Кровь, вместилище человеческой души, важнейший компонент защиты и поддержания нашей жизни с самых древнейших времён использовался в основе ритуалов и мистерий. Одни пытались лечить, другие убивать, использовать во благо, придумывать проклятия и суеверия. До тех пор, пока зарождающаяся наука медицины методами проб и ошибок не установила её истинное значение. Давайте вспомним историю этого становления.

Тёмные времена науки

Одним из виновников начала кровавых экспериментов, или экспериментов с кровью, де факто стал дедушка всей современной медицины – Гиппократ. Его учение о темпераменте человека на несколько тысячелетий подтолкнуло медицину не в том направлении. Основоположник медицины считал, что в организме преобладают 4 вида жидкости, желчь, слизь, кровь и чёрная желчь. И все болезненные состояния, характер человека, напрямую связаны с составом и количеством этих жидкостей. Что в свою очередь, родило целые соревнования, продлившиеся до начала 20го века, на тему как можно исправить состав этих жидкостей, скорректировать содержание внутри человека крови/желчи и тем самым сделать ему лучше.

Вообще история достаточно изобильна на сомнительные случаи и попытки исцелиться, омолодиться, стать красивее и милее за чей-нибудь кровавый счёт. Во времена древнего Египта, за войсками следовали стада баранов, чью кровь давали раненым.

В шестом приключении Одиссея, он даёт выпить пророку Тирессию крови жертвенных животных, чтобы у него вернулся дар речи. В сочинениях Цельса и Плиния встречаются истории о том, что пожилые люди принимали кровь умирающих гладиаторов для получения силы и молодости. Говорят, даже древнегреческий царь Константин, пытался вылечить проказу, принимая кровавые ванны. И это, если не касается более древних примеров, времен и состояния родоплеменных общин и цивилизаций каменного века, где кровь подносили богам, употребляли во всех видах, зачастую вместе с сердцами и другими внутренностями в сыром виде.

Зарождение идей

Идеи замещения и переливания хорошей крови в больного или раненого, или использования животной крови, вместо драгоценной человеческой заиграли в новых багряных красках в 1628 году, когда Уильям Гарвей продемонстрировал и подробно описал детали кровообращения через артерии и вены. Гарвей исследовал около 50 различных видов животных, от маленькой креветки (которые тогда ещё населяли Темзу) до собак и оленей, которые бегали вокруг. Его опыты впервые дали четкое доказательство того, что именно сердце качает кровь в замкнутой системе. Это перевернуло представление о крови, изменив его с вместилища души, на транспортную систему, питавшую органы.

Это небольшое открытие, подобно камню, брошенному в воду, родило новый всплеск идей, которые стали расходиться по всему научному сообществу, и беззаботные энтузиасты принялись испытывать свои теории на самых разных животных. К примеру, если кровь – это транспортная система, почему бы не добавлять лекарства прямо в неё?

В 1656 году Кристофер Рен и Роберт Бойл сделали игру из пера, на другой конец прикрепили мочевой пузырь и ввели в вену собаки опиум, а затем опробовали рвотный оксид сурьмы. Видимо потому, что не смогли понять, какие у четвероного ощущения из-за опия, а рвота она всегда наглядная. Да, да представляете, первый шприц, первый опыт по введению лекарства, и это опиум. Суровые времена зари науки.

Любопытство, разожжённое новым открытием и возможностями по введению лекарств и препаратов было уже не остановить, научные умы, как говориться – «понесло». В 1665 году Ричард Лоуэлл успешно использовал перья, а затем и тонкие серебряные трубки для переливания крови из сонной артерии одной собаки в яремную вену другой. 14 ноября 1666 года, в его дневнике было записано что собака «чувствует себя прекрасно, и операция прошла успешно». В комментариях к опыту ставились вопросы – сможет ли собака после переливания узнать своего хозяина? Как отразиться опыт на её характере? Что в принципе ясно указывает на то, что кровь всё ещё нет-нет, да наделяется индивидуальными и мистическими свойствами.

Закон на стороне животных.

Первым человеком, выполнившим переливание крови от человека к человеку, был французский философ и математик Жан Баптист Денис. Ему удалось перелить кровь овцы умирающему 15 летнему мальчику, а затем и одному из добровольцев.

Оба эти случая в первых переливаниях, как и все дальнейшие, современной наукой, иначе как тяжким убийство называть не приходится. Кровь, безусловно, это транспортная система, основная в нашем организме. При этом одним из её компонентов являются лейкоциты. И если красные кровяные тельца разносят те самые лекарства и полезные вещества по организму, то лейкоциты обороняют нас во время этих процессов. При любом признаке угрозы, несовпадения, или чужеродности – они атакуют всё что в нас попало, запуская нашу иммунную систему. Что на самом деле было с пациентами? Они бы несомненно умерли, если бы доза крови была достаточной. Успех конкретно этих случаев обусловлен малой дозой и высоким авторитетом доктора.

Но энтузиазм доктора продолжал бить ключом, Жан-Батист позднее совершил переливание шведскому барону Густаву Бонде (умер после второго переливания). А позднее несколько переливаний Антуану Маурой (умер на третьем), больного нейросифилисом, нежно обозначенным как «небольшой позор, полученные в краткие часы». Доктор решил, что от сифилиса может вылечить кровь чистого и непорочного телёнка. Но после введения у больного стали прослеживаться острые боли в почках, черная моча, и в итоге летальный исход. За эти эксперименты Жана обвинили в убийстве, но ему удалось оправдаться, так как Антуана, параллельно с этим травила мышьяком его жена, видимо за тот самый «небольшой позор». Однако все эти перипетии вызвали бурное обсуждение в обществе и переливания от животных были запрещены во Франции с 1670 года, до открытия групп крови.

Усилия противников любых переливаний в 17-ом веке, утверждавших что эта техника сама по себе есть зло, противоречащее природе, привели к обратному результату, и в конечном счёте подтолкнули науку вперёд. Критика выявила недостатки процедуры как в технологическом, так и в теоретическом плане. Медики не знали и не понимали ни значение и функции крови, ни причины сепсиса, механизмы иммунологии и свёртывания. Переливания производились зачастую нестерильно. Иглы из перьев и сушеные мочевые пузыри. Техника переливания заключалась в прямом соединении артерии здорового человека и вены больного, путём, трубок, перьев, кишок, эти процедуры были настолько опасны для жизни, что редкие случаи попыток выполнить их были впоследствии описаны как иррациональные (например, в 1792 году была описана попытка лечения бешенства путём инъекций крови ягненка).

Постепенное накопление физиологических и патологических знаний немного изменило перспективу переливания крови. Доктора Роза и Скарпа (в 1788г.) рекомендовали переливание крови в качестве лечения анемии, а в 1796 году Эразм Дарвин (дедушка Чарльза) активно агитировал за переливание крови при раке пищевода и других болезнях, приводящих к недостаточному питанию. Дарвин предположил, что переливание крови может осуществляться через гусиные перья, связанные кусочком куриной кишки. Нет никаких доказательств того, что он сам пытался переливать кровь описанными методами, но для нас это является суровым напоминанием об условиях в которых происходило развитие медицины.

Воскрешения

Учёные Провост и Дюма в 1821 году смогли доказать, что животные, обескровленные до смерти, могут быть воскрешены путем переливания именно крови. Почему именно крови? Потому что на всякий случай проверили сыворотку и подогретую до 38 градусов. Но работает только с кровью. Так же им удалось выяснить что нужна кровь животных именно того же вида. Наблюдения показали, что животное, если ему перелить кровь другого вида временно воскрешает, а смерть наступает в течение пары дней.

Провост и Дюма не пытались переливать кровь людей, поскольку считали, что не обладают необходимыми методами, а доступная им техника является варварской и подвержена бурной критике в обществе. Чем, надо думать, они спали несколько бедняг от мучительной смерти.

В начале 19-го века переливание крови между людьми наконец то становится клинической процедурой. Происходит это благодаря Джеймсу Бланделлу (1790-1877). Джеймс был лектором по физиологии и акушерству в больницах Святого Томаса и Святого Гая. Бланделл был тронут множество смертей, вызванных послеродовым кровотечением. Даже когда кровотечение было остановлено, часто пациенты теряли столько крови, что всё равно медленно умирали в течение последующих 2-4 часов, и никто из медицинского персонала не был в силах им помочь. В таких случаях, утверждал Бланделл – «нужно пробовать операции по переливанию», это бы давало хоть какие-то шансы для женщин.

В своей обширной монографии Джеймс Бланделл описал свои эксперименты на собаках, которые установили, что смерть от кровопотери может быть предотвращена переливанием крови из собаки того же вида, даже если признаки жизни уже не наблюдались. Более того, восстановление жизненных показателей происходило даже в том случае, если объем переливаемой крови составлял лишь часть потерянной (хотя бы 20%). Переливание крови между видами было всё так же безнадёжным. Ещё он писал, что нет разницы в эффективности переливания венозной или артериальной (сейчас к артериальным переливаниям не прибегают от слова «опасно»).

