Квантовые эффекты в транспорте электронов

Новые квантовые эффекты в транспорте электронов обнаружили ученые Института физики полупроводников. Исследование проводилось в рамках проекта «стомиллионника» — «Квантовые структуры для посткремниевой электроники», поддержанного Минобрнауки России

Ученые Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН обнаружили новые квантовые явления в транспорте электронов. Эффекты связаны с наблюдением и исследованием мезоскопических флуктуаций проводимости в двумерном полуметалле. Работа выполнялась в рамках крупного научного проекта «Квантовые структуры для посткремниевой электроники», результаты опубликованы в журнале Nanomaterials.

О научном достижении рассказал на Школе молодых ученых «Оптика и фотоэлектрика квантовых систем» один из авторов работы, заведующий лабораторией физики низкоразмерных электронных систем ИФП СО РАН член-корреспондент РАН Дмитрий Харитонович Квон. Школа прошла ИФП СО РАН при поддержке Российского научного фонда (проект № 23-72-30003).

Мезоскопические системы – промежуточные между микро- и макроскопическими системами. Свойства мезоскопических систем зависят от размеров, входящих в них элементов. Макроскопическими системами считаются те, у которых свойства не меняются при увеличении их размеров. В микроскопических системах размеры элементов сравнимы с размерами атомов.

«Наше наблюдение важно с точки зрения поиска новых квантовых эффектов, и оно свидетельствует о неизвестном до нашего эксперимента проявлении квантово-механических свойств электронов в твердом теле. Ранее мезоскопические флуктуации проводимости наблюдались только в образцах субмикронных размеров. Мы же обнаружили их в большом (макроскопическом) образце, размером более 100 микрон, причем только в двумерном полуметалле. В обычном металле явление отсутствует.

Почему так происходит? Мы предложили качественную интерпретацию: концентрация проводящих дырок в образце во много десятков раз больше концентрации электронов. В такой системе из-за сильного беспорядка появляются области, где электронов нет и области, где они существуют. Соответственно, возникает сетка электронных каналов в матрице проводящих дырок. Каналы усиливают явление квантовой интерференции и появление флуктуаций определяется уже не размерами системы, а характерным периодом сетки», — пояснил член-корреспондент РАН заведующий лабораторией физики низкоразмерных электронных систем ИФП СО РАН Дмитрий Харитонович Квон.

Пресс-служба ИФП СО РАН

 

Новый кампус: новости со стройплощадки

На объектах первой очереди кампуса НГУ мирового уровня, которые включают новый учебный корпус и досуговый центр СУНЦ НГУ, два новых корпуса студенческих общежитий на 690 мест, начались работы по благоустройству территории. Уже на 50% выполнено устройство дорожного полотна автомобильных проездов и автостоянок с укладкой первого слоя асфальта и с установкой бортового камня (бордюров). Готовность объектов первой очереди на текущий момент превышает 60%. 

«Роль университетов в социально-экономическом развитии регионов сегодня существенно возросла. Предложенные Минобрнауки новые форматы — программа стратегического академического лидерства «Приоритет 2030», проект создания кампусов значительно ускоряют процесс интеграции вузов в экономику территорий. В настоящее время в Новосибирской области реализуются I и II очереди строительства проекта «Кампус мирового уровня Новосибирского государственного университета (НГУ)», включающие создание 6 инфраструктурных объектов, затрагивающих образовательную и исследовательскую деятельности университета, а также деятельность, связанную с обеспечением обучающихся специализированного учебно-научного центра университета (СУНЦ НГУ) жилым фондом. Правительство региона оказывает поддержку этому проекту и видит в его реализации особую значимость для развития не только Академгородка, но и всей области», — подчеркнул министр науки и инновационной политики Новосибирской области Вадим Васильев.

С опережением графика идет строительство объектов второй очереди: в корпусе поточных аудиторий начаты работы по монтажу витражей и устройству вентилируемого фасада, отделочные работы в цокольном этаже, а также подключено временное отопление от автономной котельной. В здании научно-исследовательского центра стартовали работы по устройству монолитных железобетонных стен 1-го этажа.

«Новый кампус НГУ является важным элементом реализации долгосрочной стратегии университета, которая предполагает усиление его роли в качестве интегратора по формированию приоритетов научной повестки по следующим направлениям: наука, технологии, инжиниринг, математика и медицина. Это расширение наших учебных возможностей, в том числе и по открытию новых образовательных программ. Также новый кампус — это расширение спектра исследований и развитие наукоемких технологий совместно с индустриальными партнерами по направлениям, которые играют ключевую роль в обеспечении технологического суверенитета страны», — прокомментировал Михаил Федорук, ректор Новосибирского государственного университета.

В составе второй очереди объектов нового кампуса мирового уровня НГУ ведется строительство Учебно-научного центра Института медицины и психологии, проект которого был представлен на научно-производственном форуме «Золотая долина» в начале ноября. На текущий момент в здании начаты работы по устройству монолитных железобетонных стен 3-го этажа.

С введением в строй нового центра в НГУ будет открыто обучение по двум новым специальностям — фармацевтика и медицинская кибернетика. Также в центре будет создан ряд новых лабораторий, где будут проводиться исследования в области молекулярной вирусологии, медицинской химии, нейронаук, клеточных технологий и других перспективных направлений медицины.

День ГИС

15 ноября в мире в двадцать пятый раз отмечается День геоинформационных систем. В этот праздник ИТ-компании традиционно открывают двери для школьников и студентов, знакомят их с миром создания волшебных интерактивных карт, организуют для сотрудников географические викторины и интеллектуальные квизы.

