Часть Первая: Тайна ледникового периода

Несмотря на то, что в научном сообществе сохраняется консенсус в отношении глобального потепления, есть и «несогласные». Их точка зрения диаметрально противоположна, и на усиливающиеся тревоги из-за разогрева планеты они дают «успокоительный» ответ: никакого разогрева не будет, поскольку в ближайшее время нас-де ждет закономерная волна похолодания - с последующим вхождением в новую ледниковую эпоху.

Примечательно, что прогнозы насчет грядущего похолодания всегда облачаются в более строгую научную форму. Я бы сказал, для обывателя они выглядят более наукообразно, вызывая у неискушенной аудитории некий благоговейный трепет (примерно так же, как математические формулы действуют на человека, плохо знающего математику). Есть еще один важный момент. Если глобальное потепление принято связывать с антропогенным фактором, а значит, ставить его в прямую зависимость от человеческой деятельности, то похолодание преподносится как некая неизбежность, от воли человека совершенно не зависящая. Дескать, здесь мы имеем дело с сугубо природным процессом, а потому деваться нам некуда. И в качестве весомых аргументов вам предъявят кучу цифр и графиков – без всякой «лирики», без всяких моральных аргументов в стиле «как же мы докатились до жизни такой?».

Сегодня в Сети гуляют изображения графиков, отражающих так называемые «Циклы Миланковича». Их приводят в качестве убедительных доказательств в пользу грядущего похолодания. Напомню, что еще в первой половине прошлого века сербский астрофизик Милутин Миланкович попытался дать ответ на вопрос: каковы причины возникновения ледниковых эпох? Считается, что оледенения на планете случались неоднократно. Отсюда делается вывод, что они возникали естественным путем, в соответствии с неким ритмом. Эту задачу и пытался решить ученый, поставив ледниковые эпохи в зависимость от характера движения Земли по орбите и наклона земной оси. Он указал на основные факторы, влияющие на количество солнечного света, получаемого разными областями нашей планеты, и подкрепил свои догадки соответствующими расчетами.

Миланкович рассудил так, что, если в северных широтах снизятся летние температуры, это приведет к тому, что снег станет всё дольше и дольше задерживаться на поверхности, отражая поступающую от солнца энергию. В результате охлаждение планеты только усилится, а значит, из года в год будет увеличиваться снежный покров, отражая еще больше энергии. Со временем образовавшийся ледник начнет расширяться на юг. И таким образом Земля вступит в ледниковый период. В дальнейшем, когда в северное полушарие начнет поступать больше солнечной энергии, процесс пойдет в обратном направлении.

Интересно, что существует множество способов объяснения природы данного явления. В ряде случаев мы сталкиваемся с прямо противоположными утверждениями. Так, одни исследователи заявляли, будто образованию ледников благоприятствовали очень суровые зимы. Другие, наоборот, считали, что это связано с мягкими зимами. По мнению одних ученых, похолоданию содействовали извержения вулканов. Однако им противоречили те исследователи, которые связывали с вулканической активностью процессы потепления. Точно так же противоречиво трактовалось и влияние солнечной радиации. Если одни полагали, что ее ослабление ведет к оледенению, то другие утверждали обратное. Аналогичным образом трактовалась и связь ледников с процессами орогенеза. Кто-то считал, будто ледники возникают вслед за горообразованием, кто-то, наоборот, рассматривал горообразование как результат оледенения. Такое же противоречие наблюдается и в трактовках влияния теплых течений. Для одних ученых к оледенению ведет изменение пути Гольфстрима, для других именно Гольфстрим, вызывая повышение влажности, содействует росту ледников.

Для современного естествознания подобная разноголосица является курьезом, поскольку отражает подходы к предмету, характерные для науки «до Ньютона». Напомню, что одно из главных методологических правил, сформулированных Ньютоном, - объяснять схожие явления одной причиной. Придумывать же для одного явления десятки причин –  явный анахронизм. В позднем Средневековье «испытатели природы» точно так же плели цепочки умозаключений, выдавая на-гора десятки самых разных «теорий», порой весьма «экзотических». В действительности обилие объяснений лишь указывает на то, что истина по данному вопросу не найдена, особенно в том случае, если из одной причины умудряются выводить противоположные следствия.

Для нашей темы показательно то, что представления о ледниковых эпохах утвердились в геологии после того, как научное сообщество отринуло теорию катастроф, которая по сию пору трактуется в наших энциклопедических изданиях как «реакционная». Со второй половины XIX века любая попытка связать какие-то глобальные изменения с внезапными событиями катастрофического характера воспринималась как моветон. Процессы мысленно растягивались на миллионы лет, и именно такое понимание событий стало считаться «научным».

Разумеется, в той же парадигме развивалась и климатология. Существующие в наше время полярные льды имеют - в понимании ученых - такую же «растянутую» историю, которая совершенно не укладывается в привычные мерки человеческой истории. Именно поэтому наблюдаемое ныне стремительное таяние арктических льдов вызывает беспокойство. По геологическим меркам процесс развивается «слишком быстро». Поэтому ссылка на антропогенный характер изменений хоть как-то снимает возникший казус. Точнее, позволяет ученым сохранять верность своим взглядам на геологическую историю, где всё якобы происходило медленно, плавно и постепенно. И, не вмешайся человек со своей хозяйственной деятельностью, так бы всё продолжалось и дальше. По большому счету, борьба с эмиссией парниковых газов как раз и нацелена на восстановление «геологической нормальности». Однако, учитывая серьезность ситуации с климатом, необходимо пересмотреть устоявшиеся подходы. Или хотя бы дать «право голоса» иным гипотезам и концепциям, которые плохо вписываются (или не вписываются вообще) в униформистскую парадигму.

В позапрошлом веке английский Физик Джон Тиндалл (John Tyndall), внимательно разобрав гипотезы относительно возникновения ледников, указал на то, что исследователи допускают серьезную ошибку, напрямую увязывая данное явление со снижением температуры. По его словам, они упускают из виду то обстоятельство, что расширение ледника демонстрирует одновременное действие двух факторов – тепла и холода. Один лишь холод, по его словам, не приведет к образованию ледника.

Тиндалл даже сделал расчеты, чтобы показать, какое количество тепла необходимо для этого затратить. Согласно его расчетам, для получения одного фунта пара, который в дальнейшем перенесется в полярные широты и выпадет там в виде снега, потребуется столько же энергии, сколько ее хватило бы для того, чтобы довести до точки кипения пять фунтов чугуна. Тиндалл полагал, что, если геологи учтут данный факт, сопоставив гору льда с пятикратно превышающей ее горой чугуна, они получат адекватное представление о высокой температуре, непосредственно предшествовавшей ледниковому периоду и формированию ледникового покрова.

Таким образом, представленные гипотезы, призванные объяснить причины ледниковых эпох, на самом деле ничего толком не объясняют. В случае сильного снижения температуры водоемы просто сковало бы льдом, земля бы промерзла на много метров, но мы не получили бы огромных ледяных массивов на суше. Кстати, о том же писал в свое время американский астрофизик Дональд Менцель (Donald Howard Menzel). По его словам, если возникновение ледников зависит от изменения солнечной радиации, то это, скорее всего, происходит в периоды роста температуры, а не снижения.