Вместо бренди и портвейна

После его экспериментов на животных Бланделл предпринял маленький шаг в своей больнице и большой прыжок для всего человечества, по попытке переливания крови человека пациенту с тяжелым кровотечением. Он выполнял операцию 11 раз, сначала только в крайнем случае у пациентов, которые были явно безвозвратными. По мере того, как был получен опыт в этой технике, он был успешно использован у серьезно больных, но не умирающих пациентов. Один из таких случаев был описан в журнале The Lancet в 1828 году: Спустя полтора часа после родов женщина потеряла сознание с крайней слабостью, «она была бледной и внешне совершенно обескровлена». Было похоже, что у неё есть внутриматочное кровотечение, о котором врачам не было известно. Выданные ей стимуляторы (бренди и портвейн) не привели к нужному результату. Тогда, храбрец Бланделл перелил женщине 8 унций крови, после чего пациент пришел в себя и ей во всех отношениях стало намного лучше. Позднее пациент полностью выздоровел, а момент переливания описывала как «чувство что жизнь вливается в её тело». Интересно как они описывали действие стимуляторов?

С учетом очевидных трудностей, связанных с поставкой крови путем прямой связи артерии донора с веной реципиента, Бланделл разработал аппарат, который избавил от необходимости вводить иглу в артерию донора. Теперь, можно было собирать венозную кровь в открытые резервуары, откуда она закачивалась шприцем или под действием силы тяжести сама затекала в вену больного («импеллер» Бланделла и «гравитатор»). Представили? Теперь можно просто надрезать или проткнуть вену, поставить ведро или кувшин, протянуть от него шланг и воткнуть в пациента. И это между прочим, большой прогресс в безопасности.

Таким образом, переливание крови стало важной процедурой, оцененной обществом, хотя и используемой только в самом крайнем случае. Имели место быть и смертельные случаи, но реальной проблемой всё ещё была сложность проведения самой процедуры. Если перелить нужно было значительный объем крови, то во избежание свертывания крови, всё ещё необходимо было делать прямое соединение артерия-вена. И это совсем не тот метод, который бы хотел использовать любой здравый доктор, ещё сложнее было убедить донора на ввод в артерию крупной иглы, и ещё сложнее контролировать объем перелитой крови.

"Группа крови на рукаве"

Потребность в переливании крови одного и того же вида, подчеркнутая Бланделлом, была дополнена наблюдением мистера Криля в 1869 г. Забавно что этот человек носит фамилию первых подопытных. Экспериментально доктор выяснил что сыворотка крови животных приводит к разрушению человеческих эритроциты. Позднее Леонард Ландоис более подробно доказал, что сыворотка животных вызывает фактический распад клеток крови человека, что объясняет посттрансфузионную гемоглобинемии и появление черной мочи при ранних переливаниях. Эти эксперименты, наконец-то, установили, что переливание крови животных людям было абсолютно совсем-совсем противопоказано. Что, впрочем, из-за отсутствия доноров, не мешало некоторым докторам продолжать настаивать на дальнейших испытаниях.

Появление иммунологии как дисциплины объясняло причину несовместимости эритроцитов человека с сывороткой животных, поскольку наблюдаемый распад оказался удивительно похожим на взаимодействие бактерий с антителами. Жулье Жан Баптист Винсент Бордет, бельгийский иммунолог, обнаружил, что красные клетки некоторых видов могут генерировать антитела, даже находясь в другой плазме.

Вдохновлённый более ранними работами немецких учёных, в частности Леонарда Ландоиса, Карла Ландштайнера он был заинтригован «биохимической спецификой видов» и считал, что «независимо от различий вида, или видовой схожести, показатели у двух индивидов могут отличаться». В общем он имел в виду, что обнаружил различия в биохимии даже на уровне одного и того же вида.

Смешивая сыворотку и красные клетки разных людей, Карл установил систему группы крови ABO. И, вероятно это было самым большим открытием в области переливаний. Работа Ландштайнера объясняла провал некоторых ранних переливаний, а успехи Бланделла и других объясняла везением.

Методы переливаний

Несмотря на то, что наконец то перед переливанием крови, стали изучать её возможную совместимость. Оставалась проблема свёртываемости. Сгустки крови начинали появляться при контакте крови с любой поверхностью, кроме внутренней оболочки кровеносных сосудов. Таким образом, сгустки, образованные, возможно, в ходе переливания, могут проникать в кровоток и вызывать легочную эмболию и смерть уже по этой причине. По этой причине переливание крови было всё ещё редким и опасным, особенно когда вливания изотонических солевых растворов вошли в европейскую переменчивую моду.

Француз Алексис Карель в 1902 году изобрел способ для соединения артерий животных с венами, который создавал непрерывную эндотелиальную поверхность (эндотелий — это пласт клеток внутри сосудов), которая позволяла крови течь из одного сосуда в другой без образования сгустков. Этот метод был применен на практике в знаменитом случае, который произошел несколько лет спустя, когда Каррель работал научным сотрудником в Институте Рокфеллера. У 5-дневного младенца, страдающего врожденным геморрагическим заболеванием, было носовое и кишечное кровотечение, ребёнок был на пороге смерти. Отец, который был профессором хирургии в Колумбийском университете и знал об экспериментах Карела в анастомозирующих (соединяющихся) кровеносных сосудах кошек и собак и умолял его анастомозировать (соединить) левую радиальную артерию с правой подколенной веной ребенка. Эта операция помогла, цвет ребенка изменился с «белого до розового и, наконец, жизнерадостного красного цвета». Кровотечение прекратилось.

Техника Карелла была не простой, но её смог доработать Криль, используя тщательно изготовленное кольцо, он зажимал сосуд и выворачивал его, затем через кольцо одевался другой сосуд, так, чтобы их внутренние поверхности вошли в контакт. Джордж Криль опубликовал эту работу в 1907 году в книге под названием «Хронике хирургии», заявив, что его статья «основана на 225 экспериментах на животных и 32 клинических случаях».

Антикоагулянты

В начале 1900-х годов интенсивно изучалась профилактика свертывания крови. Некоторая задержка в свертывании была достигнута за счет использования парафиновых восковых сосудов для сбора собираемой крови до момента переливания через шприц. Но было очевидно, что нужно безвредное вещество для добавления в саму кровь. Некоторые экспериментаторы пытались изготавливать выжимку из пиявок, извлекая антикоагулянт - гирудин. Ричард Левисон тестировал гирудин на собаках, неудачно. Тогда он решил испытать небольшое количество гирудина на пациенте, которому потребовалось переливание после лапаротомии для карциномы желудка. Пациент стал синюшным, имел предсердную боль, слабый пульс и боролся за свою жизнь в течение 36 часов. Это эффективно удаляло гирудин в качестве кандидата на звание антикоагулянта. Хотя некоторые работники использовали его для полоскания шприцев и сосудов, используемых при переливании, в надежде, что свертывание может замедляться.

Прорыв произошел с цитратом натрия может. Именно он смог предотвратить свертывание крови, и был относительно нетоксичен. Относительно потому что всё-таки токсичен. 

Эксперименты на животных предупреждали врачей о возможной опасности переливания больших объемов крови, которые хранились в течение длительного периода. Такая кровь, как правило, имеет высокий уровень калия в плазме, так как с течением времени он образуется из красных кровяных клеток. Более того токсические эффекты цитрата и калия усиливают друг друга. Это добавило показания к переливанию свежей крови больным с высоким уровнем калия. Исследования установили оптимальное содержание цитрата, сроков и времени хранения крови. Но за всё это пациенты, экспериментаторы, ученые, друзья человека заплатили кровью в прямом смысле слова.

Что чувствовали подопытные пионеров медицины?

Осложнения в результате переливания крови, несовместимой по группе АВО, характеризуются болями за грудиной, особенно в пояснице, голове. При этом больной беспокоен; отмечаются по­краснение или побледнение лица, снижение артериального дав­ления, учащение пульса, дыхания.

Начинается массивное внутрисосудистое разрушение перели­тых несовместимых эритроцитов естественными агглютинина­ми реципиента с выходом в плазму разрушенных эритроцитов и свободного гемоглобина, обладающих тромбопластической ак­тивностью, с последу­ющими нарушениями центральной гемодинамики и развитием гемотрансфузионного шока.

Начальные клинические признаки гемотрансфузионного шо­ка могут появиться непосредственно во время переливания или вскоре после него и характеризуются кратковременным воз­буждением, болями в груди, животе, пояснице. В дальнейшем постепенно нарастают циркуляторные нарушения, характерные для шокового состояния (тахикардия, гипотония), развивается картина массивного внутрисосудистого гемолиза (гемоглобинемия, гемоглобинурия, билирубинемия) и острое нарушение функции почек и печени. Если шок развивается вовремя опера­тивного вмешательства под общим обезболиванием, то клиниче­скими признаками его могут быть выраженная кровоточивость из операционной раны, стойкая гипотония, а при наличии кате­тера в мочевом пузыре — появление мочи темно-вишневого или черного цвета.

Даже сейчас у 30% таких больных состояние осложняется развитием почечно-печеночной недостаточности, тромбозом сосудов головного мозга и сердца, острыми дыхательными расстройствами. У них остаются на всю жизнь хронические болезни внутренних органов.

Одним из важных условий изучения пучков частиц в ускорителях является возможность влиять на такой параметр, как на эмиттанс (размер занимаемого пространства) этого пучка. Чем меньше размер пучка, тем лучше – от этого зависит производительность коллайдера, а значит, и объем полученной в ходе эксперимента статистики. Одним из путей достижения такого результата является охлаждение пучка частиц, что подразумевает и его уплотнение.

О важности этой задачи говорит тот факт, что Симон ван дер Мер, предложивший в 1975 году один из двух принятых сейчас методов охлаждения – стохастический – был награжден за это Нобелевской премией по физике.

