо размеченном виде найти, нет. В области анализа языка мы видим аналогичные проблемы. Они частично решены человеческим трудом разметчиков, много было чего сделано и автоматизировано, но золотой пули пока так и не нашли. И это при том, что с текстом может работать очень широкий круг людей, соответственно, разметить большое количество данных проще. Биология требует намного больше узкоспециализированных знаний. Представьте, что я сейчас для какой-то конкретной прикладной биологической задачи пытаюсь собрать набор данных. Целый час я трачу только на то, чтобы разобрать один эксперимент. А их каждый день по всему земному шару проводят несколько тысяч, и это только те, информацию о которых можно легко получить. Кто вообще способен в них вникнуть? Вопрос открытый. Думаю, что умами и силами многих постепенно или будет стандартизирован процесс наработки данных, или будут созданы новые, более универсальные инструменты, которым не нужна хорошая разметка.

Елизавета Певная

Продолжаем цикл публикаций, посвященный 10-летию образования ФИЦ ИЦиГ СО РАН, рассказом об успешном издательском проекте – «Вавиловском журнале генетики и селекции».

Журнал был основан в 1997 году и первоначально имел название «Информационный вестник ВОГиС». Учредителями журнала выступили некоммерческая организация «Институт цитологии и генетики» Сибирского отделения Российской академии наук и Вавиловское общество генетиков и селекционеров. В 2011 году к списку учредителей добавилась еще одна организация – Сибирское отделение Российской академии наук.

Внешний вид первых номеров разительно отличался от современного облика издания, это был, скорее, бюллетень небольшого объема, который печатался на оргтехнике института и выходил всего четыре раза в год.

«С первых номеров мы рассматривали журнал как своего рода «зеркало» работы Института цитологии и генетики. Это была довольно сложная работа, поскольку мы старались соединить под одной обложкой статьи из области фундаментальной науки (генетики) и работы практического плана в области селекции. В этом объединении науки и практики мы видим одну из главных миссий журнала на протяжении всей его истории. Сложность тут заключается, прежде всего, в том, что у генетиков (теоретиков) и селекционеров (практиков) разные подходы к одним и тем же проблемам, разные цели работы. Для селекционера это – создание новых штаммов, растений, пород. Для генетика – новые знания фундаментального характера. Поэтому до сих пор подбор статей таким образом, чтобы они гармонировали в рамках одного журнала, всегда остается непростой задачей», – вспоминал академик РАН Владимир Шумный, главный редактор журнала в 1997–2021 годах (четверть века!).

«На первом этапе своей истории (в 1997–2004 годах), он представлял собой оперативный печатный орган Центрального Совета ВОГиС, Сибирского отделения ВОГиС, Научного совета РАН по проблемам генетики и селекции. Выходил нерегулярно, да и внешне был не очень похож именно на журнал. На следующем этапе (2004–2010 гг.) «Вестник ВОГиС» стал полноценным рецензируемым научным журналом, в котором печатались оригинальные и обзорные статьи, хроники, персоналии, рецензии. Он заметно вырос в объеме, обзавелся полноценной обложкой и стал выходить регулярно (поначалу четыре раза в год). В 2011 году мы сменили название на «Вавиловский журнал генетики и селекции». Отдельные статьи в 2011–2017 годах выходили в переводной версии англоязычного издания Russian Journal of Genetics: Applied Research (издатель Pleiades)», – рассказала член редакционной коллегии, д.б.н., профессор РАН Елена Хлесткина. 

В 2014–2016 и 2018–2019 годах «Вавиловский журнал генетики и селекции» – участник проекта Минобрнауки России по поддержке программ развития научных журналов с целью их вхождения в международные наукометрические базы данных. Так начался новый этап развития издания.

«Мы приложили очень много усилий для того, чтобы улучшить наукометрические показатели «Вавиловского журнала генетики и селекции». Первым шагом стало создание англоязычной версии журнала, затем мы добились того, что он был включен в международные наукометрические базы Scopus (2017), Web of Science Core Collection (ESCI) (2018) и, чем я особенно горжусь, PubMed Сentral (2021). Причем мы постоянно работаем над улучшением позиций журнала в рейтингах этих баз. Из свежих достижений – Scopus отнес наше издание ко второму квартилю (Q2), что является хорошим результатом для российского научного журнала. Также мы входим в первую (высшую) категорию «Белого списка», – отметила начальник информационно-издательского отдела ИЦиГ СО РАН Татьяна Чалкова.