Пожалуй, именно это обстоятельство (то есть сочетание двух факторов – тепла и холода) и приводит к упомянутой выше разноголосице среди исследователей, когда появление ледников выводят из прямо противоположных причин. Похоже, мы просто имеем здесь дело с фрагментарной, а не с целостной, оценкой события. Просто одни концентрируют внимание на «финальной стадии» (когда идет конденсация водяного пара и его выпадение в виде снега), другие же подчеркивают «начальную фазу» (когда происходит испарение). Отсюда первые ставят во главу угла холод, вторые обращают внимание на тепло. 

Указанное противоречие снимается только в том случае, если мы сразу принимаем во внимание оба фактора, «синхронное» действие которых должно быть беспрецедентным по своей силе. Однако возможен ли такой вариант в рамках униформистской парадигмы? Одно дело, когда мы рассуждаем о постепенном изменении температуры, и совсем другое, когда выбранная модель предполагает резкий контраст температур, вряд ли наблюдаемый в наше время. В самом деле, какая сила могла испарить огромную массу воды, которая столь же стремительно выпала в виде снега в районе полюсов? Возможно, мы имеем дело с очень неординарными обстоятельствами, которые в академических кругах не принято обсуждать всерьез уже в течение полутора столетий.

И, тем не менее, факты, как говорится, вопиют.

Олег Носков

Продолжение следует

Все предположения о природе Тунгусского метеорита или Тунгусского космического тела (ТКТ), взорвавшегося и упавшего в Восточной Сибири в 1908 г. до сих пор остаются только гипотезами. Ученые Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) совместно с коллегами из Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева (ИГМ СО РАН), Государственного природного заповедника «Тунгусский», Института биофизики СО РАН исследуют следы катастрофы, чтобы восстановить ее сценарий. В последних исследованиях была показана возможность целенаправленного поиска микрочастиц внеземного происхождения с помощью синхротронного излучения (СИ) в датированных методом радиоуглеродного анализа слоях донных отложений. В слоях, датируемых 1908 – 1910 гг., присутствуют индикаторные микроэлементы, позволившие ученым сделать вывод о возможном присутствии в них и космического вещества. Предварительные результаты цикла исследований опубликованы в журнале «Известия Российской академии наук».

«Загадка «Тунгусской катастрофы» беспокоит ученых и общественность. Многие специалисты, принимая участие в экспедициях, не теряют надежду разгадать сценарий катастрофы 1908 г., – рассказывает заместитель директора по научной работе ГПЗ «Тунгусский», кандидат биологический наук Артур Мейдус. – Этого метеорита, как материального тела, нет, но есть сохранившиеся до сегодняшнего дня следы очень сильного взрыва и его последствий – их анализом и занимаются исследователи. Современные научные методы позволили продвинуться далеко вперед».

По словам Артура Мейдуса, один из способов – реконструкция события на основе анализа донных отложений глубоких озер, например, озера Заповедное. «Данное озеро, хоть и находится за пределами территории, пострадавшей в 1908 г., представляет большой интерес. Оно глубокое, и илистые отложения, накопившиеся в нем, не перемешиваются, а оседают и хранят информацию прошлых лет. Среди этой информации – история непрерывных климатических изменений и катастрофических событий. Весенне-осенние сточные воды и сама река Лакура принесли в это озеро следы «Тунгусской катастрофы», так как событие сопровождалось масштабными пожарами, выбросом в атмосферу частиц материи как земного, так и космического происхождения», – поясняет Артур Мейдус.

Возможность целенаправленного поиска микрочастиц внеземного происхождения в датированных слоях донных отложений показали эксперименты с применением современных методов микроанализа, таких как рентгенофлуоресцентный анализ с использованием СИ (сканирующий микро-РФА-СИ). Специалисты отработали данную методику на примере донных отложений озера Заповедное, выявили слой, датируемый 1908 – 1910 гг., микрочастицы и вкрапления размером менее 10 микрон, по некоторым особенностям своего состава схожие скорее с внеземным веществом, нежели с веществом земного происхождения.

«Согласно современным моделям, взрыв Тунгусского объекта произошел на высоте около 8– 10 км. Волна в эпицентре, идущая вертикально вниз, просто обрезала ветки деревьев, оставив нетронутыми стволы, а распространявшаяся в стороны положила лес на территории в 2000 квадратных километров, – рассказывает старший научный сотрудник Лаборатории литогеодинамики осадочных бассейнов ИГМ СО РАН, кандидат геолого-минералогических наук Андрей Дарьин. Деревья вывернуло с корнем, и уже весной следующего года произошел смыв терригенного вещества в озера, где оно и осело толстым слоем. В пробах донных отложений озера Заповедное мы обнаружили четко-выраженный светлый слой, состав которого (повышенное содержание калия, титана, рубидия, иттрия и циркония) позволяет связать его с последствиями взрыва ТКТ. Таким образом, мы знаем в каком слое донных отложений могут содержаться частицы внеземного вещества. Критерии поиска, то есть набор элементов, которые являются индикаторными, мы определили в более ранних работах с образцами Челябинского и Сихотэ-Алинского метеоритов. Следующий шаг предполагает поиск микрочастиц необычного элементного состава с использованием синхротронного излучения. Теперь мы знаем, где их искать – если вещество внеземного происхождения есть на изучаемой территории, то оно будет сконцентрировано внутри слоя 1908 – 1910 гг.»

«Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) – неразрушающий метод изучения элементного состава. По положению пика на шкале энергий мы определяем химический элемент, а по интенсивности пика – содержание элемента в образце. РФА с возбуждением синхротронным излучением позволяет исследовать содержание элементов с относительными концентрациями от единиц процентов до миллионных долей, в зависимости от конкретного химического элемента в геологических образцах и поглощающей матрицей основного состава», – объясняет младший научный сотрудник ИЯФ СО РАН Федор Дарьин. – Использование поликапиллярной рентгеновской оптики позволяет уменьшить пространственное разрешение до областей с поперечным размером порядка 10 мкм. Изучаемый нами совместно с геологами слой выделяется на фоне темноокрашенных глин с тонкой слоистостью белым цветом и толщиной 5–8 мм. Такой большой слой отложился из-за повышенного сброса материала в озеро. Внутри именно этой области могут быть частицы внеземного происхождения».

Эксперименты по изучению донных отложений методом РФА с использованием синхротронного излучения проходили на станции «Локальный и сканирующий рентгенофлуоресцентный элементный анализ» Центра коллективного пользования «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения» (ЦКП «СЦСТИ») ИЯФ СО РАН. Одной из важных частей нового эксперимента является настройка оборудования на экспериментальной станции.

«Предварительная настройка станции, юстировка блока поликапиллярных линз для нового эксперимента может занимать два-три дня, – рассказывает младший научный сотрудник ИЯФ СО РАН Дмитрий Сороколетов. – Автоматизация работы блоков с поликапиллярной оптикой и сканерами проводилась мною ранее, в том числе была добавлена поддержка нового, используемого на станции, оборудования непосредственно перед проведением экспериментов. Мы очень тщательно готовимся к экспериментам, ведь если оптику настроить неправильно, то появятся различные эффекты, такие как асимметрия, «хвост», удвоенные артефакты, портящие нам картинку».

В проекте «Анализ устойчивости биоразнообразия на территории ГПЗ «Тунгусский»», в рамках которого проходят данные исследования, участвуют институты СО РАН и университеты Красноярска, чешские и итальянские университеты и научно-исследовательские институты. Стоит отметить, что задача проекта намного шире. Одна из главных целей – создание прогнозов будущих климатических изменений на территории России.