Есть чем гордиться и отечественной науке, поскольку за десять лет до голландца, в 1966 году, новосибирский физик, первый директор ИЯФ СО РАН, академик Герш Будкер предложил свою систему электронного охлаждения. Холодные электроны направляются магнитным полем из электронной пушки в кольцо ускорителя. Здесь они сводятся с горячими ионами, какое-то время движутся по кольцу вместе и за счет столкновений охлаждают ионы. Это позволяет в тысячи раз уменьшить фазовые объемы охлаждаемых пучков.

– Это было удивительное по своей красоте решение, - отмечает один из учеников Герша Ицковича, академик Николай Диканский, чья докторская диссертация также была посвящена этой системе.

Решение оказалось не только красивым, но и весьма востребованным: на сегодняшний день система, придуманная новосибирскими физиками, применяется на двух десятках научных установок, причем, треть из них изготовлена непосредственно в ИЯФ. Не удивительно, что именно в стенах Института ядерной физики было решено проводить международное совещание COOL 2019, которое соберет более шестидесяти специалистов в области электронного охлаждения и ускорительной физики из России, Германии, Китая, Швейцарии, Японии, Англии и США.

Среди тем, включенных в повестку дня совещания -  создание накопителя антипротонов  и супервысоковольтной системы охлаждения для Европейского исследовательского центра ионов и антипротонов (FAIR, Германия), поставка прототипов высоковольтной секции в Институт Гельмгольца в Майнце (HIM, Германия), а также систем электронного охлаждения в Институт современной физики Китайской академии наук для экспериментов в области астрофизики.

Ну и самое интересное для нас - последние разработки ИЯФ СО РАН для мегасайенс проекта NICA, которые позволят повысить самые важные параметры установки. Подробнее о них рассказали участники пресс-конференции, организованной в первый день работы COOL 2019.

NICA (сокращение английского названия Nuclotron-based Ion Collider fAcility) – коллайдер протонов и тяжёлых ионов, строящийся с 2013 года в городе Дубна Московской области. Как отметил советник дирекции по его созданию, член-корр. РАН Игорь Мешков, на сегодня NICA – единственный из отечественных «мегасайнз-объектов», чье строительство близится к финальной стадии. Первый запуск коллайдера должен состояться в следующем году, а проведение на нем экспериментов станет возможным годом позже.

Одна из задач, которую ученые намерены решить с помощью коллайдера – воссоздать и изучить барионную материю, из которой наша Вселенная состояла в первые микросекунды своего существования. Считается, что это поможет понять, как в первые секунды после Большого взрыва во Вселенной образовались протоны и нейтроны. Кроме того, NICA позволит изучить взаимодействия пучков самых разных частиц: от протонов и поляризованных дейтронов – до массивных ионов золота.

Каждый из коллайдеров такого класса является уникальным научно-техническим объектом, и само его создание требует решения не менее уникальных научных и инженерных задач. Что для коллектива ИЯФ, где создается треть физического оборудования для NICA (системы электронного охлаждения, высокочастотные станции, каналы транспортировки и др.) – задача привычная. Ранее здесь создавали столь же уникальное оборудование для Большого адронного коллайдера и других известных установок.

Сейчас в институте работают над системой высоковольтного охлаждения на энергию до 2,5 МэВ.

– Это первая установка электронного охлаждения, которая будет использоваться в основном кольце коллайдера. Работа успешно продвигается, и мы надеемся, что в скором будущем она будет реализована в экспериментах на NICA, – рассказал заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Владимир Борисович Рева.

Всего на коллайдер должно быть поставлено два «охладителя» - до 25 и до 50 кэВ, для бустера и для основного кольца. Общая стоимость оборудования, произведенного новосибирскими физиками, составит порядка 800 млн руб.

Новосибирские физики намерены развивать полученный опыт в дальнейших проектах - от 5 до 8 МэВ, сотрудничая в этом направлении и с зарубежными коллегами, прежде всего, из Института Гельмгольца в Майнце (Германия).

Сергей Исаев

Судьба СКИФ под угрозой со стороны проекта Курчатовского института, считают академики Сибирского отделения РАН. На прошлой неделе общее его собрание выразило свою озабоченность в специальной резолюции. В чем именно эксперты и новосибирские ученые видят риски для megascience-установки, для кого и для чего она предназначена, а также кто и как собирается ее строить — в материале Indicator.Ru.

Источник синхротронного излучения четвертого поколения «СКИФ» («Сибирский кольцевой источник фотонов») — одна из megascience-установок, которые в России планируется создать в ходе нацпроекта «Наука». Он должен быть построен в Новосибирской области к 2024 году как крупный центр коллективного пользования, где исследования под синхротронным излучением будут проводить биологи, химики, геологи, физики, материаловеды.

Синхротронное излучение в устройствах, подобных проектируемому СКИФ, вызывается движением заряженных частиц с релятивистскими (околосветовыми) скоростями по искривленным магнитным полем траекториям. Наиболее важная для исследований в разных дисциплинах составляющая в спектре синхротронного излучения испускается в рентгеновском диапазоне. Это рентгеновское излучение на много порядков — в триллионы раз — ярче, чем то, которое можно получить с помощью традиционной рентгеновской трубки. Синхротронное излучение используют для детального изучения вещества, вплоть до атомарной структуры, в биологических тканях, геологических породах, новых материалах, археологических артефактах и так далее.

Сейчас в России действует всего два центра синхротронного излучения: в национальном исследовательском центре «Курчатовский институт» и в Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН. Но эти установки устарели по ряду важных параметров. Ключевой среди них — эмиттанс, который характеризует занимаемый пучком заряженных частиц объем фазового пространства. Чем ниже этот показатель, тем ярче пучок частиц. Он становится узконаправленным, так что можно изучать образцы в более высоком разрешении и за короткое время. В частности, это создает возможности для исследования быстропротекающих процессов. Специализированную станцию для этих задач предполагается создать на СКИФ. Его запланированный эмиттанс — не более 75 пикометров (одной триллионной метра)/радиан. К примеру, у источника, действующего в Курчатовском институте, эмиттанс выше более чем в тысячу раз — 98 нанометров (одна миллиардная доля метра)/радиан. Это выводит будущий новосибирский источник в число синхротронов четвертого поколения.

Профессор Института лазерных и плазменных технологий МИФИ Алексей Менушенков уверен, что СКИФ будет реальным конкурентом европейским источникам синхротронного излучения, в том числе шведскому источнику четвертого поколения MAX-IV. Это гарантирует его востребованность по крайней мере для ученых СО РАН и других научных организаций Сибири: «Для сибирского региона эта машина решает все проблемы. В то же время для европейской части РФ, включая Москву и Петербург, исследователям дешевле долететь до Европы. Но при налаженной инфраструктуре это не будет решающим препятствием для проведения экспериментов».

Другой профессор МИФИ, научный сотрудник исследовательского центра «Немецкий электронный синхротрон» (DESY) Иван Вартанянц считает, что для выводов о востребованности комплекса пока слишком мало информации: «Многое будет зависеть от того, какие экспериментальные станции, под какие задачи и какого уровня будут построены. И тут, к сожалению, много вопросов, так как такое масштабное строительство не происходит без международного совета наблюдателей, которого пока (у СКИФ, — прим. Indicator.Ru) нет».

Согласно опубликованному в конце июля указу президента «О мерах по развитию синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры в Российской Федерации», источник синхротронного излучения поколения 4+ должен быть создан в Новосибирской области к 2024 году. Помощник директора ИЯФ СО РАН по перспективным проектам и руководитель проектного офиса СКИФ Яков Ракшун называет этот срок ограниченным, но реализуемым. «У наиболее близких (по характеристикам, — прим. Indicator.Ru) зарубежных источников MAX-IV (Швеция) и Sirius (Бразилия) фаза строительства заняла 54 и 46 месяцев, соответственно, то есть 4–4,5 года. При этом стройку синхротрона Sirius останавливали из-за неопределенности бюджета», — рассказывает специалист. Он отмечает, что у проектного офиса есть идеи, как уложиться в срок, оптимизировав последовательность этапов строительства, заранее закупая материалы, производя элементы будущей конструкции как можно ближе к площадке строительства в Новосибирской области. Кроме того, у ИЯФ есть готовые проектные решения, испытанные при строительстве зарубежных источников, которые можно применить и в создании СКИФа.

Однако риск срыва сроков, по мнению новосибирских ученых, все же существует. В публичное пространство первые опасения проникли в конце августа, когда стало известно, что первые 500 млн рублей на создание установки так и не дошли до Новосибирска. Общая стоимость создания СКИФа предварительно оценивается в 37,1 млрд рублей. Строительство планируется начать в 2021 году, а до этого в 2019 и в 2020 году участники проекта должны ежегодно получать из федерального бюджета по полмиллиарда. Однако в 2019 году средства еще не поступали. В Минобрнауки называют задержку финансирования «технической» и уверяют, что она не скажется на сроках реализации проекта.

«Финансирование должно поступить после выхода постановления правительства о федеральной адресной инвестиционной программе», — поясняет Ракшун. Необходимые для этого материалы были направлены в минэкономразвития и минфин, как указано на сайте проекта, еще 6 мая. По словам Ракшуна, задание на проектирование, технико-ценовой аудит проекта и другие важные документы уже согласованы всеми министерствами, но постановление еще не вышло. До сих пор все работы — разработку концептуального проекта инженерно-строительной инфраструктуры СКИФа, технико-ценовой аудит проекта — оплачивали Институт катализа СО РАН (он выполняет функции заказчика проекта) и ИЯФ из своих внебюджетных средств. Точных сумм Ракшун не назвал, но отметил, что речь идет о миллионах рублей.