Дата Ист устроила путешествие по странам – Японии, Индии и Узбекистану и провела весёлое дружеское соревнование GIS Quiz. Сотрудники компании рассказали о своих поездках в эти удивительные страны, поделились впечатлениями о культурных традициях, национальной кухне и праздниках, негласных правилах и спортивных увлечениях их жителей. Так, участники мероприятия узнали о том, какая индийская игра стала прародителем шахмат, кого в Индии называют «инспектором тормозов», какое главное блюдо готовят на празднике Навруз в Узбекистане, какое правило о нормах поведения часто встречается в общественном транспорте Японии, но его не увидишь в России, какой вид спорта очень популярен в Стране восходящего солнца, кроме сумо.

Генеральный директор компании Дата Ист Вячеслав Ананьев поздравил коллег и партнёров с международным днём геоинформационных систем.

«Сегодня геоинформационные технологии меняют мир, помогают людям в повседневных делах и бизнесе. С их помощью можно управлять городским хозяйством, следить за изменениями климата, строить трехмерные модели нефтяных месторождений, вести землеустройство, управлять рисками чрезвычайных ситуаций и делать многие другие вещи. За всеми этими удобными программами и волшебными картами стоит огромный труд программистов, картографов, специалистов, описывающих объекты, тех, кто создает и публикует эти карты, а также доводит до пользователя. Считается, что время великих открытий прошло, но люди не устанут изучать окружающий мир. Уже не с карандашом в руках и бумагой, а с современными геоинформационными технологиями!» - отметил Вячеслав Ананьев.

Геоинформационные технологии сегодня успешно применяются в различных областях - в картографии, геологии, метеорологии, землеустройстве, экологии, муниципальном управлении, транспорте, экономике, обороне и других. Они делают жизнь людей проще и удобнее, позволяют проводить исследования, познавать окружающий мир и решать сложные задачи современности.

Медицинское импортозамещение

10 ноября состоялась церемония открытия трех лабораторий Передовой инженерной школы Новосибирского госуниверситета «Когнитивная инженерия» (ПИШ НГУ) в сфере биотехнологий и микрофлюидики (набор технологий для создания пленок, тест-полосок, диагностических приборов). Этим был дан старт уже пятой технологической платформе, которую собираются реализовать в рамках ПИШ.

Как отметил в своем выступлении во время торжественного открытия лабораторий, директор ПИШ Сергей Головин, само понятие «технологическая платформа» означает комплексный ответ на существующий технологический вызов перед экономикой страны, включающий в себя как создание научно-технологической базы и разработку рыночных продуктов на ее основе в той или иной области, так и подготовку высококвалифицированных кадров для работы в этом направлении.

Ранее в ПИШ уже запустили проекты в области геофизики, космонавтики, систем искусственного интеллекта и технологий замкнутого цикла. Теперь к ним добавилось еще одно направление, главная задача которого на данном этапе обеспечить медицину отечественными тест-системами для ранней диагностики различных заболеваний, включая онкологические. Промышленным партнером направления выступила новосибирская компания «Медико-биологический союз», являющаяся одним из лидеров этого направления в нашей стране.

Как рассказала корреспонденту «Континент Сибирь» руководитель направления ПИШ НГУ Ольга Науменко, на момент торжественного открытия в лабораториях уже был запущен ряд проектов в этой области.

«В области микрофлюидики мы запускаем разработку тест-системы для диагностики аллергий в домашних условиях и второй проект – создание устройства, которое измеряло бы уровень молочной кислоты в организме, это важный показатель для спортсменов. Что касается биотехнологий, то мы занимаемся созданием панелей на основе генетических тестов для диагностики онкозаболеваний, которые будут давать понимание врачам, какую терапию необходимо назначить именно этому пациенту. То есть здесь мы говорим уже о персонифицированной медицине, которую считают наиболее перспективной стратегией борьбы с раком и другими тяжелыми заболеваниями», — отметила она.

Также уже получены первые результаты в проектах, которые будут обеспечивать использование таких диагностических систем – создание программного обеспечения и реагентов для исследования генома пациента.

Напомним, что в Новосибирске ведется строительство кампуса мирового уровня НГУ, который является частью национального проекта «Наука и университеты». О ходе строительства читайте в материале «Континента Сибирь» по ссылке.

«Зеленый курс» под угрозой?

Еще лет пять назад это казалось невероятным, однако в нынешнем году выявилось отчетливо: в западном политическом сообществе начался раскол по вопросу реализации «зеленого курса». Мы уже неоднократно обращали внимание на очевидные сложности, связанные с воплощением самых радикальных вариантов этой стратегии – в том ее виде, в каком она провозглашалась и до сих пор поддерживается самыми бескомпромиссными борцами с глобальным потеплением.

Напомним, что движение в указанном направлении серьезно застопорилась с конца 2021 года, когда резко подскочили цены на энергоносители. В связи с сильным подорожанием природного газа правительства некоторых европейских стран совершили «тактический маневр», обратившись к углю, ранее объявленному самым грязным топливом. Такая двусмысленная ситуация сложилась, например, в Германии. Схожие процессы происходили и в Великобритании, где начали в авральном режиме выводить из консервации остановленные УТЭС. Головокружительные проекты, связанные с переходом на «чистую» энергию, под воздействием объективных обстоятельств утратили былую привлекательность. Мало того, в Европе (в той же Великобритании) неожиданно заговорили о возрождении собственной добычи углеводородов.