«Для прогнозов будущих климатических изменений важно знать циклические закономерности изменений температуры и влажности, которые не зависят от деятельности человека, – поясняет ведущий научный сотрудник Института биофизики СО РАН, доктор биологических наук Денис Рогозин. – Эти циклы можно выявить только с помощью реконструкции палеоклимата, то есть «расшифровки» палеоархивов. Такими архивами являются озерные отложения. Реконструкции климата сделаны по разным регионам Сибири, но озеро Заповедное находится в центре огромной территории, почти совсем неизученной с этой точки зрения. Реконструкция климата по данному озеру позволит заполнить более равномерно климатическую карту прошлого Сибири».

ЦКП «СЦСТИ» специализируется на фундаментальных и прикладных работах, связанных с использованием пучков синхротронного и терагерцового излучения, на разработке и создании экспериментальной аппаратуры и оборудования для таких работ, на разработке и создании специализированных источников синхротронного и терагерцового излучения. Ежегодно в Центре работают десятки российских и зарубежных организаций.

Сотрудник лаборатории гибридных материалов для электрохимических накопителей энергии и студентка магистерской программы «Химическое материаловедение» Факультета естественных наук НГУ Анна Юрченкова в коллаборации с сотрудниками лаборатории физикохимии наноматериалов Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН разработала нанокомпозитный материал на основе полипиррола и бумаги из углеродных нанотрубок для электродов суперконденсаторов. Результаты работы были опубликованы в высокорейтинговом электрохимическом журнале Electrochimica Acta.

Разработка материалов для таких электрохимических приложений, как суперконденсаторы и литий-ионные аккумуляторы, на сегодняшний день одна из наиболее важных технологических задач во всем мире. Большой интерес к углеродным и композиционным наноматериалам объясняется их уникальными морфологическими свойствами и высокой энергоемкостью.

– К сожалению, эффективность таких материалов до сих пор трудно предсказать теоретически из-за сложности композиционных наноструктур и синергии отдельных компонентов. Понимание того, как компоненты материала влияют на физические свойства, морфологию поверхности и функциональный состав композита, позволяет не только развивать представления об электрохимических характеристиках таких материалов, но и определять вклад отдельных процессов в общую емкость материалов. При этом не только электрохимический, но и материаловедческий подход крайне важен при проведении исследований подобного рода, поскольку без детального изучения состава и электронного строения материалов невозможно проводить электрохимические исследования на высоком уровне, — рассказала Анна Юрченкова.

Работа студентки включает как физико-химические аспекты, так и материаловедческие, и выполнена при финансовой поддержке гос. задания НГУ

Совсем недавно мы узнали-таки правду о «трудном детстве» эко-активистки Греты Тюнберг. Об этом поведала ее мать – оперная певица Малена Эрнман, - посвятившая своей дочери целую книгу. Оказывается, ребенку еще в 11 лет был диагностирован синдром Аспергера и обсессивно-компульсивное расстройство. Девочка совсем не разговаривала и за день съедала всего лишь горсть риса. Из этого состояния она вышла после того, как посмотрела телерепортаж о загрязнении океана синтетическими отходами. Репортаж якобы вызвал у нее бурные эмоциональные переживания. Так, собственно, Грета вернулась к реальности и обрела для себя смысл жизни – бороться за спасение планеты.

Если бы эта книга была написана в Средние века, она имела бы шанс войти в цикл агиографической литературы, поскольку биография девочки представлена в ней прямо в духе известных житий святых. Будущие христианские подвижники и страстотерпцы, как известно, с раннего детства отличались какими-то отклонениями, часто болели или замыкались в себе. И лишь после неожиданного вмешательства высших сил они неожиданно выходили на тропу подвижничества.

В этом смысле история с Гретой весьма поучительна. То, что из нее попытались сделать икону экологического движения, совершенно понятно. Но суть проблемы в том, что она превращается в самый настоящий КУЛЬТОВЫЙ ОБЪЕКТ – в буквальном смысле. И похоже на то, что делается это намеренно, с полным пониманием реальных последствий столь агрессивного пиара. В данном случае у нас нет желания браться за разоблачения чьих-то хитроумных замыслов. Однако мы вынуждены констатировать печальный факт: тема климатических изменений окончательно вышла из академических рамок и уже развивается в совершенно иной логике, не имеющей к науке и к научному пониманию проблемы глобального потепления ни малейшего отношения.

Напомним, что еще в 1970-е годы обсуждение вопросов, связанных с изменением климата, было прерогативой ученых. По этому поводу организовывались международные конференции и семинары, издавались сборники научных отчетов, писались монографии. Но затем, к началу 1980-х, тему подхватили политики. С тех пор науки становилось в ней всё меньше и меньше, а политической ангажированности – все больше и больше. С выходом на сцену Греты Тунберг наметился новый тренд: в политику стали проникать отчетливые религиозные мотивы. Теперь у этой религии появилась своя «святая». Показательно, что к участникам Всемирного экономического форума в Давосе она обратилась со словами: «Я хочу, чтобы вы тоже почувствовали тот страх, который я чувствую каждый день». Согласимся, что послания в подобном стиле могут адресовать общественности только «святые» (или блаженные – кому как угодно).

Таким образом, интеллектуальная составляющая проблемы климатических изменений для нового поколения эко-активистов совершенно отброшена. Пример «святой» Греты показывает, что борьба за спасение планеты уже не требует рациональных обоснований. Необходимо прислушиваться к сердцу, к совести. К здравому смыслу – совсем не обязательно. Конечно, это рассчитано не на глупцов. Скорее, это рассчитано на подрастающее поколение, на детей... Не удивительно, что в свои 15 лет Грете удалось вызвать молодежные протесты по всему миру, в результате чего она была названа «человеком года» и номинирована на Нобелевскую премию. Причем, сторонники борьбы с глобальным потеплением совсем не скрывают того, что их «святая» мобилизует общественность не благодаря аргументам, а благодаря своей «привлекательной» молодой внешности.

Однако противники эко-активизма решили сделать ответный ход, раскрутив в противовес Грете Тунберг собственную «звезду» с привлекательной молодой внешностью - девятнадцатилетнюю немку Наоми Сейбт.  Как пишет Washington Post, за этой дамой, выступающей против «климатического алармизма», якобы «торчат уши» администрации Трампа. Как мы знаем, Трамп защищает интересы американских компаний, связанных с добычей ископаемого топлива. Он уже успел печально «прославиться» своими скептическими замечаниями насчет глобального потепления, и в этом смысле нынешний американский президент выступает в одной связке с такой известной интеллектуальной структурой, как Институт Хартленд - аналитическим центром консервативной направленности, находящимся недалеко от Чикаго.

Напомним, что данную организацию уже неоднократно уличали в работе на интересы представителей нефтяного бизнеса. Исходящая отсюда риторика отчетливо совпадает с позицией действующей президентской администрации, с которой некоторые сотрудники аналитического центра связаны напрямую. По утверждению WP, именно Институт Хартленд, давно уже пытающийся разрушить научный консенсус относительно антропогенной природы климатических изменений, нанял Наоми Сейбт в качестве «молодого лица» своей организации.