Руководитель проектного офиса подчеркивает, что новосибирские институты — далеко не единственные организации, вовлеченные в создание СКИФ. Уже более полутора лет над проектом работают научные лаборатории и группы во многих вузах и институтах, например Балтийский федеральный университет им. И. Канта разрабатывает рентгеновскую оптику на средства федеральной целевой программы (выделено более 100 млн руб.), Новосибирский государственный университет открыл программы подготовки специалистов в области синхротронных исследований и т. д. Чтобы сроки не сорвались и подготовленные специально для СКИФ молодые специалисты получили работу в России, необходимо начать инженерные изыскания на выделенном под строительство земельном участке уже в этом году, до того, как установится снежный покров. «Наши люди готовы работать и в непогоду», — сообщил Ракшун. Но платить из своих средств за эти изыскания институты СО РАН, похоже, уже не собираются. Тем более что наряду с задержкой финансирования судьбе СКИФа угрожает, как считают академики Сибирского отделения, еще и альтернативный проект от Курчатовского института, который назначен головной организацией всей федеральной программы развития синхротронных и нейтронных исследований.

Существование такого проекта при отсутствии о нем официальной информации упоминается в резолюции, принятой общим собранием СО РАН. Оперативный комментарий НИЦ о существовании такого проекта Indicator.Ru получить не удалось. Как рассказал Яков Ракшун, на научных мероприятиях обсуждались планы Курчатовского института по созданию источника синхротронного излучения с энергией 6 ГэВ — в два раза больше, чем по проекту СКИФ. Но сам проект научному сообществу представлен не был, и, по мнению Ракшуна, эту идею нельзя считать полноценной альтернативой СКИФ: «Над проектом ЦКП "СКИФ" — источника синхротронного излучения поколения 4+ с энергией 3 ГэВ — около двух лет работает не одна сотня специалистов из научных институтов и вузов. Концепция и физические параметры нашего источника синхротронного излучения оптимальны для методов исследований и научных задач, которые будут решаться с помощью этого уникального для страны инструмента».

Ученые СО РАН и других организаций, вовлеченных в проект СКИФ, отвергают идею строительства синхротрона с более высокой энергией по трем основным причинам. Во-первых, разработанный в Новосибирске проект уже готов к реализации, а резкое изменение плана с трех на шесть ГэВ потребует времени на проектирование, причем и стоимость, и сроки строительства вырастут. Если СКИФ можно построить к 2024 году, сооружение синхротронного источника с энергией в 6 ГэВ потребует от шести лет. Бюджет такого проекта тоже будет как минимум вдвое больше. «Логика очень проста: стоимость строительства ускорительного комплекса приблизительно пропорциональна периметру установки», — поясняет Ракшун. «В случае ЦКП "СКИФ" с энергией 3 ГэВ для достижения минимального эмиттанса достаточно периметра в 476 м, тогда как машине Курчатовского института с энергией 6 ГэВ для выхода на аналогичные параметры потребуется, согласно опубликованным расчетам, периметр в диапазоне 1100–2200 м. Аналогично, ежегодные эксплуатационные расходы на источник 6 ГэВ выше». Во-вторых, как считают в Новосибирске, увеличение энергии не даст никаких значимых преимуществ, большинство исследователей работают с излучением, которое можно получить на энергии 3 ГэВ. И в-третьих, то, что судьба сибирского синхротрона может быть спланирована без участия сибирских ученых, особенно возмущает академиков. По их мнению, специалистов из Сибири недостаточно привлекают к разработке проекта Федеральной научно-технической программы развития синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры на 2019–2027 годы. «Это подрывает основы региональной политики РФ, нарушает принципы связанности и ставит под угрозу научно-технологическое развитие Сибирского региона и России в целом», — цитирует текст резолюции общего собрания СО РАН «Наука в Сибири».

Вице-президент РАН Алексей Хохлов также считает, что синхротрон в Новосибирской области должен строиться по сибирскому проекту. Эксперты, с которыми Indicator.Ru обсуждал этот вопрос, уверены, что противоречие между проектами с разными характеристиками лежит не в научной, а в политической плоскости. «Какое политическое решение будет принято, то и надо будет реализовывать. Опять же, принятию политического решения могла бы помочь независимая международная экспертиза», — отмечает Вартанянц.

Как рассказал Ракшун, общее собрание СО РАН уже направило в РАН свои предложения к разработанному в Минобрнауки проекту федеральной программы развития синхротронных и нейтронных исследований. В подготовке этих дополнений участвовали ведущие специалисты практически всех институтов новосибирского Академгородка, томского и красноярского научных центров. Проект будет внесен в правительство до конца сентября. Когда состоится совет по реализации программы развития синхротронных и нейтронных исследований, пока неизвестно. Новосибирские физики собираются отстаивать на заседании свой вариант, подчеркивает Ракшун: «Наша позиция открыта и хорошо аргументирована. Необходимо выполнить указ президента России Владимира Путина в срок, надежно и качественно. И своевременное строительство ЦКП "СКИФ" гарантирует соблюдение всех этих условий». Но совет, в состав которого указом президента включены вице-премьер Татьяна Голикова, помощник президента Андрей Фурсенко, министр науки и высшего образования Михаил Котюков, представители РАН, научных фондов, промышленности и ряда министерств, лишь только определился с составом и еще не утвердил характеристики синхротрона четвертого поколения. Только после этого его проектирование и строительство — с определенными, а возможно, и переопределенными советом характеристиками — могут быть продолжены.

Екатерина Ерохина

В конце прошлой недели в новосибирском Академпарке прошел XI Сибирский форум «Индустрия информационных систем» (СИИС 2019). Более 400 участников в течение двух дней обсуждали вопросы цифровой экономики и подготовки ИТ-кадров, защиты интеллектуальной собственности и экспорта ИТ-продуктов, информационной безопасности и развития искусственного интеллекта в сфере геоинформационных систем.

Во время церемонии открытия форума один из ярких представителей сибирской математической школы, академик Юрий Ершов справедливо отметил:

– Когда в 2002 году мы проводили первый форум «Индустрия информационных систем», то сама эта индустрия еще только складывалась. Сегодня же она не просто сформировалась, а занимает заметное место в экономике области. И я думаю, что наш форум сыграл в этом немаловажную роль.

Схожую точку зрения высказал и министр цифрового развития и связи Новосибирской области Анатолий Дюбанов:

– ИТ – это отрасль, которая сегодня относится к числу наиболее динамично развивающихся и наполняющих ВВП страны и в то же время, в силу процессов «цифровизации» экономики, она оказывает заметное влияние практически на все другие отрасли. И то, что Новосибирск оказался одним из флагманов развития информационных технологий уже приносит свои дивиденды: обычно, когда говорят о «цифровой экономике» подразумевают какие-то процессы и результаты на федеральном уровне, мы же относимся к числу пока немногих субъектов Федерации, где результаты есть и на региональном уровне. Я говорю и обеспечении интернетом небольших населенных пунктов, и об оптимизации работы различных учреждений и ведомств, и о многом другом.

Программа форума, как обычно, получилась достаточно насыщенной и разносторонней. Мы уже публиковали интервью с модераторами некоторых секций СИИС, в которых те рассказали о темах, предложенных для обсуждения их участникам.

Цифровые технологии как инструмент фантазии

Онлайн-обучение вытесняет традиционных учителей

Список перспективных проектов из Сибири

Кроме того, отдельная секция была посвящена развитию ИТ-инфраструктуры для проекта «Академгородок 2.0» и суперкомпьютерным технологиям. Эта тема была продолжена во время дискуссии «НИИ vs ИИ: Наука и искусственный интеллект», на которой сторонники разных точек зрения обсудили, как будет развиваться искусственный интеллект, сможет ли он заменить человека не только в рутинных операциях, но и в креативной деятельности.

Оргкомитет СИИС-2019, следуя правилу о подкреплении теории практикой, включил в программу мастер-класс о применении технологий DeepLearning в геоинформационных системах.  Его провел эксперт из США – Дмитрий Кудинов. Он является ведущим специалистом направления Data Science компании Esri. На виртуальных машинах были продемонстрированы инструменты для проведения пространственного анализа с помощью искусственного интеллекта. Участники мастер-класса смогли попробовать себя в роли специалистов, обучающих нейронную сеть.

Доброй традицией форума стало то, что практически каждый раз он порождает некие меморандумы или другие документы, которые потом оказывают определенное влияние на развитие отечественной ИТ-отрасли. Даже концепция технопарков, сегодня ставших неотъемлемой деталью российского научно-технического «пейзажа», зародилась на одном из первых форумов. А в этом году, во время торжественного открытия форума было подписано два соглашения о сотрудничестве. Первое - между Общественной палатой Новосибирской области и Министерством цифрового развития и связи НСО – направлено на взаимодействие в области цифровых технологий и информационной безопасности. Второе - между Министерством цифрового развития и связи НСО и АО «Национальный исследовательский институт технологии связи» - касается совместных действий в рамках создания новых цифровых платформ и цифровых сервисов для жителей области.

Ниже представлены арт-объекты, в которых обыгрывается тема ДНК в разных странах мира.