Понятно, что этот «тактический маневр» очень быстро увязали с враждебными действиями российского руководства (и лично Владимира Путина), на которое списали многие проблемы в европейской и даже в американской экономике (достаточно вспомнить так называемое «путинское повышение» цен на топливо, о чем заявляли официально). Однако у нас есть все основания полагать, что раскол по вопросу реализации климатической повестки будет нарастать, невзирая на геополитическую обстановку. Мало того, наблюдая за развитием ситуации в текущем году, возникает впечатление, что противники «зеленого курса» начинают вполне осознанное «контрнаступление» на позиции своих оппонентов.

Сегодня уже невозможно не замечать активных выступлений против планов, продвигаемых так называемыми защитниками климата. И что особо примечательно, на уровне руководства некоторых европейских стран уже происходят заметные корректировки политических решений, что можно трактовать не иначе, как сознательное отступление от первоначального замысла.

Самый яркий пример на этот счет дает упомянутая выше Великобритания. Напомним, что бывший премьер Борис Джонсон позиционировал себя как ярого сторонника ВИЭ, презентовав грандиозные планы по строительству гигантских офшорных ветропарков. Параллельно Великобритания собиралась получать солнечную энергию прямо с земной орбиты с помощью тяжелых спутников, оснащенных фотоэлектрическими панелями (о чем мы писали). Сегодня эти проекты уже кажутся фантастикой, в том время как планы нынешних британских властей явно «приземлились».

Так, совсем недавно действующий премьер Риши Сунак фактически развернул стратегический курс на 180 градусов, прямо «изменив» провозглашенным климатическим целям. В частности, он отменил запланированный запрет на использование автомобилей с ДВС и запрет на установку газовых котлов. Напомним, что пять лет назад действующий на тот момент кабинет намеревался к 2030 году полностью запретить продажу бензиновых и дизельных авто, а с 2026 года новые дома не должны иметь отопительных систем на ископаемом топливе. Теперь эти запреты предложено снять. По крайней мере, они заработают не ранее 2035 года. Формально господин Сунак не отказывается от реализации климатических целей, связывая свое решение с «тактическим маневром». Тем не менее, борцы с глобальным потеплением объявили его решение авантюрой, подрывающей-де жизнь будущих поколений. Но особенно показательно в этой связи то, что решение нового премьера целиком поддерживается правым крылом его партии. Иначе говоря, отмену указанных запретов вполне можно рассматривать как правоконсервативную реакцию на весь «зеленый» курс. Как мы уже писали ранее, среди консервативно настроенных английских политиков уже звучали нелестные отзывы по адресу климатической повестки. Но теперь, как видим, им удалось «прогнуть» в эту сторону действующего главу правительства.

Весьма характерна (и вполне ожидаема) на этот счет реакция бывшего премьера Бориса Джонсона, заявившего о том, будто Великобритания не может на данном историческом отрезке времени демонстрировать какие-либо колебания по климатическому вопросу. Сам Риши Сунак вынужден был оправдываться. Как мы сказали, формально он не отказывается от климатической повестки, и даже не теряет уверенности в том, что заявленные «зеленые» цели будут достигнуты в намеченный срок. Он даже признал, что его решение является спорным, однако, по его убеждению, необходимо набраться смелости для того, чтобы сказать людям правду в глаза. Правда, в его трактовке, заключается в том, что правительство не может бросаться в крайности: либо с фанатизмом проводить тотальную декарбонизацию, либо полностью игнорировать факт климатических изменений. Иными словами, Риши Сунак как будто демонстрирует взвешенный, осторожный подход к этому делу.

Примечательно, что к такому же сдержанному подходу в вопросах климатической политики не так давно призвал и президент Франции Эммануэль Макрон. Говоря о возрождении французской промышленности, он предложил сделать законодательную паузу в экологическом урегулировании. По его словам, Евросоюз уже ввел слишком много экологических ограничений. Поэтому есть смысл слегка «притормозить» в этом вопросе, дабы не растерять промышленных игроков на радость американцам и китайцам. Естественно, такая позиция незамедлительно получила порцию критики от яростных борцов с климатической угрозой, полагающих, будто предложенная пауза приведет к дополнительной потере времени в борьбе с глобальным потеплением (как мы знаем, климатические алармисты убеждают мировую общественность в том, что времени для исправления ситуации с климатом совсем-совсем немного).

Однако Макрон также не остается в одиночестве, поскольку его позицию целиком разделяют представители правых политических сил Франции. И не только. К такой же экологической законодательной паузе призвал и премьер-министр Бельгии Александр Де Кроо. По его мнению, законодательство не должно быть перегружено ужесточением стандартов по выбросам азота и восстановлению биоразнообразия – в дополнение к мерам по снижению углеродных выбросов. В противном случае, считает чиновник, европейская промышленность не сможет развиваться.

Наконец, упомянем и заявление со стороны нового премьер-министра Италии Джорджии Мелони, относящейся к крайне-правому спектру политических сил. В мае этого года она весьма «оригинально» прокомментировала ситуацию с опустошительным наводнением в регионе Эмилия-Романья. Вместо того, чтобы кричать о борьбе с климатическими изменениями (как это делают все сторонники «зеленого курса»), госпожа Мелони, наоборот, обвинила в том климатическую политику, из-за которой, по ее словам, не было надлежащих вложений в строительство инфраструктуры, что и привело к большим потерям. Напомним, что здесь она  точь-в-точь воспроизвела известные тезисы американских правых консерваторов, призывающих тратить деньги не на энергетический переход, а на надежную техническую инфраструктуру, способную обезопасить людей от стихийных бедствий.