Отметим, что новоявленная «Анти-Грета» выступает совершенно в другом амплуа. «Я не хочу, чтобы вы паниковали. Я хочу, чтобы вы думали» - с такими словами она обращается к своей аудитории. У себя на родине Наоми зарекомендовала себя как противница чрезмерно «либеральной» иммиграционной политики. Поэтому не удивительно, что активизация левых эко-активистов вызвала с ее стороны аналогичный скепсис. По ее же словам, ежедневные акции движения «Пятницы ради будущего» (вдохновленного «святой» Гретой), побудили ее занять критическую позиции в отношении современной климатологии. Эко-активисты вызывают у нее негативную реакцию, поскольку их действия продиктованы лишь одними эмоциями. Наоми не отрицает глобального потепления, однако она полагает, что опасность здесь сильно преувеличена.

WP задается вопросом: с какой целью администрация Трампа поддерживает гражданку Германии, выступающую с критических позиций в адрес политики немецкого правительства? Возможно, как раз потому, что Берлин является сегодня флагманом борьбы за декарбонизацию экономики. Не исключено, что в Вашингтоне этот пример считают слишком заразительным для других стран. Мало того, Германия оказывает давление на соседей, призывая их к ограничению выбросов углекислого газа. Институт Хартленд пытается противодействовать этой тенденции, якобы тайком получая финансирование от заинтересованных лиц. Поэтому Наоми Сейбт быстро привлекла к себе их внимание, и теперь используется американцами в качестве «булыжника» против руководства собственной страны.

Интересно, что Наоми не считает правильным называть ее «Анти-Гретой». По ее словам, это бы означало, что и она является такой же внушаемой марионеткой, как и шведская «святая». Казалось бы, у нас есть основание говорить о появлении голоса разума в дискуссии о климате. Однако можем ли мы надеяться на то, что этот разум восторжествует? Чтобы понять соотношение сил, приведем самый красноречивый факт: аудитория Наоми на YouTube насчитывает не более 50 тысяч человек, тогда как «святая» Грета имеет уже миллионы подписчиков.

По моему глубокому убеждению, контратака со стороны американских правых против «климатического алармизма» рискует рано или поздно захлебнуться. Наоми Сейбт – не самое эффективное оружие в борьбе с массовой истерией, принимающей черты религиозного фанатизма. История показывает нам достаточно примеров, когда умиротворенные интеллектуалы вчистую проигрывали эксцентричным религиозным проповедникам. Дело в том, что в таких баталиях главным оружием выступают не ум и не знания, а искренность и непоколебимая вера в свою правоту. К сожалению, кураторы немецкой активистки сами прячут скелеты в шкафу, не раскрывая подлинных мотивов своей борьбы «за правду». Такая шаткая позиция становится очень уязвимой для критики. Сегодня это как раз происходит и с Институтом Хартленд, и с администрацией Трампа, уже обвиненными в потакании «капиталистам», ради прибыли обрекающим планету на гибель. И как бы мы ни относились к фанатизму, все же приходится признать, что в обвинительных словах «святой» Греты есть некоторая доля правды. Хотим мы того или нет, но погоня добывающих компаний за прибылью не проходит для экологии бесследно. И потому позиция эко-активистов – даже при всей ее истеричности – кажется беспроигрышной. Остается лишь сожалеть о том, что в эти политические разборки оказались втянутыми дети.

 Константин Шабанов

Инженеры Новосибирского государственного технического университета (НГТУ) совместно с коллегами с кафедры химии вуза разработали систему автономной самоуправляемой системы водоочистки, которую можно применять для очистки сточных вод пищевых предприятий, а также на фермах по разведению рыбы и морепродуктов. Об этом сообщил ТАСС один из разработчиков системы Артем Жуков.

Промышленный способ очистки сточных вод обычно организуется путем добавления в жидкость оксида железа, взбалтывания и последующего отстаивания жидкости. Образовавшиеся ионы железа способствуют образованию хлопьев из загрязняющих поверхностно-активных веществ и очищению воды. Технология новосибирских ученых полностью автоматическая и включает фильтр, выполненный с использованием железа, который пропускает сточные воды через себя, очищая их. Этот способ быстрее и не требует наличия дополнительного оборудования.

"Мы разработали технологию очистки сточных вод от поверхностно-активных веществ. Технология была запатентована буквально на днях, она апробирована в лаборатории. Испытания показывают хорошие результаты: мы добиваемся стабильного качества отчистки", - сообщил Жуков, пояснив, что технология может применяться для очистки сточных вод пищевых предприятий, а также на фермах по разведению рыбы и морепродуктов.

Разработка системы водоочистки велась сотрудниками предприятия ООО "Сибирские водные технологии", созданного на базе НГТУ. Она представляет собой комплекс из датчиков, контроллера и устройств водоочистки, объеденных для работы под управлением специализированного программного обеспечения. На данный момент, система "умной" водоочистки модульно применяется даже за пределами России. У предприятия был опыт контрактов с фабрикой во Вьетнаме, где система внедрялась на плантациях по выращиванию креветок.

Также оборудование действует на лососевых фермах в Краснодарском крае, для очистки воды в ТЭЦ Бийска (Алтайский край) и пищевых предприятиях Тюменской области. В будущем разработчики планируют привлечь инвесторов для того, чтобы применять технологию на крупных промышленных объектах.

Когда мы говорим про освоение арктических территорий, то, прежде всего, всплывают темы развития транспортной инфраструктуры (от возрождения Севморпути до проектов в области малой авиации) и новых технологий добычи полезных ископаемых. На слуху также вопросы сохранения экологического равновесия в этом регионе и происходящих там климатических сдвигов. Реже вспоминают про влияние северных условий на организм человека и развитие полярной медицины как самостоятельного направления. Восполнить этот пробел помог академик РАН Михаил Воевода, рассказом о публичной лекции которого мы завершаем наш цикл репортажей с мероприятий, посвященных празднованию Дня науки в этом году.

Тема эта становится все более актуальной по мере роста интереса мировых держав (даже таких далеких от Полярного круга как Китай) к освоению территорий, примыкающих к Северному Ледовитому океану. Антарктида тоже не остается без внимания, но на ее территории пока реализуются преимущественно научно-исследовательские и туристические проекты.

Для нашей же страны развитие полярной медицины еще важнее. Во-первых, значительная часть территории России приходится на арктическую и субарктическую зоны. А во-вторых, на этих территориях, проживает два с половиной миллиона человек. И в этом отношении Россия является уникальной страной, для сравнения в арктических районах Канады проживает сто пятьдесят тысяч человек. Население штата Аляска – около семисот тысяч, но две трети из них живут на Тихоокеанском побережье, где климатические условия значительно мягче «арктических стандартов».

В России же ситуация обратная: по ряду параметров (длительное воздействие низких температур, недостаток солнечного света и др.) Сибирь весьма близка к Заполярью. А это означает, что около тридцати миллионов наших сограждан попадают в сферу внимания арктической медицины, которую, в таком случае, правильнее называть «северной».

Поэтому вполне логично, что развитие этого направления медицинской науки в СССР началось еще в 1970-е годы. И за прошедшие десятилетия наша наука накопила обширные данные о специфических факторах влияния на состояние здоровья людей в сибирских и арктических регионах.

Надо понимать, что эти факторы и степень их влияния – величины не застывшие, одни со временем уменьшаются. Но зато появляются другие. Например, дефицит витаминов определенных микроэлементов в рационе, вместе со скудным набором «продуктовой корзины» за последние десятилетия заметно снизились. За счет завоза продовольствия с «большой земли».