1. Скульптура ДНК, установленная в International Centre for Life, Ньюкасл

Автором ее выступил известный архитектор Чарльз Дженкс (считающийся одним из основателей теории постмодернизма в современной архитектуре, между прочим). Центр занимается популяризацией науки и был открыт в 2000 году. А скульптура - один из многих объектов на территории центра - считается памятником Джеймсу Уотсону, одному из первооткрывателей двойной спирали ДНК.

Из Википедии.

Джеймс Д. Уотсон родился в Чикаго 6 апреля 1928 года. Он был единственным сыном в семье Джин Митчел и Джеймса Д. Уотсона, бизнесмена, английского эмигранта. благодаря отцу, Джеймс был зачарован наблюдениями за жизнью птиц[12]. В возрасте 12 лет Уотсон участвовал в популярной радиовикторине Quiz Kids[en] для интеллектуальных молодых людей[12]. Благодаря либеральной политике президента Чикагского университета Роберта Хатчинса он поступил в университет в возрасте 15 лет. Прочитав книгу Эрвина Шрёдингера «Что такое жизнь с точки зрения физики?», Уотсон изменил свои профессиональные интересы с изучения орнитологии на изучение генетики. В 1947 году получил степень бакалавра зоологии в Чикагском университете. Джеймс Д. Уотсон родился в Чикаго 6 апреля 1928 года. Он был единственным сыном в семье Джин Митчел и Джеймса Д. Уотсона, бизнесмена, английского эмигранта. благодаря отцу, Джеймс был зачарован наблюдениями за жизнью птиц[12]. В возрасте 12 лет Уотсон участвовал в популярной радиовикторине Quiz Kids[en] для интеллектуальных молодых людей. Благодаря либеральной политике президента Чикагского университета Роберта Хатчинса он поступил в университет в возрасте 15 лет. Прочитав книгу Эрвина Шрёдингера «Что такое жизнь с точки зрения физики?», Уотсон изменил свои профессиональные интересы с изучения орнитологии на изучение генетики. В 1947 году получил степень бакалавра зоологии в Чикагском университете. В 1947—1951 годах учился в магистратуре и аспирантуре Индианского университета в Блумингтоне. Под руководством итальянского ученого-рентгенолога Сальвадора Лурии написал диссертацию о воздействии рентгеновских лучей на размножение бактериофагов и стал в 1950 году доктором философии.
В 1951 году поступил в Кавендишскую лабораторию Кембриджского университета, где изучал структуру белков. Там познакомился с физиком Фрэнсисом Криком, который интересовался биологией. Первоначально Уотсон работал в молекулярной биологии под руководством Сальвадора Лурии. Впоследствии Лурия получил Нобелевскую премию 1969 года по физиологии и медицине за работу над экспериментом Лурии-Дельбрюк, которая была связана с характером генетических мутаций. Он работал с другими исследователями над вирусами, которые могут заражать бактерии, а именно бактериофагами. Он и Макс Дельбрюк были лидерами этой новой «Фаговой группы» — важного движения генетиков, занимавшихся применением экспериментальных систем, таких как Drosophila, к генетике микроорганизмов.
В 1952 году Уотсон и Крик стали работать над моделированием структуры ДНК. Используя правила Чаргаффа и рентгенограммы Розалинды Франклин и Мориса Уилкинса, в середине марта 1953 года Уотсон и Крик вывели структуру двойной спирали ДНК[6]. Важным для их открытия были экспериментальные данные, собранные в Королевском колледже Лондона Розалиндой Франклин и Морисом Уилкинсом.
Уотсон и Крик представили свою знаменитую статью в научном журнале Nature (опубликована 25 апреля 1953 года). Брэгг выступил с речью в Медицинской школе больницы Гая в Лондоне в четверг 14 мая 1953 года, в результате чего вышла статья Ритчи Колдера 15 мая 1953 года в лондонской газете «Хроника новостей» под названием «Почему ты это ты. Ближайшая тайна жизни». Позже Брэгг номинировал Крика, Уотсона и Вилкинса на Нобелевскую премию 1962 года по Физиологии и Медицине. Среди них была и Розалинда Франклин, чья фотография 51 доказывала, что ДНК — это молекула с двойной спиралью, а не с тройной как думал Полинг.

2. Мост ДНК (Helix Bridge), Сингапур 

Мост расположен в центре города, возле знаменитого отеля Марина Бэй и его форма фактически копирует спираль ДНК.  Такой выбор был объяснен тем, что мост должен ассоциироваться с обновлением человеческого организма, его гармоничностью и целостностью. Вечером и ночью на мосту можно увидеться две пары букв С и G, A и T, символизирующих основные вещества ДНК (цитозин-гуанин, аденин-тимин).

Над возведением моста трудились архитекторы известных мировых компаний Архитектс 61 (Сингапур), Кокс Архитектура (Австралия), Аруп (совместная компания специалистов со всего мира) — совместный проект которых был признан лучшим из 36 других предложений. Задача при проектировании была очень непростая. Специалистам необходимо было разработать дизайн, который отвечал бы всем требования Комитета фэншуй. Мост должен был получиться обязательно визуально легким, красивым, защищать от ветра и дождя. Помимо этого, конечно же, мост должен быть еще и крепким и выдерживать большую проходимость людей.

На строительство моста было потрачено почти 83 миллиона долларов, что позволило создать уникальный по технологическим характеристикам объект. Общая площадь объекта составила около 1400 квадратных метров, при весе 1700 тонн.

3. Скульптурная группа "Что такое жизнь" (Национальный ботанический сад Ирландии), Дублин

Дублинский ботанический сад занимает внушительную территорию 25 гектаров в самом центре ирландской столицы. «Зелёное сердце Дублина», как любовно называют его местные жители, может похвастать двадцатью тысячами всевозможных растений со всего мира. А еще - некоторыми уникальными арт-объектами. В их числе скульптурная группа "Что такое жизнь", состоящая из памятников ДНК, РНК и некоторым макромолекулам. Создали ее к 60-летию открытия ДНК в 2013 году, а название копирует знаменитую книгу Эрвина Шрёдингера "Что такое жизнь", вышедшую в 1943 году и также посвященную темам наследственности и мутации. Кстати, книга была написана под впечатлением от статьи Николая Тимофеева-Ресовского и Карла Циммера про теорию мишеней и мутации под воздействием радиации. Последние две главы содержат собственные мысли Шрёдингера о природе жизни. В одной из них автор ввёл концепцию отрицательной энтропии (возможно, восходящую ещё к Больцману), которую живые организмы должны получать из окружающего мира, чтобы скомпенсировать рост энтропии, ведущий их к термодинамическому равновесию и, следовательно, смерти[61]. В этом, согласно Шрёдингеру, состоит одно из главных отличий жизни от неживой природы. Вот такая научная "цепочка" получилась.

4. ДНК с цветной глазурью (Музей науки Principe Felipe), Валенсия

В испанской Валенсии есть большой культурный центр City of Arts and Sciences (площадью более 2 кв.км). Своим появлением он обязан губернатору Валенсии Жуану Лерма, который  в 1989 году  принял идею, предложенную Хосе Мария Лопес Пайнро - профессором истории наук университета Валенсии - построить научный музей в парке старого русла реки Турия. Лерма поручил разработать проект музея команде, которая проектировала и строила на подобных пространствах с аналогичными характеристиками в Мюнхене, Канаде и Лондоне. Архитектура музейного комплекса должна быть исключительной.

Возглавил команду архитектор Сантьяго Калатрава. «Город науки» — название, которое автономное правительство присвоило проекту. План включал 370-метровую башню связи, которая была бы на третьем месте в мире; планетарий и музей науки. Общая стоимость работ оценивалась примерно в 25 млрд. песет или около 150 млн евро.

 Калатрава заслужил всемирное признание благодаря своим удивительно смелым и в то же время тщательно просчитанным работам в стиле био-тек. Его творения легко спутать с декорациями к фантастическим фильмам, настолько нереально и футуристично они выглядят. Но что поражает ещё больше, так это ощущение невесомости, которое неизменно возникает, когда находишься в его монументальных строениях. Город наук и искусств удивляет бесконечной способностью развлекать пытливые умы своих посетителей, которые путешествуя по рукотворным просторам, познают различные аспекты науки, техники, природы и искусства.

Одна из частей уникального комплекса - Музей науки Принца Фелипе «Museo de las Ciencias Principe Felipe» (инновационный интерактивный научный центр). Это творение Калатравы принято сравнивать со скелетом большой рыбы, оно напоминает еще не воздвигнутый, лежащий на земле фрагмент огромного готического собора с гигантскими аркбутанами и контрфорсами, в которых заключена главная красота готики по мнению людей, увлеченных конструкциями. Площадь постройки около 40 000 квадратных метров.

На каждом этаже есть целый интерактивный мир, где, например, можно увидеть, как вылупляются цыплята или, как вырабатывается электричество. Вообще, музейные экспозиции подаются в манере, отличающейся от традиционных музейных канонов. Названия коллекций говорят сами за себя: «Холод, холод», «Магия химии», «Ужас пустоты», «Звуки: музыка и природа», «Роботы»…

На четвертом этаже есть группа экспонатов под названием "Лес из хромосом", их задача объяснить строение ДНК. А на первом - расположилась 15-метровая скульптура ДНК из стали и цветной глазури. Здесь же неподалеку качается 34-метровый 170-килограммовый маятник Фуко, один из крупнейших в мире. Его цикл полного оборота составляет 34 часа.