Таким образом, правоконсервативная оппозиция «зеленому курсу» начинает оформляться как реальная политическая сила (именно политическая, а не идеологическая), которая уже заявляет о себе открыто (чего, отметим, пять лет назад совершенно не наблюдалось). В июле этого года Европарламент сотрясли нешуточные дебаты по поводу новых законодательных инициатив в области экологического регулирования. Рассматривался вопрос о новых мерах, направленных на «восстановление природы» (конкретно речь шла о восстановлении 20% деградировавших экосистем на территории Европы). Против этих мер выступила консервативная Европейская народная партия, сославшись на то, что новое постановление поставит фермеров на грань разорения, что в дальнейшем неизбежно скажется на подрыве продовольственной безопасности. Тем не менее, данное постановление был принято. Сторонники «зеленого курса» с радостью заявили о полном разгроме консерваторов, несмотря на то, что победа была одержана ими лишь с небольшим перевесом (336 голосов против 300).

Если учесть, что в европейских странах голоса избирателей отчетливо склоняются в сторону правых, у противников «зеленого курса» еще не всё потеряно и есть возможность продавить-таки свою линию. Их противники вынуждены констатировать данный тренд. Уже сейчас раздаются предостережения, что такое развитие событий способно сильно изменить Европу – точнее, отбросить «прогрессивные» начинания в сфере противодействия климатическим изменениям, а равно и затормозить курс на радикальную трансформацию общественно-экономической жизни. Кстати, аналогичные события разворачиваются и в США, где снова набирает популярность республиканец Дональд Трамп, открыто выступающий против реализации «зеленых» энергетических программ и за которым, несомненно, маячит американское нефтегазовое лобби. 

Разумеется, говорить о свертывании климатической повестки еще рано. Точно так же рано говорить и о неизбежной победе правых консерваторов. Пока еще ничего не предрешено. Тем не менее, мы можем констатировать углубление раскола в западной элите по этим вопросам. Такой же раскол, судя по всему, намечается и в общественном сознании. Говорить о полном консенсусе здесь уже невозможно (как это казалось еще три-четыре года назад). И в этой связи хотелось бы в дальнейшем специально обсудить слабые и сильные стороны участников «климатической войны», начало которой, безусловно, положено. Ведь ее исход, так или иначе, касается и нашей страны, где и политики, и крупные игроки рынка находятся в состоянии некоторой неопределенности, что, безусловно, негативно сказывается на реализации стратегий развития.

Константин Шабанов

Выживут ли семена растений с Земли в космосе?

Ученые отправили светлые и темные (гиперпигментированные) семена нескольких видов культурных растений в космос, на внешнюю часть МКС. Они хотят проверить, смогут ли семена с сильной пигментацией сохранить большую жизнеспособность в космической среде. Исследованием занимаются ученые Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий РАН (СФНЦА РАН) совместно с Институтом медико-биологических проблем РАН, а также Всероссийским институтом генетических ресурсов растений им. Н. И. Вавилова (ВИР) и ФНЦ агробиотехнологии Дальнего Востока им. А. К. Чайки.

«Наше исследование проходит в рамках эксперимента “Биориск”. Когда он только начинался, была проблема — никто не мог вырастить в космосе растения. Оказалось, что на станции какой-то из маневровых двигателей работал на ацетилене. Этот газ, стерилизующий растения, вбрасывался в модуль, поэтому они не росли. Тогда их поместили в закрытые емкости и смогли получить несколько поколений гороха, пшеницы и так далее. Мы давно изучаем содержание природных антиоксидантов и других биологически активных соединений. Исследования мы проводим не только стандартными биохимическими методами, но и лазерной конфокальной микроскопией. Так вот, мы решили проверить, есть ли у гиперпигментированных семян больше шансов пережить агрессивные факторы космического пространства. Ведь нам, возможно, в недалеком будущем придется выращивать растения на других планетах. Думаю, впервые это будет реализовано в рамках лунной базы уже скоро. Человек ведь мечтает куда-то лететь, осваивать другие планеты, и растения ему, вероятнее всего, понадобятся», — рассказал директор СФНЦА РАН член-корреспондент РАО, профессор РАН, доктор биологических наук Кирилл Сергеевич Голохваст.

Ученые отправили светлые и темные семена сои, предполагая, что пережить длительное пребывание в космосе способны только гиперпигментированные семена. Чем темнее семя, тем больше в нем антиоксидантных веществ, которые относятся к группам флавоноидов. А это значит, что оно сильнее защищено от вредного воздействия извне. 

«С помощью метода лазерной конфокальной микроскопии мы просвечиваем семя лазерами. Флавоноиды начинают реагировать по-разному, в зависимости от длины волны. Так мы сможем посмотреть, выгорели ли флавоноиды под воздействием радиации или нет, рассмотреть, где они локализованы, в каких клетках и части зерна», — сказал Кирилл Голохваст.

Еще одна задача эксперимента — научиться долго хранить зерно, понять, за счет чего происходит его увядание. «Космос — хорошая среда для экспериментов, это лакмусовая бумажка, которая усиливает все негативные факторы», — прокомментировал Кирилл Голохваст.

«Очень важно научиться хранить зерно на случай какой-то критической ситуации. За то, что у нас в стране есть собственные семена пшеницы, кукурузы, картофеля и так далее, мы должны благодарить Николая Ивановича Вавилова, русского и советского ученого-генетика. В ВИРовской коллекции хранятся и поддерживаются почти 400 000 образцов. Там хранятся семена, которые он собрал когда-то давно и те, которые попали туда недавно. По правилам все эти культуры перемешиваются и перезакладываются, это очень тяжелый труд ученых ВИРа. Нам повезло, что сейчас есть Межведомственная комиссия по вопросам формирования, сохранения и использования коллекций генетических ресурсов растений, куда вхожу в том числе и я. Мы разрабатываем систему, которая позволила бы сохранить несколько дублетов коллекции Вавилова в разных частях страны, чтобы люди могли взять и посеять эти семена в экстренных ситуациях. Возможно, эти космические эксперименты помогут нам на Земле в будущем», — прокомментировал Кирилл Голохваст.