С 2015 года периодичность издания составляет восемь выпусков в год. И с 2018 года каждый выпуск имеет две версии: русскоязычную (http://www.bionet.nsc.ru/vogis/) и англоязычную (https://vavilov.elpub.ru/jour).

С 2021 года главным редактором журнала является академик РАН Алексей Кочетов.

В августе 2023 г. журнал сменил форму распространения и стал сетевым изданием. Сейчас со всеми номерами журнала, включая самые первые можно на сайте https://vavilovj-icg.ru/

«Вавиловский журнал генетики и селекции» относится к журналам открытого доступа, то есть электронная версия издания доступна любому пользователю Интернета, без оформления платной подписки. С каждым годом число таких изданий растет, но не все они одинаково добросовестно подходят к отбору статей. Есть так называемые «хищнические», или «мусорные», журналы, которые за деньги могут опубликовать некачественные и даже недостоверные статьи. Определить, можно ли доверять тому или иному изданию, помогает популярная база журналов открытого доступа DOAJ, которая сегодня насчитывает тысячи журналов открытого доступа, охватывающих все области науки и техники. Наличие журнала в DOAJ – это гарантия, что можно смело ссылаться на публикуемые в нем статьи и подавать для публикации свои работы. «Вавиловский журнал генетики и селекции» не только включен в базу журналов открытого доступа, ему присвоен самый высокий «Платиновый» статус.

«Несмотря на наши высокие наукометрические показатели, до недавнего времени многие российские ученые все же предпочитали отправлять свои статьи в зарубежные издания, а на «Вавиловский журнал генетики и селекции» смотрели как на некий региональный проект, но тут имела место некоторая инерция мышления. Ситуация стала заметно меняться после 2022 года, когда публиковаться в западных журналах стало проблематично», – рассказала Татьяна Чалкова.

В результате в журнале все больше публикаций известных ученых из Москвы, Санкт-Петербурга, других научных центров страны, а также иностранных авторов. Рост интереса к журналу помогает поддерживать высокий уровень размещаемых в нем статей.

«Если раньше мне на почту присылали одну–две статьи, авторы которых хотели бы опубликоваться в нашем издании, то теперь я получаю два–три таких письма в день. Конечно, очень многие работы приходится отбраковывать. Но, благодаря тому что таких предложений намного больше, чем мы можем опубликовать, мы имеем возможность отбирать лучшие работы. На них потом чаще ссылаются, а это значит – растет импакт-фактор журнала», – подчеркнула заместитель главного редактора, д.б.н. Ирина Леонова.

Большое внимание уделяется и внешнему облику журнала, работа художника Андрея Харкевича над его обложками и иллюстрациями отмечена не только читателями. В 2022 году А.В. Харкевич участвовал в конкурсе Российской академии наук на соискание премии РАН за лучшие работы в области популяризации науки и занял второе место в номинации «Лучший художник, иллюстратор, дизайнер научно-популярного проекта», в том числе за оформление «Вавиловского журнала генетики и селекции».

Несмотря на очевидные успехи и высокие позиции, которые «Вавиловский журнал генетики и селекции» занял в мире научной периодики, его редколлегия не намеревается почивать на лаврах и ставит перед собой новые задачи. В числе планов на перспективу – войти в первый квартиль Scopus и WoS.

мы снова встретились с директором Института физики полупроводников СО РАН академиком АЛЕКСАНДРОМ ЛАТЫШЕВЫМ, чтобы выяснить, что изменилось за это время в стране и в мире и какое влияние это оказало на реализуемость изначально поставленных планов.

– Что сейчас происходит на рынке полупроводников в мировом масштабе?

– Когда мы говорим про микроэлектронику, надо понимать, что это не готовый продукт, это маленькие изделия, благодаря которым работают искусственный интеллект, роботы, связь, наши гаджеты, бытовая техника и многое другое. То есть микроэлектроника имеет очень широкую сферу применения в современной экономике.