Обилие направлений, изучаемых и освещаемых здесь, просто-таки обязывает с регулярной частотой организовывать в его стенах научно-практические конференции, на которые съезжаются участники со всего мира, что свидетельствует о важности и уровне валенсийского музея.

5. Спиральная скульптура (Институт биофизики Китайской академии наук), Пекин

Институт биофизики входит в Пекинское отделение Китайской академии наук, оно самое крупное и включает 15 институтов (что в два с половиной раза меньше, правда, чем в новосибирском Академгородке). У института есть свой музей, к которому относятся и несколько объектов, расположенных на улице. В частности - та самая Спиральная скульптура.

6. Памятник Морису Уилкинсу, Понгароа, Новая Зеландия

Новозеландский биолог Морис Уилкинс также был одним из соавторов открытия структуры ДНК как и Д. Уотсон (которому поставили памятник в Ньюкасле). Впрочем, это далеко не единственный его вклад в науку - в частности, он усовершенствовал оптические микроскопы и радар - во время Второй мировой войны Уилкинс усовершенствовал радиолокационные завесы в Бирмингеме, затем работал над разделением изотопов в «Проекте Манхэттен» в Калифорнийском университете в Беркли (1944-1945).

Можно сказать, именно Уилкинс сыграл ключевую роль в расшифровке человечеством структуры ДНК, хотя сам он и не сделал правильных выводов, и не получил тот самый «снимок 51», по которому Уотсон и Крик поняли, что главная молекула жизни имеет вид двойной спирали. Именно Уилкинс начал исследование ДНК рентгеновскими методами, именно Уилкинс заинтересовал ДНК Уотсона и Крика (хотя сам Крик убеждал Уилкинса заняться белками), именно он привлек Розалинд Франклин к работе над ДНК (хотя потом именно их отношения были особо натянутыми из-за того, что они сразу не определились, кто из них главный). В конце концов, именно он показал Джеймсу Уотсону рентгеновский «снимок 51», который сделал в мае 1952 года аспирант Франклин Рэймонд Гослинг.

А в последние годы своей жизни - много сделал для понимания роли и механизмов работы РНК. Но памятник на родине (Уилкинс, хоть и проработал почти всю жизнь в Англии, родился на другом краю света - в новозеландском городке Понгороа) ему поставили именно за открытие спирали ДНК.

7. Памятник "Мышь, вяжущая ДНК", Новосибирск

Памятник лабораторной мыши, расположенный в сквере около Института цитологии и генетики (ИЦиГ) Сибирского отделения РАН, был открыт 1 июля 2013 года, открытие приурочили к 120-летию Новосибирска.

Над образом мыши работал новосибирский художник Андрей Харкевич, который создал больше десяти эскизов. «Здесь сочетаются образы лабораторной мыши и ученого, потому что они связаны между собой и служат одному делу. Мышь запечатлена в момент научного открытия. Если всмотреться в её взгляд, можно увидеть, что эта мышка уже что-то придумала. Но вся симфония научного открытия, радость, „эврика!“ ещё не зазвучали», - так описал образ Андрей Харкевич.

А академик Николай Колчанов, возглавлявший тогда институт, сказал, что памятник символизирует благодарность животному за то, что человечество имеет возможность использовать мышей для изучения генов животных, молекулярных и физических механизмов заболеваний, разработки новых лекарств.

8. Памятник Молекуле ДНК, Воронеж

Стела «Слава советской науке» больше известная как памятник «Молекула ДНК» один из самых необычных памятников Воронежа.

История его появления в Воронеже тоже необычная. Первоначально более сорока лет назад монумент "Слава советской науке" был установлен в Зеленограде, как символ Зеленоградского института радиоэлектроники и отрасли электронной промышленности. Но руководству отраслевого министерства памятник пришелся не по вкусу. Зато понравился присутствовавшему на церемонии открытия гендиректору воронежского НПО "Электроника". Тот предложил обменять пямятник на несколько тонн металла. "Сделка" состоялась и памятник переехал в Воронеж.

На смом деле, его структура отличается от молекулы ДНК, поскольку в основе - три вертикальных стержня, а молекула как известно состоит из двух спиралей. Но вскоре к нему прикрепилось народное название - "молекула", которое со временем стало неофициальным "Молекула ДНК". Благодаря чему эта скульптурная композиция также попала в наш небольшой обзор. Памятник горожанам нравится. И, когда в 2010 году его хотели снести, т.к. он требовал ремонта, но жители города «отстояли» необычный монумент.

Среди возможностей для решения проблем загрязнения окружающей среды в Арктическом регионе, которые обсуждались на VII Международном форуме технологического развития «Технопром», важное место занимали разработки, созданные в новосибирском Академгородке.

Участники стратегической сессии «Арктический диалог. Экология и технологии» выделили два основных направления, в которых сегодня не обойтись без современных технологических решений: экологический мониторинг и внедрение разработок в практику предприятий.

Директор Новосибирского института органической химии им. Н. Н. Ворожцова СО РАН доктор физико-математических наук Елена Григорьевна Багрянская рассказала о планах института по мониторингу стойких органических загрязнителей (СОЗ). Эти вещества в течение долгого времени разлагаются в окружающей среде и представляют угрозу для здоровья людей.

НИОХ СО РАН является национальным координационным центром, созданным в целях обмена информацией по выполнению обязательств РФ, предусмотренных Стокгольмской конвенцией о стойких органических загрязнителях, и обладает технологиями для определения даже малых концентраций этих веществ. Мы подготовили проект по мониторингу СОЗ и выявлению первичных источников загрязнения в Мурманской области, в первом чтении он был одобрен, сейчас проходит второе чтение, институт должен пройти комиссию Арктического совета», — рассказала Елена Багрянская.

К стойким загрязнителям относятся пестициды; ядовитые химические вещества, использующиеся при создании трансформаторов, конденсаторов и для других промышленных нужд; а также побочные продукты целлюлозно-бумажного и цементного производства, сжигания мусора, металлургии. Как отметила Елена Багрянская, токсичные химические соединения переносятся на большие расстояния и попадают на территорию Арктики, а низкая температура и отсутствие света зимой способствуют увеличению периода разложения опасных веществ.

«Стойкие органические загрязнители склонны накапливаться в жировых тканях, именно поэтому они особенно опасны для народов Севера, ведь люди там традиционно употребляют в пищу очень много жиров», — подчеркнула Елена Багрянская.

Среди технологий, которые могут успешно использоваться на предприятиях для снижения нагрузки на окружающую среду, — нанопористые углеродные материалы для очистки питьевой воды, стоков, выбросов промышленных и энергетических предприятий, созданные в Институте неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН, и сверхзвуковое воздушно-плазменное напыление функциональных покрытий, разработанное в Институте теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН. «Технология применяется для нанесения специальных покрытий, в том числе для защиты от обледенения. Это упрочняет детали и уменьшает вероятность аварий на производстве, а значит, и экологический ущерб», — рассказал старший научный сотрудник ИТПМ СО РАН кандидат технических наук Виктор Иванович Кузьмин.

Первый день международного технологического форума "Технопром", проходящего в Новосибирске, был посвящен обсуждению интеграции науки и бизнеса, однако его участники не только посещали круглые столы, но и активно налаживали сотрудничество, обмениваясь контактами и подписывая соглашения. Общую атмосферу технологической площадки поддержали самые необычные участники форума - робот-консультант, ставший любимцем гостей, и искусственный интеллект Даша, удостоившийся даже выступления на главном пленарном заседании форума.

Центральным мероприятием форума стала пленарная дискуссия "Наука новой эры: технологии трансформации", обсуждалось место науки в нынешней экономике. Участники дискуссии обсудили опыт работы в научно-технологическом бизнесе, а также ее использование в целях национальных проектов и применение опыта других стран при их реализации.

Полномочный представитель президент РФ в Сибирском федеральном округе Сергей Меняйло, подводя итог обсуждению, сообщил журналистам, что форум будет полезен для налаживания связей между наукой и бизнесом. Кроме того, он подчеркнул, что подобные дискуссии помогают правильно определять цели развития как для страны в целом, так и для регионов с их индивидуальной спецификой в частности. "Форум будет продолжать жить, но мы должны понимать, что с каждым годом мы должны наполнение самого форума делать более прагматичным, преломленным к земле. Не говорить о фундаментальных вещах, а говорить о том, что сегодня жизненно и востребовано", - сказал Меняйло.

Самым необычным участником дискуссии стал искусственный интеллект Даша, разработанный компанией Dasha.AI. Дашу в ходе разговора о российских технологиях запустили прямо со сцены, спросив ее о том, чем заняться участникам "Технопрома".

"У участников очень большой выбор. Предусмотрено более 90 форматов разной тематики, например инновации в медицине, новые технологии в образовании. Ну и, конечно, будут сессии, посвященные искусственному интеллекту. Не знаю, как вы, а я пойду туда", - объявила присутствующим Даша.

Соглашения о сотрудничестве

Помимо участия в круглых столах и дискуссиях, участники форума активно налаживали сотрудничество. В первый день "Технопрома" подписано шесть соглашений. Несколько соглашений подписал на форуме Санкт-Петербургский политехнический университет им. Петра Великого - в их числе соглашения о сотрудничестве с Новосибирским техническим университетом, институтами СО РАН, а также соглашение с ассоциацией "Технет" и Объединенной двигателестроительной корпорацией" (ОДК, входит в Ростех). В рамках последнего соглашения стороны договорились с ОДК об объявлении конкурса на проведение конкурса среди молодых исследователей.