Эксперимент с семенами начался в 2021 году. Первый же «Биориск» прошел еще в 2005 году. Тогда исследователи изучали, как условия космического пространства влияют на покоящиеся стадии бактерий и грибов.

«В дальнейшем мы стали изучать семена, покоящиеся стадии низших животных, ракообразных и комара (покоящейся стадии личинки). В условиях космоса на биологический объект воздействует множество факторов: облучение различными частицами, невесомость, вакуум. Нам стало интересно, как семена отреагируют на всё это», — сказала ученый секретарь Института медико-биологических проблем РАН доктор биологических наук Маргарита Александровна Левинских.

Недавно семена вернулись на Землю. В ближайшее время специалисты начнут их изучать.

Полина Щербакова

Фото предоставлены исследователями 

Новые модели сотрудничества

Ректор НГУ академик Михаил Петрович Федорук, открывая мероприятие, связал его название с историей новосибирского Академгородка: «В шаговой доступности от места, где мы собрались, он начинался с шести щитовых домиков. Первоначальным названием было Волчий лог, но Михаилу Алексеевичу Лаврентьеву оно не понравилось, и тогда его сподвижник, Владимир Михайлович Титов, придумал более благозвучное — Золотая долина». Михаил Федорук предположил, что при успехе одноименного форума Новосибирский университет станет постоянно работающей площадкой для взаимодействия академической и корпоративной науки, университетов, индустрии и бизнеса в целях становления технологического суверенитета России.

Первую пленарную сессию форума «Запросы реального сектора экономики на создание новых технологий» модерировал декан факультета информационных технологий НГУ доктор физико-математических наук Михаил Михайлович Лаврентьев. «Репутация отечественных программистов и айтишников состоит в том, чем мы с вами занимаемся, — в способности решать невозможные задачи», — сказал он, пожелав, чтобы дискуссия «…не превратилась в репортаж об успехах». Сергей Сёмка поставил форум «Золотая долина» в один ряд с состоявшимся накануне выездным заседанием Совета безопасности РФ в Томске, в котором участвовал председатель СО РАН академик Валентин Николаевич Пармон. Вице-губернатор рассказал о региональных инструментах поддержки высокотехнологичных проектов и анонсировал новый инвестиционный налоговый вычет на НИОКР, условия которого скоро будут опубликованы.

«Часто я слышу, что Академия наук — институт экспертизы. А у вас Сибирское отделение РАН — институт исследований и разработок», — высказался руководитель проектов высшей категории госкорпорации «Ростех» Виктор Васильевич Славянцев. Правда, задачу составления долгосрочного прогноза научно-технологического развития России он адресовал Минобрнауки РФ, «…у которого теперь есть все ресурсы». Коренной причиной наметившегося отставания страны в гражданских технологиях В. В. Славянцев назвал хроническое недофинансирование всей сферы исследований и разработок — по данным различных источников и по разным показателям. «Да, все понимают, что наука в России недофинансируется, — отреагировал Михаил Лаврентьев. — И она недофинансируется дальше!»

Заместитель председателя СО РАН и директор Института космических технологий в составе ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» академик Николай Алексеевич Тестоедов говорил о барьерах и вызовах технологического развития на примере спутникостроения. Он подчеркнул, что в космической отрасли недопустимы упрощения: «У спутниковых технологий принципиально иная идеология, чем у пилотируемых полетов и аппаратов для дальнего космоса». Поэтому в его выступлении прозвучала критика в адрес Роскосмоса: «Хорошая, правильная корпорация. Но процессы, которые в ней идут, весьма неоднозначны. Сегодня она повторяет путь авиации. Унифицированные школы, унифицированные решения и элементы, как аппаратные, так и программные, всё подчинено оптимизации. Однако компьютеры для маленького орбитального аппарата, для трехтонного геостационарного спутника и для полета на Марс должны быть разными».

«Лидером среди институтов Сибирского отделения по санкциям Запада» назвал Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН его директор академик Александр Васильевич Латышев. Он рассказал о возможностях, объективно присущих исследовательским институтам и классическим университетам, которые в принципе привлекательны для индустрии, и остановился на эффективных форматах взаимодействия. Одним из них был назван двухэтапный конкурс Российского научного фонда, первой стадией которого стало формирование портфеля заказов от промышленности: «Рассчитывали примерно на 60 заявок, а получили свыше 180».

«Очень популярным стало создание в академических институтах молодежных лабораторий, — продолжил А. В. Латышев. — В нашем институте открылось две таких. Предложения по их тематике обсуждали молодые претенденты, потенциальные завлабы, совместно с индустриальными партнерами. Задача молодежной лаборатории — работать на конкретного заказчика и при этом решать задачи мирового уровня».

Представители Новосибирского госуниверситета также рассказали о нововведениях в интересах высокотехнологичных корпораций и компаний. Краткий портрет Института интеллектуальной робототехники НГУ представил его директор кандидат химических наук Алексей Григорьевич Окунев: на бюджетные места ежегодно принимается около 70 студентов, из которых 84 % иногородних — первое место среди всех факультетов. Первое же место в России (за исключением Москвы и Санкт-Петербурга) — по проходному баллу. 70 % выпускников выполняют дипломные работы по искусственному интеллекту в высокотехнологичных компаниях, такой же процент преподавателей работает в них. «От государства нам нужна удочка, конкретно — суперкомпьютеры, — пожелал А. Окунев. — Нужны мощные машины, которые тренируют модели».