А еще — это очень дорогая технология, которую ни одна компания не потянет в одиночку. Например, проработка технологического процесса в 5 нанометров (подчеркну, не само производство, а только разработка такой технологии) обошлась примерно в полмиллиарда долларов. А завод, где эту технологию можно реализовать, стоил еще $20 млрд. По процессу в 3 нанометра пока точные цифры неизвестны, но они точно будут не меньше, скорее больше раза в два.

В результате образовались глобальные конгломераты производителей, которые закупают у разных команд необходимое оборудование, открывают фабрики по производству микросхем, которые работают в режиме центров коллективного пользования. На долю самого крупного игрока в этой области, тайваньской компании TSMC (от англ. Taiwan Semiconductor Manufacturing Company ─ Тайваньская полупроводниковая производственная компания) сегодня приходится более половины всех выпускаемых контрактных полупроводниковых микросхем. При этом сами они вообще ничего не разрабатывают, вокруг них сформировались дизайн-центры, которые делают проект, по которому в Тайване им «печатают» изделие. К слову, раньше такие дизайн-центры, ориентированные на TSMC, работали и в нашей стране, так изготавливались, например, российские процессоры «Эльбрус» и «Байкал».

Мы говорим о том, что в России слабо развито производство современных микрочипов, но европейская микроэлектроника сегодня недалеко от нас ушла. Да, в Европе делают, допустим, электронику для автопрома, но это уже не самые передовые технологии.

– А если говорить не про экономику, а сами технологии? Они сводятся только к уменьшению порога технологических процессов или в обозримом будущем возможны какие-то качественные прорывы?

– Формально сейчас микроэлектроника развивается в соответствии с известным законом Мура, согласно наблюдениям которого количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые два года. Правда, надо учитывать, что современные транзисторы размещают уже не в одной плоскости, это такие трехмерные структуры, где один слой надстроен над другим. Такое усложнение структуры порождает новые проблемы, включая проблему теплоотвода.

Да и тут есть свои границы. Сообщается, что в Intel работают над технологическим процессом в 1 нанометр. На такой площади помещается всего 4–5 атомов, и понятно, что это уже довольно близко к пределам этого вектора развития технологии.

Но параллельно развиваются и другие направления. Появляются новые материалы, и если они будут обладать большей подвижностью носителей заряда, чем кремний, на котором сейчас работает микроэлектроника, то при тех же геометрических размерах микросхемы будут работать на более высоких частотах. Большие надежды возлагаются сегодня на разные однослойные материалы. Классикой является графен, но в основе таких материалов могут лежать и другие химические элементы.

Второй возможный путь дальнейшего развития — микроэлектроника, работающая на новых физических принципах. Ярким примером являются квантовые вычисления, где вместо классических транзисторов используют кубиты. Другой вариант — использовать оптику, где место электронов займут фотоны, которые, как известно, двигаются со скоростью света и не имеют массы покоя.

Есть и другие направления. Но в каждом из них имеются и свои научные задачи, которые еще только предстоит решить. И от этого будет зависеть, какое место они будут занимать в развитии микроэлектроники.

– В новосибирском Институте физики полупроводников идут исследования в области таких новых подходов?

– Развитие микроэлектроники очень тесно завязано на уровень технологий, нужно иметь оборудование, на котором можно делать то, что разрабатывается в научных лабораториях. В свое время мы двинулись в сторону молекулярно-лучевой эпитаксии. Это технология, которая позволяет создавать пленки материала толщиной в один атомный слой. И выращивая структуры, можно комбинировать такие слои, обеспечивая тем самым нужные вам качества и параметры. В результате с помощью этой технологии можно создавать такие полупроводниковые структуры, которые нельзя получить традиционными методами.

Поэтому она относится к топовым полупроводниковым технологиям, и мы хорошо ею владеем. Мы научились делать с помощью эпитаксии материалы для СВЧ-электроники, радиофотоники, твердотельной нанофотоники, спинтроники и плазмоники.