Как уточнил ТАСС заместитель генерального директора - генерального конструктора ОДК Юрий Шмотин, конкурс направлен на поиск молодых конструкторов, разбирающихся в проектировании двигателей с использованием математических моделей. Он пояснил, что сейчас отрасль отечественного двигателестроения нуждается в молодых специалистах и конкурс будет направлен именно на поиск специалистов, которые смогут в будущем создавать "цифровых двойников" двигателей для самолетов и ракет.

Бронежилеты и роботы

Сотрудничество налаживают и участники выставки, которая традиционно проводится вместе с форумом. На ней представлены площадки университетов и научных центров, стенды крупных компаний - "Мегафона", РЖД, "Ростелекома".

"Мы имеем возможность комплексно подходить к решению именно бизнес-задач - и для бизнеса, и для населения, и для государства. У нас есть возможность тесного партнерства и с потребителями оборудования, и с разработчиками программного обеспечения, мы имеем колоссальную инфраструктуру по передаче данных. Поэтому в комплексе партнерских отношений мы можем находить синергию, которая позволяет продвигать решения самого разного класса. Вы видите, что здесь и медицина, и сельское хозяйство, и дорожное хозяйство, и цифровизация производства", - рассказал ТАСС вице-президент, директор макрорегионального филиала "Сибирь" ПАО "Ростелеком" Николай Зенин

На стендах посетители выставки знакомились с детальными миниатюрами корпусов университетов, образцами бронежилетов, протезов и имплантов, изготавливаемых с помощью 3D-печати. Немало на выставке и интерактивных площадок - например, станция мониторинга здоровья, на которой каждый желающий может оценить состояние своего здоровья по веществам, содержащимся в выдохе. В самом центре площадки установлен спорткар, с которым участники форума увлеченно фотографируются. По павильону перемещается робот от компании NovaRobot - он обладает речью, мимикой, умеет жестикулировать и увлеченно общается со всеми гостями.

"Основное назначение робота - работа в банковском зале консультантом. Также он может работать инструктором, преподавателем, может заниматься сканированием документов, приемом платежей - все зависит от конкретной нужды", - рассказал ТАСС представитель компании. Робот может действовать самостоятельно в автономном режиме. Стоимость такого сотрудника - порядка миллиона рублей в базовой комплектации, не предполагающей адаптации его к определенной специфике деятельности.

Одной из главных тем выставки "Технопрома" стали "Умные технологии" - системы управления городом, домами, офисами, ЖКХ. Компания "Россибинвест" представила блоки "умных остановок", которыми планируется оснащать улицы Новосибирска к Чемпионату мира по хоккею 2023 года, компания "Эр-телеком" - умный домофон, системы управления микроклиматом для дома, для офиса - ПО для управление активами и обеспечения безопасности труда.

"У нас есть проект "Инфошкола" - в школах внедряем умную систему, когда одна карточка решает сразу несколько задач: работает как пропуск, как карта для безналичной оплаты обедов в столовой - родителям нужно только пополнять карту", - сообщила ТАСС представитель Сибирского института программных систем (НИПС) и отметила, что система уже используется в одной из школ Иркутской области.

Презентация стартапов

В рамках "Технопрома" прошла и презентация стартапов для промышленности "Demo day Сколково", на которой резиденты Сколково представили проекты, готовые к реализации на предприятиях Новосибирской области. По словам вице-президента фонда "Сколково" Юрия Сапрыкина, с каждым годом все больше крупных промышленных предприятий проявляют заботу о внедрении инноваций для повышения эффективности производства. Диалог компаний в рамках "Demo day Сколково" позволит предприятиям узнать о инновациях в их сфере производства, в то время как инновационный стартап, который увидит конкретные запросы производства, сможет быстрее довести свои разработки до стадии внедрения.

На презентации свои технологии активированных углей для газо- и водоочистки предприятиям химической и добывающей промышленности предложила компания "Сорбенты Кузбасса".

"На сегодняшний день менее 50% активированного угля для очистки газа и воды, необходимого для промышленности, производится в России. Наша компания разработала технологию, которая позволяет производить активированные угли и сопутствующие материалы для предприятий под ключ. Также мы разработали технологию регенерации отработанных углей, которая успешно используется в течение двух лет", - сообщил ТАСС директор компании "Сорбенты Кузбасса" Александр Бервено.

Компания НПО "Ультразвуковые Системы" представила услуги по очистке двигателей и фильтров. "Очищается оборудование с помощью мультизвуковой очистки, когда на объект воздействуют вибрацией различной частоты. Эффект дополняется применением экологически чистых растворителей. Наше оборудование позволяет очищать микропоры загрязненного материала, чего зачастую невозможно достичь другими методами очистки", - сообщил на презентации представитель комапании НПО и добавил, что очищение материала достигает 99%.

Международный форум технологического развития "Технопром" проходит в Новосибирске 18-20 сентября. В 2019 году его главная тема - "Наука новой эры: технологии трансформации". Деловая программа включает более 90 мероприятий. В прошлом году площадки форума посетили почти 8 тыс. человек. В числе организаторов - правительство РФ, правительство Новосибирской области, аппарат полномочного представительства президента РФ в Сибирском федеральном округе и Сибирское отделение Российской академии наук.

Тема развития медицины и системы здравоохранения занимает одно из ключевых мест в повестке VII Международного форума технологического развития «Технопром – 2019». Этим вопросам было посвящено сразу несколько секций в программе форума. В работе одной из них – «Инновации в медицине: современные этапы становления и развития» – принял участие руководитель НИИ экспериментальной и клинической лимфологии (филиал ФИЦ ИЦиГ СО РАН), д.м.н. Андрей Летягин. Мы попросили его рассказать, о чём шла речь на секции, по какому пути идет развитие медицинских инноваций в стране и мире, и какие барьеры мешают этому процессу.

– Участники секции сошлись во мнении, что инновационное развитие системы отечественного здравоохранения сегодня является объективной необходимостью. Обеспечение достойного качества жизни граждан, сохранение их здоровья – это та государственная задача, которую не решить без помощи со стороны науки, причем, как раз, в аспекте разработки и внедрения новых, более эффективных медицинских технологий. Это, скажем так, стратегическая задача. Но на пути к ее решению приходится сталкиваться с разного рода препятствиями. Причем, самого различного характера – это юридические тонкости, организационные и финансовые моменты. Но эти барьеры возникают уже на стадии внедрения нового лекарства, технологии, метода. А начинается все с выбора пути, по которому надо идти.

– А там какие сложности поджидают разработчиков?

– Сложность первая: каким образом, основываясь на предыдущих достижениях науки, создать что-то новое, да еще в условиях ограниченных ресурсов и жесткой мировой конкуренции. Заново «изобретать велосипед», повторяя уже пройденный кем-то путь - плохое решение, поскольку мировое научное сообщество, частью которого является и наша медицинская наука, крайне негативно относится к прямым заимствованиям чьих-то работ. Если же изобретать что-то оригинальное, то сразу сталкиваешься с консерватизмом медицинского сообщества, которое очень настороженно относится к новациям. В принципе, это правильно, поскольку речь идет о жизнях и здоровье пациентов, и не все последствия инновационного лечения могут быть видны в краткосрочной перспективе. Но для самих разработчиков это становится довольно серьезным барьером на пути к внедрению их инновационных решений.

– Говорили на секции о, скажем так, стратегических направлениях развития медицинских инноваций?

– Да, эта тема звучала. По большому счету, таких направлений два. Первое будет интересно молодой части нашего общества. Это относительно здоровые люди, среди которых набирают популярность использование различных медицинских девайсов для дистанционного функционального контроля; биохакинг, который является некой квинтэссенцией систем здорового образа жизни; фитнес-тренажеры, биодобавки и т.п.. Это направление достаточно быстро развивается и оно, в первую очередь, интересно бизнес-сообществу. Поскольку эти инновации приносят очевидную прибыль, они, безусловно, могут быть интересны для инвестиций, в том числе – в рамках частно-государственного партнерства. Некоторые такие разработки были представлены и на этой секции. Но даже самые продвинутые девайсы и системы биохакинга могут лишь замедлить процесс старения организма, но не предотвратить его.

При этом важно помнить, что люди умирают не от старости, а от различных заболеваний, которые сопровождают процесс старения. И второе направление инноваций, как раз, связано с лечением пациентов старшего возраста. Стареем мы все, и в силу этого все когда-либо начинаем нуждаться в качественной медицинской помощи. Но ситуация с инвестициями здесь качественно отличается, поскольку уровень дохода у людей разный, а при заболевании финансовое положение человека обычно прогрессивно ухудшается, и обеспечение лечебного процесса неизбежно становится задачей государства.