На уровне магистранта и выше поддерживает высокотехнологичный бизнес Передовая инженерная школа (ПИШ) НГУ «Когнитивная инженерия». Как пояснил ее директор (и одновременно заместитель председателя СО РАН) доктор физико-математических наук, профессор РАН Сергей Валерьевич Головин, задача ПИШ — подготовка специалистов с глубокой фундаментальной базой и в то же время с конкретными технологическими компетенциями, заявленными индустриальными партнерами.

«ПИШ работает в двух измерениях, образовательном и продуктовом. Если мы не видим на выходе продукта — мы не беремся за задачу… У нас все магистерские образовательные программы только заказные», — сообщил Сергей Головин. Он сообщил, что портфель заказов ПИШ исчисляется сотнями миллионов рублей: «Эта модель уже работает».

Первый заместитель председателя СО РАН академик Дмитрий Маркович Маркович, модерируя пленарную сессию «Интегрирующая роль университетов в достижении технологического суверенитета», расширил ее предмет, включив в него и институты, традиционно называемые академическими. При этом он подчеркнул: «Абсолютного технологического суверенитета быть не может. Мы живем в динамичном, изменчивом мире, в котором партнеры и союзники меняются, но всё равно остаются. По моему глубокому убеждению, даже такая великая страна, как Россия, не способна самостоятельно обеспечить себя абсолютно всем необходимым. Надо динамично поддерживать отношения с теми странами, которые нам полезны».

Специализацию НГУ в движении к новым российским технологиям обозначил его ректор академик Михаил Петрович Федорук: «У нас прежде всего интегрирующий университет, формирующий актуальную повестку по направлениям науки, инжинирингу, математике и медицине… НГУ живет и развивается в экосистеме Академгородка, которая, в свою очередь, непрерывно эволюционирует. Особую роль стал играть Академпарк, а НГУ приобретает черты технологического и предпринимательского университета». Глава Академпарка Дмитрий Верховод предложил создать при альма-матер новую внедренческую структуру с рабочим названием «Научный парк НГУ». «В свое время СО РАН было мини-министерством науки, и промышленники знали, куда обращаться по всем вопросам, — аргументировал Д. Верховод. — Теперь все институты сами по себе, поднялись компании Академпарка, но потребность в едином окне осталась. Считаю, что эту роль должен играть университет».

Академик Д. Маркович возразил, что в Новосибирском научном центре существуют как минимум два таких окна: «Если вся Академия наук не вполне оправилась от удара 2013 года, то ее Сибирское отделение владеет информацией по научно-исследовательским работам самого широкого плана, как территориально, так и тематически». Дмитрий Верховод уточнил, что речь ни в коем случае не идет о монопольной роли. На панельной сессии также обсуждался вопрос о потребности в едином высшем органе формирования государственной научно-технологической политики, каким в советскую эпоху был Госкомитет по науке и технике. «Портфель заказов должно формировать государство», — убежден Михаил Федорук. «Единого центра принятия решений на самом деле у нас не существует», — согласилась Ирина Мануйлова, сказавшая, что отношения власти, университетов и бизнеса «выстраиваются причудливо».

«Государство пока не спрашивает науку, какие направления и проекты следует развивать с ее точки зрения, — констатировал директор ФИЦ “Институт цитологии и генетики СО РАН” академик Алексей Владимирович Кочетов, — но начали спрашивать компании. Академические институты тоже ищут различные формы взаимодействия и с вузами, и с корпорациями. Нам сообща приходится восстанавливать внедренческое звено, на котором лабораторные технологии проходят пилотаж и далее передаются в производство. Но это ручной процесс, он держится на человеческих связях, и я не уверен, что система сможет перейти в автоматический режим». 

Советник председателя СО РАН доктор физико-математических наук Геннадий Алексеевич Сапожников привел факты своей профессиональной биографии, связанные с успешной реализацией некоторых научно-технологических программ и проектов на территории Сибирского макрорегиона. Он отметил нехватку гуманитарной тематики в обсуждаемой повестке и представил собравшимся научно-практический журнал СО РАН «Наука и технологии Сибири».

Помимо пленарных дискуссий, программа форума «Золотая долина» включала работу восьми тематических секций: «Космос и авиация», «Машиностроение. Приборостроение», «Энергетика», «Строительство. Технологии “Умного города”», «Сельское хозяйство, агротехнологии и сельхозпереработка», «Медицина. Биотехнологии», «Торговля. Сфера общественного питания. Сфера услуг. Блок “Финансы”», «Карьерные мероприятия НГУ». Прошла стратегическая сессия по технологическому предпринимательству, фестиваль научного кино и ряд других мероприятий. 

Андрей Соболевский

Ученые НГУ создали «умные лазеры»

Исследователи лаборатории технологий фотоники и машинного обучения для сенсорных систем Физического факультета Новосибирского государственного университета в коллаборации с исследователями Сколковского института науки и технологий создали самонастраивающийся волоконный лазерный источник ультракоротких импульсов. Работы проводились в рамках гранта Российского научного фонда «Нелинейная фотоника для оптических коммуникаций и лазерных приложений» по направлению «Оптические коммуникации и лазерные технологии». В ближайшее время в научном журнале «Nanophotonics» появится публикация о полученных результатах.