К число новых факторов можно отнести социально-экономические перемены в жизни народов Севера. Традиционный уклад ломается, идут процессы ассимиляции с пришлым населением. И все это сводит на нет адаптационные механизмы, сформировавшиеся в этих популяциях за тысячи лет жизни в экстремальных условиях. В результате, эти этносы становятся восприимчивыми к «болезням цивилизации» (сахарный диабет, гипертония и ряд других), которые ранее для них были нехарактерны.

А вот большая часть климатических факторов, и прежде всего, длительное воздействие низких температур на организм, несмотря на обещанное глобальное потепление, сколь-нибудь существенно не изменилось. Зато в понимании того, как это работает наша наука продвинулась достаточно далеко. Известно, что в коже существует целая система разных маркеров, каждый из которых реагирует на свой диапазон температур и запускает сложную систему адаптационного ответа организма.

Так же неизменным негативным фактором остаются значительные сезонные изменения фотопериодики – полярная ночь и полярное лето. Их влияние нельзя недооценивать: сегодня уже официально признано, что для людей, работающих «вахтовым методом», именно эти регулярные кардинальные изменения режима дня и ночи становятся одним из факторов риска развития онкологии.

Отслеживать динамику влияния разных факторов риска, их взаимодействие между собой и делать на основе анализа корректные прогнозы вместе с рекомендациями по улучшению ситуации – очень сложный комплекс задач. А вот ресурсы, которыми наука располагает для их решения, явно недостаточны. До сих пор во-многому удавалось выезжать на том уникальном багаже знаний, что накоплен за полвека работы. А также на том, что в последние десятилетия население арктических территорий, да и, честно говоря, Сибири, не росло, а скорее, наоборот, сокращалось.

Но сейчас, когда Арктика становится «перспективной территорией», ее дальнейшее освоение и заселение новыми жителями настоятельно требует, помимо прочего, вложений в арктическую медицину. Стандарты качества жизни, в сравнении с первой половинной прошлого века (когда была первая массовая волна освоения Арктики) заметно выросли. Изменились и подходы к привлечению рабочей силы на арктические проекты, осуществлять их руками военнослужащих, заключенных и комсомольцев-энтузиастов сегодня фактически нереально.

Еще один важный барьер, который надо преодолеть в этой научной дисциплине – это переход от фундаментальной науки к широкому внедрению ее плодов в практическую деятельность. Красноречивый пример – особенности рациона, который требуется человеку в условиях Заполярья первыми (и, возможно, наиболее глубоко) изучили наши ученые. Но в России по-прежнему действуют единые стандарты здорового питания, что на юге Краснодарского края, что на севере Красноярского. А вот в Скандинавии, используя в том числе и наши наработки, выработали свои правила, скорректировав стандарты Евросоюза с учетом климатических особенностей своих стран. Почему у нас не проделать такую же работу, вопрос уже не к ученым.

Впрочем, есть и положительные примеры, один из которых академик Воевода привел в своей лекции. Несколько лет назад новосибирские разработчики (НПО «Биотест») представили на рынок свой продукт – экспресс-тест «КардиоБСЖК». Эта система предназначена для ранней диагностики острого инфаркта миокарда, особенно в первые шесть часов от начала клинических проявлений. Тест довольно прост в применении, отличается высокой точностью и стоит намного дешевле зарубежных диагностических систем. «КардиоБСЖК» прошел ряд испытаний в трех сибирских регионах – в Кемеровской, Новосибирской областях и Красноярском крае и показал на них удовлетворительные результаты.

А сейчас его хотят внедрить в систему здравоохранения на Крайнем Севере. Особенностью этих регионов является разбросанность населенных пунктов. Многие из них очень малочисленны и не всегда имеют собственный ФАП (фельдшерско-акушерский пункт). В итоге, местной «скорой помощи» часто приходится лететь к пациенту не одну сотню километров на вертолете. Очевидно, что это недешево, санавиация располагает ограниченным парком и часто встает вопрос о верном выборе приоритетных вызовов.

Здесь и поможет экспресс-тест. Провести с его помощью анализ можно даже без помощи медработника, достаточно капли крови из пальца пациента. Результат можно сообщить по телефону. И врачи будут понимать, что у данного человека действительно развивается инфаркт, а значит, нужна срочная помощь. Сейчас идет разработка мобильного приложения к системе, которое можно будет установить на телефон, чтобы пересылать врачам более полную и точную информацию о работе сердца пациента.

В завершении выступления, Михаил Иванович напомнил, что наука должна ставить перед собой не только сиюминутные задачи, но и создавать задел на отдаленное будущее. Это, в полной мере, относится и к полярной медицине. Люди уже давно мечтают об освоении других планет Солнечной системы. Очевидно, что на первых этапах нам придется столкнуться с условиями, далекими от привычных. И знание того, как наш организм умеет приспосабливаться к экстремальной ситуации, давать ответ на стресс, какова должна быть стратегия здравоохранения в этой ситуации - будут очень востребованы. Поэтому, заключил он, мы вполне можем рассматривать освоение Арктики как полигон будущего освоения Марса и других планет. 

Сергей Исаев

В новосибирском Академгородке прошел круглый стол «Математическая логика: современное состояние и перспективы», приуроченный к Всемирному дню логики. В рамках круглого стола сибирские математики обсудили современные проблемах математической логики и теории вычислимости.

В ноябре 2019 года Генеральная конференция ЮНЕСКО провозгласила 14 января 2020-го Всемирным днем логики — дата выбрана как дань уважения памяти математиков Курта Гёделя (14 января 1906—1978 гг.) и Альфреда Тарского (род. 14 января 1901 года).

«Начиная с древних времён логика возникает из потребностей жизни — в частности, из юридических проблем и проблем обоснованности построения научных знаний. В этой связи логика важна как в университетском, так и школьном образования. Если говорить о последнем, то логика была включена в курс еще в гимназиях в Российской империи. В советское время вместо логической программы образования фундаментальную роль играла программа по геометрии, где вводились элементы доказательства на основе евклидовой геометрии. Она вырабатывала навыки точного проведения логических рассуждений, которые являются элементом общей культуры, — рассказал директор Института математики им. С. Л. Соболева СО РАН академик Сергей Савостьянович Гончаров. — Подобная методика рассуждений хорошо и понятно работает на конечных объектах. Следующий этап развития логической науки связан с проблемами построения анализа бесконечно малых. Эти задачи, а также развитие теории множеств, привели к проблеме правильности работы с бесконечными объектами. В рамках развития логики для них ключевой вклад внесли профессор Альфред Тарский, заложивший основы математической семантики, которые базируются на теории моделей, и профессор Курт Гёдель, доказавший знаменитую теорему о неполноте рекурсивно аксиоматизируемых расширений аксиоматики Пеано для арифметики. Следует отметить, что наряду с А. Тарским фундаментальный вклад в проблемы современной логики внёс выдающийся советский математик академик Анатолий Иванович Мальцев, доказавший принципиальный результат теории моделей — теорему компактности».

Сергей Гончаров также отметил, что в настоящее время большой вызов в современной математической логике связан с теорией квантовых вычислений и созданием интеллектуальных систем управления, в которых уже работают новые логико-вероятностные математические модели. Развитие этого направления чрезвычайно важно также в связи с задачами прогнозирования и построения систем с элементами машинного обучения.