Из последних достижений института — работы по созданию источника одиночных фотонов, являющегося необходимым оборудованием для создания квантовых компьютеров или квантовых систем связи, которые считают самыми защищенными, а также различных сенсоров.

Говоря простым языком, нужно сделать электрическую лампочку, которая будет светиться одним единственным фотоном. И это уже теоретический предел светимости, поскольку фотон — элементарная частица. По крайней мере, сегодня физика ничего не знает о составляющих элементах фотона. Чтобы сделать такой источник, нам пришлось решить целый ряд сложнейших задач, но наш коллектив с ними справился. Причем мы сделали как источник фотонов, так и систему, способную регистрировать эти одиночные фотоны.

Но тут есть важный нюанс. Мы сумели сделать такую структуру в лаборатории, в формате эксперимента. И хотя интерес к этим разработкам со стороны промышленности есть, с внедрением будет отдельная сложность. В том числе потому что у нас не хватает нужного оборудования и инфраструктуры для масштабирования результатов экспериментов в технологический процесс, то есть — формат, который понятен промышленности.

Есть у нас успехи и в других направлениях, например, в производстве лазеров, где мы тоже делаем работы на передовом уровне в мировых масштабах. Но, опять же, речь идет о штучных изделиях, а не о производстве, даже мелкосерийном.

— Про отставание нашей промышленности от мировых лидеров говорилось много, равно как и о необходимости это отставание преодолевать. А на деле ситуация как-то меняется?

— Произошла очень важная вещь: сформировался устойчивый интерес к развитию микроэлектроники со стороны государства. И выделены реальные деньги на разработку необходимого технологического оборудования. А это как раз то, чего сильнее всего не хватает сейчас всем нашим производителям.

Понятно, что на решение этой задачи потребуется еще не менее двух-трех лет, и за это время наше отставание будет несколько усиливаться. Но зато мы получим свой ресурс для развития отрасли, не зависящий от импортных поставок. Да, изначально это оборудование будет уступать лучшим заграничным аналогам, но его можно дорабатывать, развивать. Но этим же путем двигались и нынешние мировые лидеры, они тоже начинали не с трех нанометров.

– Нам же только предстоит пройти тот путь, на который у конкурентов ушли десятилетия. Это вообще реально?

– Начнем с того, что догонять всегда проще, потому что виден результат, к которому стремишься, больше понимания, как его достичь, можно учиться на ошибках и успехах тех, кто прошел этим путем до тебя. Так что времени потребуется меньше в любом случае.

При этом надо понимать, что просто гнаться за нанометрами — это малореальная и не самая разумная цель, и не только потому, что отставание все же большое. А еще важнее, многие процессы, как я говорил в самом начале, становятся рентабельными только если речь идет о масштабах мирового рынка. Возможностей только нашего, внутреннего спроса на такую гонку не хватит.

Но современной технике нужны микросхемы самых разных размеров, есть спрос на 90 нанометров, 60 нанометров и так далее. И мы спокойно можем развивать свою отрасль и без 3-нанометровой производственной линии.

Еще нужны люди, которые придут на эти фабрики, владеющие культурой работы в «чистых помещениях», специалисты, которых уже сейчас не хватает. А с открытием новых производственных линий дефицит специалистов станет еще острее, и он вполне может стать существенным ограничителем развития.

И, конечно, важную роль может сыграть отечественная наука. Потому что те результаты, которые мы получаем на новых направлениях и о которых я говорил, — там фактически нет отставания от мирового уровня. Все только делают первые шаги в этих направлениях. Другое дело, что развитие отдельных передовых технологий все равно плохо получается, если будут недостаточные общие темпы прогресса. Потому что постоянно возникают какие-то задачи, для решения которых надо подтягивать смежные отрасли. Так что на одних передовых научных разработках в области квантовых вычислений или лазеров не выехать, зато они вполне могут стать драйверами общего технологического развития. Правда, это уже вопросы, выходящие за пределы компетенций нашего института. Здесь нужны государственные решения, в том числе изменения в механизмах финансирования НИОКР и развитие инфраструктуры для инжиниринга, превращения научных результатов в промышленные технологии.

Фото предоставлены пресс-службой ИФП СО РАН