— Волоконные лазеры с синхронизацией мод представляют собой нелинейные оптические системы, обеспечивающие генерацию сверхкоротких импульсов с высокой частотой повторения. В зависимости от стратегии настройки параметров резонатора, при одних и тех же параметрах могут существовать разные импульсные режимы. Настройка подобных систем с трудом поддается автоматизации, из-за чего многие из таких лазерных источников могут существовать только в рамках лаборатории. Тем не менее, человек в состоянии научиться настраивать лазеры с синхронизацией мод. Процесс настройки чем-то напоминает игру, в которой в качестве джойстика выступают ручки приборов, а для победы необходимо получить желаемый режим генерации. Наша основная идея заключается в том, чтобы заменить человека в этом процессе на интеллектуального агента, который методом проб и ошибок самостоятельно сможет найти выигрышную стратегию настройки и использовать её в дальнейшем. Для этого мы используем подход глубокого обучения с подкреплением. Это некое междисциплинарное исследование, объединяющее две разных области — лазерные системы и алгоритмы искусственного интеллекта, — объяснил младший научный сотрудник лаборатории технологий фотоники и машинного обучения для сенсорных систем Евгений Куприков.

В литературе такие системы называют «умными лазерами». Они могут настраиваться без участия человека. Но и им требуется предварительная настройка, которая называется обучением.

Исследователи из Сколковского института науки и технологий в лаборатории наноматериалов разработали и собрали новый волоконный лазер с насыщающимся поглотителем на основе ионной ячейки из углеродных нанотрубок. Оказалось, что, подавая напряжение на ячейку из нанотрубок, можно управлять характеристиками насыщающегося поглотителя, что предоставляет дополнительную степень свободы в управлении лазером. Было показано, что в таком лазере могут быть получены режимы гармонической синхронизации мод, при которой происходит кратное увеличение частоты повторения импульсов в режиме. Однако для получения режимов гармонической синхронизации мод большого порядка необходимо вмешательство человека, который бы смог обеспечить настройку лазера. На этом этапе к работе удаленно подключились специалисты лаборатории ФФ НГУ и занялись разработкой алгоритма для настройки волоконного лазера. При этом сама установка находилась в Сколковском институте науки и технологий в Москве.

— Наша лаборатория предложила использовать алгоритм обучения с подкреплением Soft Actor-Critic для решения поставленной задачи. После автоматизации и предварительной подготовки процесс обучения занял один день. За это время агент научился без участия человека самостоятельно запускать лазер и находить режимы с высоким порядком гармонической синхронизации. При этом сама настройка лазера происходит гораздо быстрее, чем при участии человека. Более того, агент сумел научиться получать режимы гармонической синхронизации мод 11-ого порядка, в то время как человеку удалось достичь лишь 9-ого порядка, — рассказал Евгений Куприков.  

Импульсные «умные» лазеры могут применяться в металлообработке, системах связи и высокотехнологичной медицине, а также в инженерных и научных исследованиях. Сотрудники лаборатории нацелены на создание лазерных систем, которые работали бы безотказно, были просты в применении и не требовали настройки со стороны человека. 

Пресс-служба НГУ

Рассчитали дозу

Специалисты Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) разработали и успешно испытали ряд диагностических методов и оборудования для дозиметрии в бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ). В отличие от других видов лучевой терапии, в БНЗТ выделяется четыре компоненты дозы облучения: борная, азотная, гамма и быстрых нейтронов. Ранее считалось, что борная и азотная доза неизмеримы, но результаты специалистов ИЯФ СО РАН показали обратное. Благодаря методам дозиметрии, которые теперь могут использоваться в источниках нейтронов для клинической практики, физики и онкологи будут уверены не только в параметрах пучка по потоку и энергетическому спектру нейтронов, но и в характеристиках пучка по компонентам дозы облучения, которую получает пациент. Результаты опубликованы в журнале Frontiers in Nuclear Engineering in Nuclear Engineering.

Бор-нейтронозахватная терапия (БНЗТ) – один из перспективных высокотехнологичных методов лечения злокачественных новообразований. Он заключается в накоплении в клетках опухоли стабильного нерадиоактивного изотопа бор-10 и последующего облучения нейтронами. В результате поглощения нейтрона бором происходит ядерная реакция с выделением 84% энергии реакции именно в той клетке, которая содержала ядро бора, что приводит к ее гибели.

На сегодняшний день БНЗТ подтвердила свою эффективность и начинает активно внедряться в клиническую практику не только в Китае, Японии и Южной Корее, но и в России. Важную роль в продвижении метода сыграл ИЯФ СО РАН. Именно здесь был разработан и построен лучший по характеристикам ускорительный источник нейтронов VITA. Уникальный источник отрицательных ионов, хорошо работающая в разных режимах ускоряющая система, возможность управления пучком и его диагностики, долго работающая без изменения параметров литиевая мишень – все это сделало машину оптимальной для клинической практики. В настоящее время в ИЯФ СО РАН собирают источник нейтронов для «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России (г. Москва). Но специалисты продолжают совершенствовать и модернизировать свой экспериментальный источник нейтронов. Недавно физики разработали и внедрили диагностические методы дозиметрии, которые позволяют оценить уровень получаемых от источника полезной борной дозы и сопутствующих доз гамма-излучения, быстрых нейтронов и азотной дозы.

«Метод БНЗТ был предложен еще в 1936 году, но потребовалось почти девяносто лет, чтобы он наконец начал входить в клиническую практику, – рассказывает главный научный сотрудник доктор физико-математических наук Сергей Таскаев. – Основная причина в ее сложности – надо не только селективно доставить бор в клетки опухоли, но и получить мощный поток нейтронов определенного диапазона энергий. К решению второй задачи причастны специалисты ИЯФ СО РАН. Мы приложили значительные усилия и получили замечательный результат – наилучший пучок нейтронов для БНЗТ. Поэтому именно мы собираем источник нейтронов для онкоцентра Блохина, который будет поставлен в Москву в 2024 году для проведения клинических испытаний бор-нейтронозахватной терапии и последующего планомерного лечения».