Ведущий научный сотрудник лаборатории теории вычислимости и прикладной логики ИМ СО РАН доктор физико-математических наук Евгений Евгеньевич Витяев выступил на круглом столе с обсуждением существующих логико-вероятностных методов. «Технологии глубокого обучения, основанные на нейронных сетях, добились впечатляющих результатов и могут решать некоторые задачи на уровне человека, однако растёт понимание, что нейронным сетям нельзя доверять в областях, где цена ошибки слишком высока. Отсюда возникает проблема — разработать методы объясняющего искусственного интеллекта, способного обосновывать принятые решения» — сказал Евгений Витяев.

О значении логики в информатике говорил старший научный сотрудник лаборатории информационных систем Института систем информатики им. А. П. Ершова СО РАН кандидат физико-математических наук Денис Константинович Пономарёв.

«Одним из ключевых методов информатики является постановка и решение задач через формальные, компьютерные языки. Для интересующей предметной области выбирается формальный язык, в котором можно описать класс задач, подлежащий решению. После этапа формализации возможность решения класса задач изучается на уровне формального языка уже с помощью методов математики и компьютерных наук — фактически исследуются свойства языка, как математические объекты. Подобным образом развились такие направления как логическое программирование, методы представления знаний (о времени, пространстве, действиях), методы рассуждений о знаниях, и многие другие» — прокомментировал Денис Пономарёв.

Главный научный сотрудник лаборатории теоретического программирования ИСИ СО РАН доктор физико-математических наук Виктор Львович Селиванов рассказал о перспективных направлениях теории вычислений на непрерывных структурах: о спектрах степеней топологических структур, эффективной дескриптивной теории множеств, вычислимости в числовых полях и численных методах.

Круглый стол «Математическая логика: современное состояние и перспективы» проведён в рамках серии научных мероприятий, организуемых Математическим центром в Академгородке.

Руководитель логического направления Математического центра в Академгородке, к.ф.-м.н. Н. А. Баженов

Недавно Объединенный исследовательский центр Европейской комиссии (European Commission, Joint Research Centre) опубликовал любопытный доклад, в котором доказывалась возможность замены закрывающихся угольных электростанций фотоэлектрическими системами. Как мы знаем, в рамках Парижского соглашения по климату полтора десятка европейских государств приняли на себя обязательства свести к минимуму свою угольную генерацию, а в дальнейшем вообще отказаться от угля как от топлива. Спрашивается, что же тогда должно прийти ему на замену? Упомянутый доклад частично проливает свет на этот вопрос.

Перечислив все основные недостатки угольной генерации с экологической точки зрения (вредные выбросы, зола, тяжелые металлы и т.д.), авторы доклада напоминают, что к 2050 году доля возобновляемых источников энергии в ЕС должна превысить 60 процентов. На сегодняшний день уголь все еще добывается в 12 европейских странах, являясь наиболее доступным видом топлива. Однако в свете курса на декарбонизацию, утверждается в докладе, многочисленные места бывших угольных разработок могут использоваться для размещения фотоэлектрических систем. В этом случае для новой генерации будут использоваться электрические сети, доставшиеся от расположенных поблизости угольных станций. Также не помешают и готовые подъездные пути, и готовый обученный персонал. То есть переход от угля к солнцу должен осуществляться за счет уже имеющейся инфраструктуры и кадрового потенциала.  Иначе говоря, закрыв угольную шахту, мы отнюдь не превращаем эту территорию в безлюдную пустыню – на ее месте возникают мощности «зеленой» энергетики. Тем самым бывший владелец шахты получает новый источник дохода от возобновляемых источников.

Таким образом, программа рекультивации шахт может включать в себя именно этот инновационный компонент. Как указывают авторы доклада, горизонтальные поверхности бывших разработок идеально подходят для фотовольтаики. Главное, что в этом случае не придется захватывать новые территории, отнимая их, например, у сельского хозяйства. Такой вариант повторного использования заброшенных территорий не ведет ни к каким социальным конфликтам и дает экономическую выгоду. Уже существуют примеры подобного преобразования мест добычи угля и других ископаемых (в Венгрии, в Великобритании, в Канаде и в Китае).

Как утверждают авторы доклада, не так давно исследователи рассмотрели сценарий такого масштабного «энергетический перехода» для всей Европы до 2050 года. Важную роль в этом процессе как раз должна играть фотовольтаика. Расчеты показывают, что потенциал фотоэлектрической энергетики – за счет свободных территорий – серьезно превосходит существующие мощности угольных станций. Причем, процесс перехода можно будет организовать так, что это окажется безболезненно для людей, занятых сегодня в угольной отрасли.

Разумеется, в свете взятого курса на декарбонизацию уместно спросить, насколько «чистые» виды энергии способны конкурировать с ископаемым топливом? То есть, подкреплена ли идеология данного перехода какими-либо экономическими аргументами? В России, как мы понимаем, консенсус в отношении ВИЭ еще не сложился. Скорее, у нас все еще доминирует противоположная точка зрения. Так, в апреле прошлого года руководитель департамента и инноваций компании «Газпром нефть» Сергей Вакуленко попытался популярно объяснить российской аудитории, почему «зеленая» энергетика не в состоянии в ближайшее время захватить рынок. В частности, он обращает внимание на то, что в Германии в отдельные дни (и даже недели) солнце и ветер покрывает не более 10% потребностей в электричестве, и этот дисбаланс выравнивается тогда за счет тепловой генерации. Исправить ситуацию в пользу ВИЭ способны только системы хранения энергии, однако они на сегодняшний день весьма дороги. Мало того, отмечает российский эксперт, они развиваются намного медленнее, чем это происходит с ветряками и солнечными панелями. Отсюда делается вывод, что наблюдаемый нами взрывной рост ВИЭ в скором времени существенно замедлится.

Однако защитники «зеленой» энергетики считают такую постановку вопроса надуманной, поскольку увеличение маневренности энергосистемы, на их взгляд, определяется не только системами хранения энергии. Они ссылаются на реальный опыт управления сетевым хозяйством развитых стран (например, Германии), где высока доля вариабельных ВИЭ (то есть зависящих от погодных условий). Практика показывает, что в таких системах гибкости вполне достаточно, ее даже больше, чем необходимо. И обеспечивается она не только за счет накопителей энергии.

Распространенное убеждение относительно того, будто развитие «вариабельных» ВИЭ сдерживается из-за высоких требований к хранению энергии, было опровергнуто в развернутом исследовании, опубликованном летом прошлого года. Как выяснилось, роль накопителей была когда-то сильно преувеличена. На самом деле, утверждается в исследовании, потребности в хранении на два порядка ниже, чем принято считать. Поэтому, полагают авторы исследования, хранение электроэнергии вряд ли способно ограничить переход на возобновляемые источники. Соответствующие исследования проводятся не только в Европе, но также в США и в Австралии. В целом практика развитых стран, где на сегодняшний день уже достаточно высока доля солнца и ветра в энергобалансе, не подтверждает того, будто замедление развития ВИЭ как-то связано с недостатком накопителей энергии. Последние в наше время активно создаются не в силу какой-то технической необходимости, а ради экономической целесообразности, поскольку накапливать «чистую» энергию впрок оказывается выгодным делом. По сути, вложения средств в создание хранилищ энергии рассматриваются сейчас как инвестиции. Всё это напрямую связано с трансформациями, происходящими сегодня на энергетическом рынке. В случае же появления дешевых и эффективных накопителей «зеленая» энергетика получит еще один дополнительный рывок и новые преимущества перед традиционной энергетикой, считают эксперты.