При этом технологии пересадки органов, противораковой терапии, установка сердечных клапанов, сосудистых стентов и искусственных суставов, как и лечение осложненных вариантов хронических заболеваний по стоимости весьма существенны. Решение каждой из них потребует огромных финансовых и материальных ресурсов. Поэтому очень важно, чтобы они были потрачены эффективно. В силу этого, скорость и эффективность процесса внедрения инноваций на этом направлении больше зависит не от рыночной конъюнктуры (как в первом случае), а от компетентности административного персонала – сотрудников федерального и регионарных министерств здравоохранения, главных врачей больниц, директоров медико-биологических НИИ, ректоров медицинских институтов и др. Если они компетентны в биомедицинских и биотехнологических инновациях, внедрение которых они администрируют, то это способствует внедрению инноваций, а если нет, то тогда, вольно или невольно, процесс стагнируется. Поэтому обеспечение достаточного уровня профессионализма – одна из задач инновационного развития отечественной системы здравоохранения. Ну и конечно, инновации начинаются с больших чисто научно-медицинских задач, таких как создание новых эффективных методов лечения в онкологии, диабетологии и при других социально значимых заболеваниях. Здесь не обойтись без помощи медико-биологической науки, в том числе – структур РАН, как в разработке инноваций, так и в их экспертной оценке перед внедрением.

Беседа президента ВЭО России профессора Сергея Бодрунова с Александром Сергеевым, президентом Российской академии наук.

Бодрунов:  Эксперты Московского академического экономического форума много говорили о том, что России необходимо выйти на принципиально новый уровень развития. Какие условия нам нужны, чтобы совершить рывок, о котором говорит Президент?

Сергеев: Когда мы говорим о том, как выйти на темпы роста экономики выше среднемировых, то должны понимать, что мир вышел на эти цифры, благодаря умелому внедрению достижений науки. Ведущие экономики развиваются благодаря научно-технологическому прогрессу. Если мы хотим с ними конкурировать, то должны встать на научно-технологические рельсы. Это непросто. Во-первых, потому что мы находимся в фазе заметного технологического отставания. Во-вторых, если говорить о финансировании науки, государство делает что может, в то время как вклад бизнеса очень мал. 70% финансирования науки обеспечивает бюджет, и только 30% – экономика. В развивающих, наукоориентированных экономиках ситуация обратная. Там 70-80% даёт экономика, бизнес, а остальное – государство. Нам надо эту ситуацию изменить. А как это сделать? Мы не можем заставить бизнес инвестировать в науку. Предприниматель понимает, что ему это невыгодно.

Бодрунов:  Да, бизнес видит риски.

Сергеев: Значит, государство должно создать такие условия, чтобы бизнесу было выгодно вкладывать средства в науку, в ее фундаментальную, «поисковую» часть. У нас плохо работает звено так называемых поисковых исследований. Это когда фундаментальная наука предложила какие-то решения, а бизнес их не взял, потому что, чтобы доказать, что конкретно это решение применимо к бизнесу, нужно доработать. И бизнес ждет, не вложит ли государство еще средств? А государство говорит: «А почему я? Я вкладываю в фундаментальные исследования, сколько могу. Недостаточно? Готово добавить, но бизнес должен подключиться». В этой области должен быть достигнут консенсус. Нужна новая конвенция между бизнесом и государством. Потому что пока бизнес занимает выжидательную позицию. Значит, государство должно разделить с ним риски, предоставить какие-то преференции бизнесу. Но с другой стороны, если в результате у нас сложилась цепочка, получился рыночный продукт, то бенефициар, то есть бизнес, должен большую часть прибыли реинвестировать в науку.

Бодрунов:  Согласен. Государство может создать условия.

Сергеев: Второй очень важный момент – многие экономики, которые продемонстрировали выход в режим «самораскручивающегося» развития на научно-технологических рельсах, запустили этот процесс, будучи достаточно богатыми с точки зрения инвестиций. А у нас инвестиций не хватает. Мы находимся в ситуации «давайте развивать науку и технологии, но где взять инвестиции, чтобы бросить их туда?» Мы должны совершить необычный кульбит. Геополитическая ситуация сложная, санкции будут продолжаться, привлечь иностранные инвестиции сложно, поэтому нужно рассчитывать на свои силы. В отсутствии финансового капитала использовать капитал человеческий. Нужны вложения в человеческий капитал, потому что он может заставить нашу экономику крутиться быстрее, этот обратный процесс нужно запустить.

Когда мы говорим, что бизнесу нужно предоставить преференции, чтобы он вкладывал, мы должны еще посмотреть, а насколько результаты наших фундаментальных исследований ему интересны? Это непростой вопрос. Потому что оценка эффективности инвестиций в фундаментальную науку оставляет желать лучшего. Каким образом мы оцениваем это сейчас? По публикациям. Насколько эта публикационная активность реально «стреляет» в экономику? Риторический вопрос. Задача для государственного академического сектора – выстроить правильную систему оценки научной деятельности. «Мы увечили число публикаций в два раза» – это не годится. Нужно дать ответ, насколько то, что мы создаем, интересно и важно. То есть, со стороны экономики мы должны обсуждать государственные меры по предоставлению преференций, а со стороны фундаментальной науки – решать проблему с оценкой эффективности траты средств на госзадания, чтобы результаты были ориентированы на быструю интеграцию в эту цепочку.

Бодрунов:  Александр Михайлович, мы говорим о том, что технологический прогресс задает сегодня основное направление развития мировой экономики, технологический прогресс позволит «вытащить» из стагнации российскую экономику через 10-20 лет. Отсюда возникает вопрос, доверяем ли мы российской науке? На Московском академическом экономическом форуме был проведён такой интерактивный опрос. Мы спросили, способна ли российская наука решить те задачи, которые стоят перед нашей экономикой. Вы знаете, от 50 до 70% участников ответили положительно…

Сергеев: Сергей Дмитриевич, должен признаться, эти результаты меня несколько удивили. Это высокий уровень доверия. Я думаю, это, конечно, аванс отечественной науке. Мы по-прежнему являемся мировыми лидерами в оборонной области, в области ядерных технологий. Эти цепочки существуют и работают. А, значит, если мы правильно организуем деятельность остальных цепочек – от фундаментального знания до рынка – то у нас все получится. Что ж, осталось оправдать оказанное российской науке доверие.

Биоинформатика – одно из самых динамично развивающихся направлений современной науки. И новосибирский Академгородок принимает в этом процессе самое активное участие. Именно здесь, еще в прошлом веке сформировалась одна из ведущих мировых школ математической биологии, из которой впоследствии и «выросла» биоинформатика. С конца 1990-х годов в Новосибирске регулярно проходит мультиконференция «Биоинформатика и системная биология» (BGRS\SB), в работе которой участвуют ученые всего мира.

Ведущим научным учреждением по работам в этом направлении был и остается Институт цитологии и генетики СО РАН, выступивший организатором стратегической секции «Биоинформатика, центры генетических технологий и центры геномных исследований» на VII Международном форуме технологического развития «Технопром – 2019».

– За прошедшие годы биоинформатика стала привычной частью медико-генетических исследований, проводимых сотрудниками нашего центра, сейчас же эта наука стремительно развивается в направлении решения задач селекции и промышленной микробиологии, - рассказал директор ФИЦ ИЦиГ СО РАН, чл.-корр. РАН Алексей Кочетов.

Поэтому именно на этих двух направлениях был сделан упор при формировании программы секции. Они же являются приоритетными в работе национального центра мирового уровня (НЦМУ) «Курчатовский геномный центр», одним из учредителей которого выступает ИЦиГ.

Роль и задачи подобных геномных центров стали второй частью повестки проводимой секции. Напомним, что в рамках Национального проекта «Наука» и ФНТП развития генетических технологий предусмотрена организация нескольких НЦМУ по геномным исследованиям и развернутой сети генетических лабораторий.

– Концентрация ресурсов в этой области должна привести к развитию новых отраслей высокотехнологичной промышленности и одновременно способствовать улучшению состояния окружающей среды и качества жизни населения нашей страны, - подчеркнул Алексей Кочетов.

В работе секции приняли участие руководство Института цитологии и генетики СО РАН, Института математики СО РАН, представители наукоемкого бизнеса – Лусине Хачатрян («Филип Моррис Интернэшнл»), Денис Астафьев («РТКлауд Новосибирск») и другие.

В своих выступлениях докладчики признавали – современные геномные исследования приносят огромные массивы данных, превосходящие, скажем, суммарный траффик ведущих мировых социальных сетей. Обработать эту информацию возможно лишь с использованием биоинформатических методов и систем искусственного интеллекта. Конечно, такая работа требует привлечения заметного объема материально-технических, временных и прочих ресурсов, но все затраты многократно окупаются. Современные геномные технологии позволяют в сжатые сроки создавать породы скота, сорта растений и штаммы микроорганизмов с заданными характеристиками и другие продукты, пользующиеся высоким спросом на мировом рынке.

Модератор секции, научный руководитель ИЦиГ СО РАН, академик Николай Колчанов отметил:

– Биоинформатика возникла на стыке генетики и математики, и очень хорошо, с точки зрения эффективности, то, что в Академгородке одновременно создаются математический и геномный центры мирового уровня, которые будут работать в тесном сотрудничестве.

Впрочем, на этом круг партнеров у нового центра не исчерпывается. ФИЦ ИЦиГ СО РАН создавался для выполнения проектов полного цикла, от фундаментальных исследований до готовой технологии или продукта, напомнил академик. Это создает почву для сотрудничества с Сибирским федеральным научным центром, другими научными центрами и с бизнесом. Сегодня интерес к работе новосибирских ученых проявляет целый ряд крупнейших отечественных компаний. И, конечно же, не обойтись без взаимодействия с вузами, прежде всего – с Новосибирским государственным университетом, создающими кадровый потенциал для нового научного направления.

Пресс-служба ФИЦ ИЦиГ СО РАН