Строящийся источник нейтронов для «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России (г. Москва)_фото А. Сковородиной Но на этом работа в ИЯФ СО РАН не заканчивается. Специалисты продолжают совершенствовать методику БНЗТ, эффективно используя экспериментальный источник нейтронов. Одна из актуальных задач на сегодняшний день – разработка средств дозиметрии для характеристики терапевтического смешанного нейтронно-фотонного пучка.

«В отличие от других методов лучевой терапии, например, гамма-терапии, где выделяется только гамма-излучение, которое очень давно и легко детектируется, в БНЗТ принято выделять четыре компоненты дозы облучения – борную, азотную, быстрых нейтронов и гамма-излучения, – поясняет Сергей Таскаев. – Все эти четыре дозы надо как-то регистрировать, чтобы характеризовать пучок, а в последствии и оценивать реакцию пациента на лечение. При этом считалось, что борную и азотную компоненты дозы невозможно измерить в принципе, но мы попытались, и у нас получилось. Первый существенный прогресс достигнут после разработки малогабаритного детектора нейтронов – над его созданием работало несколько команд Института. Это очень полезный инструмент. Детектор измеряет пространственное распределение борной дозы и дозы гамма-излучения в воздухе и водном фантоме с разрешением 1 мм. Сейчас мы активно используем детектор в исследовательских целях: располагаем рядом с зоной облучения при проведении экспериментальной терапии кошек и собак, таким образом контролируя характеристики пучка. Но планируем, что им будет оснащена установка в онкоцентре Блохина».

Также в ИЯФ СО РАН разработаны и апробированы клеточный дозиметр, мгновенная гамма-спектроскопия, монитор потока эпитепловых нейтронов. Например, клеточный дозиметр обеспечивает измерение суммы дозы быстрых нейтронов и азотной дозы с использованием культур клеток, облученных гамма-излучением и смешанным излучением. Возможности мгновенной гамма-спектроскопии в будущем можно будет использовать для измерения борной дозы в реальном времени во время терапии.

«Благодаря проделанной работе теперь мы можем полностью охарактеризовать пучок нейтронов, который получаем на установке, – добавляет Сергей Таскаев. – Мы понимаем, что, если в опухоли бор накопится в концентрации больше какой-то величины, это будет означать, что основная доза в опухоли – борная. Другая значимая доза – гамма-излучение. Обе эти дозы, дающие основной вклад, мы можем измерить в фантоме. Две другие – азотную и от быстрых нейтронов – при помощи клеточного дозиметра. Таким образом, мы получаем цельную картину, знаем, какими дополнительными вкладами характеризуется пучок, можем сказать, какую мощность дают все компоненты дозы облучения. Эти знания важны для нас, потому что мы должны быть точно уверены, какие характеристики пучка выдает установка. Но не меньше это важно и врачам при проведении терапии».

На защите роговицы

Новосибирские ученые разрабатывают новый вид лечения приводящих к слепоте заболеваний роговицы глаза с помощью клеточных технологий, сообщили РИА Новости в Новосибирском госуниверситете (НГУ), сотрудник которого входит в состав группы ученых.

"Заболевания роговицы глаза приводят к постепенному ухудшению и потере зрения. Данная патология очень часто затрагивает пациентов молодого трудоспособного возраста. При тяжелых формах заболевания довольно часто применяется трансплантация донорского материала, однако его не хватает. Существует ряд сложностей, связанных с обращением с донорским материалом. В настоящее время большое количество нуждающихся в этом лечении находятся в листе ожидания", — рассказала врач-офтальмолог Медицинского научного центра НГУ и МНТК "Микрохирургия глаза" Кристина Краснер.

Она пояснила, что во время операций по лазерной коррекции зрения методом ReLEx SMILE ученые из стромальной части роговицы здорового глаза — лентикулы — выделили клетки, которые после нескольких манипуляций можно использовать в терапевтических целях, в частности, для лечения больных с поражениями роговицы глаза.

"Удалось нарастить две популяции клеток — фибробластов и кератоцитов — и оценить инвитро их потенциальный терапевтический эффект. Следующим этапом была создана модель помутнения роговицы на животном глазу. Подопытные организмы мы разделили на четыре группы — одной вводили кератоциты, второй — фибробласты, две были контрольными. Выяснилось, что в моделях с введением клеточной суспензии как кератоцитов, так и фибробластов отчетливо прослеживается тенденция к наиболее быстрому восстановлению прозрачности и толщины роговицы. Поэтому ожидаем и прогнозируем подобный эффект и у человека", — добавила Краснер.

Сейчас эксперименты находятся на завершающей стадии — ученые ожидают результатов гистологического исследования, чтобы описать глубинные механизмы, протекающие между клетками и межклеточным веществом, которое тоже может обладать терапевтическим эффектом. Научный проект реализуется при поддержке Российского научного фонда (РНФ), добавили в госуниверситете.

Возможность создания нового вида терапии сложных заболеваний роговицы глаза исследуют специалисты новосибирского филиала МНТК "Микрохирургия глаза" имени академика С. Н. Федорова" совместно с НИИ клинической и экспериментальной лимфологии (филиал Института цитологии и генетики СО РАН).

Научными руководителями проекта стали директор Новосибирского филиала ФГАУ "НМИЦ "МНТК "Микрохирургия глаза" им. акад. С.Н. Федорова" Минздрава России Валерий Черных и заведующая лабораторией клеточных технологий Института клинической и экспериментальной лимфологии Ольга Повещенко.

Страницы

Подписка на АКАДЕМГОРОДОК RSS