Уже сегодня есть примеры, когда солнечные и ветровые электростанции, оснащенные накопителями энергии, оказывались дешевле традиционных энергетических объектов на ископаемом топливе. Показательный пример: еще в 2017 году одна из крупнейших энергетических компаний Австралии - AGL Energy – отказалась от строительства новых угольных станций на том основании, что в наше время такое решение не является экономически оправданным. В качестве альтернативы выбор пал даже не на газ, а на солнце и ветер, «совмещенные» с накопителями энергии. Такое решение было принято на основании оценки стоимости энергии солнца и ветра. Указывается, что энергия, выработанная из возобновляемых источников, будет поставляться по более низкой цене, чем энергия, выработанная из бурого или каменного угля. «Зеленый» вариант оказался вполне конкурентоспособным, несмотря на то, что в Австралии достаточно хорошо развита угледобыча.

Наконец, совсем недавно – в ноябре 2019 – аналитики инвестиционного банка Lazard опубликовали сравнительные данные по различным технологиям выработки электроэнергии. Согласно этим данным, ВИЭ уже несколько лет показывают свою конкурентоспособность в сравнении с традиционной генерацией, а стоимость электроэнергии из возобновляемых источников продолжает снижаться. Так, стоимость одного МВт*час угольной энергии находится в интервале 66-152 доллара, тогда как стоимость ветровой энергии – 28-54 доллара за один МВт*час, стоимость солнечной энергии – 32-44 доллара за МВт*час. Поэтому даже самая дешевая угольная ТЭС обойдется дороже, чем самая дорогая солнечная или ветровая электростанция. Стало быть, вкладывать средства в строительство угольных станций уже не имеет никакого экономического смысла.

На мой взгляд, несмотря на убедительность представленных цифр, все-таки необходимо относиться к ним сдержанно. Совсем не исключено, что мы являемся свидетелями массированной дискредитации традиционной энергетики в рамках программы декарбонизации. Поэтому механически переносить на нашу страну принятые на Западе подходы не представляется разумным. Ведь для нас будет иметь значение не только источник выработки электричества, но еще и источник выработки тепла.

Андрей Колосов

Экс-глава РАН академик Владимир Фортов рассказал порталу "Будущее России. Национальные проекты", какие возможности дают ученым суперкомпьютеры и почему они необходимы России.

В феврале в Кремле под председательством президента России Владимира Путина прошло совместное заседание президиума Госсовета и Совета по науке и образованию. Ученые обсуждали с президентом самый широкий круг вопросов — от ликвидации вузов-пустышек до расширения полномочий региональных властей. Но были и научные проблемы, разобраться в которых обывателю не так легко. Один из таких вопросов затронул экс-глава РАН академик Владимир Фортов. Корреспондент портала "Будущее России. Национальные проекты" пообщался с академиком и выяснил, почему без суперкомпьютеров Россия не сможет войти в топ-5 мировых научных держав.

Гигафлопс в стиральной машинке

— Владимир Евгеньевич, на совместном заседании президиума Госсовета и Совета по науке и образованию, которое состоялось 6 февраля в Кремле, вы поблагодарили президента за его цифровую инициативу в области экономики, управления, медицины, в частности за цифровые лекарства. Но вместе с тем обозначили, что для развития науки в стране крайне необходимо построить ЭВМ петафлопсного и экзафлопсного диапазона. Не могли бы вы пояснить, о чем идет речь и почему именно такие ЭВМ жизненно необходимы нашей науке?

— Я должен начать с того, что в 1768 году Иммануил Кант, знаменитый немецкий философ, говорил: "Я утверждаю, что в любой науке настоящей науки столько, сколько в ней математики". Этим он подчеркивал, что математика есть базисная наука, которая пронизывает все сферы человеческой деятельности. Поэтому математические методы, их ценность и широта применения со временем только нарастают.

Сегодня существует теория, научный эксперимент и существует математическое моделирование, когда разные явления природы — и физические, и химические, и биологические, буквально все без исключения, в том числе социальные, — описываются математическими методами. И применимость этих методов имеет очень большое значение — она позволяет радикально ускорить проведение научных исследований, поставить масштабные численные эксперименты, эксперименты на ЭВМ. Математическое моделирование позволяет получать информацию значительно быстрее, чем обычный эксперимент и теория, ни в коем случае не противопоставляя себя им. То есть математические методы дополняют эксперимент и теорию, это две полезные сути.

— Верно ли я понимаю, что математические методы позволяют быстрее и точнее систематизировать данные, которые получают другими методами?

— Да, они не противопоставляются, а дополняют другие методы и ни в коем случае не отменяют, не противоречат им. Это такой же инструмент, который необходим при изучении многообразных явлений природы.

У нас в России есть конкурентное преимущество, которое, я убежден, мы должны использовать. Оно состоит в том, что у нас исторически сложилась очень сильная школа прикладной математики. Здесь я бы назвал имена академиков Келдыша, Тихонова, Самарского, Годунова, Четверушкина, Садовничего, Белоцерковского и многих-многих других, которые создали мощные математические школы. И культура у нас в России очень высокая. Но для того, чтобы эти методы гармонично развивались, нужны мощные вычислительные машины, которые позволяют выполнять громадное количество операций, — их называют суперЭВМ.

— Чем они отличаются от обычного компьютера?

— Они значительно более мощные и делают много триллионов операций в секунду. У нас в России есть положительный пример. Ректор МГУ Виктор Садовничий и его коллеги создали линейку вычислительных машин, которые называются "Ломоносов-1" и "Ломоносов-2". Это очень мощные машины, которые входят в топовые списки мира. Тем не менее эти машины перегружены, потому что потребность в них колоссальная. Я еще раз повторюсь: сегодня нет научной области, где бы компьютерные вычисления не играли определяющую роль.

— Я хочу уточнить терминологию. Вам как ученому понятно, что такое петафлопсный и экзафлопсный диапазоны ЭВМ. Для обывателя же это два очень сложных слова и ничего более. Не могли бы вы пояснить, что означают эти диапазоны?

— Мощность машины измеряется скоростью исчисления — сколько арифметических операций в секунду она выполняет. Вот тот калькулятор, который у вас работает в стиральной машине, это где-то гигафлопс — десять в девятой степени операций в секунду, то есть миллиард.

— А петафлопс?

— Это десять в пятнадцатой степени операций в секунду. Понимаете?

— А экзафлопс — это что такое?

— А это еще в тысячу раз больше, чем петафлопс. Это количество арифметических операций в секунду. То есть берется набор стандартных математических вычислительных процедур на разных компьютерах, замеряют, сколько времени на это ушло. Все довольно-таки просто.

— Владимир Евгеньевич, а скажите, сколько у нас таких аппаратов, есть ли данные?

 — Петафлопсного диапазона я бы назвал штук, может быть, пять-шесть: в Гидрометцентре есть очень хорошая машина, недавно заработала, ЭВМ хорошая в Сбербанке для искусственного интеллекта, две машины у Виктора Антоновича Садовничего в МГУ. Еще можно привести пару-тройку примеров. Тем не менее они все заняты. Скажем, в моем институте (Объединенный институт высоких температур, отделение энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН. — Прим. ред.), где математическое моделирование неплохо развито, мы вынуждены ждать очереди, чтобы подсчитать нужные в области энергетики задачи. Иногда даже в течение нескольких месяцев ждем.

— Это своего рода электронная очередь?

— Да, что-то такое. Ее ведет администрация компьютера. В случае с "Ломоносовым" — МГУ. Межведомственный центр МГУ так устроен, что люди из других структур — из Академии наук, из других университетов — могут пользоваться этим компьютером, но электронную очередь ведет МГУ. Подчеркну, коллеги из МГУ сделали большое дело, создав великолепный "Ломоносов". Честь им и хвала!

Что может подсчитать суперЭВМ

— А можете пояснить более конкретно, какие задачи решают на суперкомпьютерах?

— Понимаете, нельзя выявить какой-то класс задач — одни могут быть решены, другие не могут. Ситуация здесь такова, что, вообще говоря, любая область социальных наук, наук об обществе, о Земле, о полезных ископаемых, о ракетах, о ядерных реакторах, любая область человеческой деятельности нуждается в математическом моделировании. К примеру, в США на реальный летный эксперимент с пуском ракет разрешено выходить только тогда, когда проведено всестороннее математическое моделирование и оно показало, какой эксперимент является оптимальным. Математическое конструирование, планирование эксперимента может быть любое — в фармацевтике, экологии, горном деле, буквально везде.

— То есть мы с помощью математики, с помощью суперкомпьютера рассчитываем все возможные варианты развития событий.

— Ну не возможные, а интересные, включая аварийные и оптимальные.

— Например, я геолог, съездила в экспедицию, собрала данные — что я дальше могу с ними сделать на такой машине?

 — Вы можете определить тектоническую структуру породы, ее химический состав и так далее. Но в основном, конечно, это контрмеханические расчеты в биологии, физике, космологии, ядерной физике.

— Например, в ядерной физике какая последует реакция при каком-то взаимодействии?

— Да-да. При столкновении двух ядер, например. Это очень широкое поле деятельности. Я бы хотел подчеркнуть, что в России очень сильная школа математического программирования, у нас сильная прикладная математика. Грех упустить такое конкурентное преимущество из-за нехватки техники.

Суперсеть для самых мощных компьютеров

— Вы говорили, что ЭВМ петафлопсного диапазона в России примерно пять-шесть штук, а экзафлопсного?

— К сожалению, в России нет таких машин. В Америке, Китае есть. Если ученых поддержат, то где-то через пару-тройку лет у нас будет петафлопсная суперЭВМ. Понимаете ли, инфраструктура всегда должна обгонять потребности. Аэродромов должно быть больше, чем сегодня мы имеем пассажиропоток, так как завтра уже поздно будет их строить. Собственно говоря, когда я взял слово в Госсовете и говорил на эту тему, я призывал создать суперкомпьютер (или их сеть) в нашей стране как некую систему общего пользования для научных исследований. Тут есть две особенности: этот компьютер должен быть большим и должен быть расположен в том институте, где развита математическая школа, чтобы вычислительная теория и сам компьютер работали вместе.

— Если суперкомпьютер все-таки появится, как это будет работать? Это, условно говоря, будет огромный сервер, правильно я понимаю? Такая очень мощная вычислительная машина?

— Нет, она мощнее любого сервера (смеется).

— Я упрощаю, чтобы понимать принцип.

— Она не локализована, а, как говорят, расположена в пространстве — сегодня на одном компьютере, завтра на другом.

— Но в рамках нацпроекта "Наука" как раз создаются математические центры мирового уровня. Разве они не будут отвечать этим же задачам?

— По-моему, нет. Про суперЭВМ речи пока не идет. Дело в том, что сегодня не важно, где физически будет расположен суперкомпьютер, потому что сети телекоммуникаций позволяют вести расчеты на таком компьютере и на системе таких компьютеров вне зависимости от того, где они расположены, в Москве или Ленинграде (Санкт-Петербурге. — Прим. ред.). Ученый может из любой точки России получить к нему доступ, просчитать необходимую задачу и получить результат.

Это в том числе делает компьютерно-инфраструктурный проект доступным для молодых талантливых ученых из регионов, которые сегодня вынуждены приезжать и просить вычислительное место у больших начальников. Не надо думать, что эта техника будет доступна только на Садовом кольце или на Невском проспекте. Я повторю, математика сглаживает те границы, которые мы сегодня, к сожалению, наблюдаем. А ведь талантливые люди рождаются не только в столицах.

— А скажите, подобного рода вычисления требуются только для наукоемких исследований? Есть ли определенная доля молодых исследователей, которым не требуется доступ к такой машине?

— Дело в том, что вычислительная техника, IT-технологии — это удел молодых. Люди очень быстро учатся и очень быстро программируют. Когда вы включаете телевизор, практически каждый день кто-то из наших молодых студентов, аспирантов, кандидатов наук выигрывает престижнейшие мировые конкурсы и соревнования. Правда?

— Это правда.

— Это позволяет людям, к какой бы они ни принадлежали социальной категории, где бы ни жили и работали, получить доступ к передовому краю науки. И это дает возможность сразу включиться в научные исследования, пользоваться библиотеками прикладных программ, которые будут размещены в этом суперкомпьютере, и решать самые амбициозные и острые задачи. Я уверен, что без суперкомпьютера будет очень трудно реализовать национальный проект "Наука". Ведь мы сейчас о нем ведем речь?

— Именно. Нацпроект "Наука" предполагает ряд мер, необходимых для вхождения России в топ-5 мировых научных держав.

— Войти в пятерку, да. И я привел (выступая на совместном заседании президиума Госсовета и Совета по науке и образованию. — Прим. ред.) цитату автобиографии Сальвадора Дали...

— Я помню ваше выступление: "Говорил, что сначала хотел стать садовником, потом…"

— …"А дальше мои амбиции только росли". Именно об этом я и говорил — амбиции, особенно молодых ученых, должны постоянно расти.

10 миллиардов рублей и три года

— Владимир Евгеньевич, а вы проводили оценки, сколько средств потребуется на создание такой ЭВМ?

— Да, у нас есть оценки, все зависит еще и от масштаба, но начинать надо с 10 млрд рублей. Это совсем немного. Повторяю, это вопрос политического выбора, потому что я с трудом представляю себе, как мы сможем войти в топ-5 лидирующих стран по науке…

— …когда у нас ученые стоят в длинной очереди на доступ к современным ЭВМ.

— Конечно, конечно!

— 10 млрд рублей — это создание проекта под ключ?

— Да, но это надо будет постараться и много чего сделать, работать надо.

— Проводили ли какую-то оценку, в какой срок при наличии финансирования можно реализовать проект строительства центра с суперкомпьютером?

— Я думаю, два-три года. Это все реальные вещи, это не бумажный журавль в небе.

Беседовала Ирина Мандрыкина

Ученые из лаборатории рекомбинационного и сегрегационного анализа ИЦиГ СО РАН и лаборатории теоретической и прикладной функциональной геномики НГУ совместно с зарубежными коллегами провели исследование генетического контроля уровней углеводов - гликанов, присоединенных к иммуноглобулину G человека, результаты которого проливают свет на биологические процессы, характерные для различных заболеваний человека.

Известно, что гены влияют на наше поведение и здоровье. Гены - это участки ДНК, являющиеся матрицей, по которым строятся белки - молекулы, являющиеся основой жизни. Белки выполняют в нашем организме много различных функций - структурные (например, волосы формируются из белка кератина), защитные (например, антитела, которые защищают нас от инфекций), транспортные (гемоглобин доставляет кислород в клетки крови), а также белки участвуют в химических реакциях (например, ферменты, которые помогают нам переваривать пищу).

Гликаны - это сахара, прикрепленные к поверхности белка, и можно сказать, что изучение белков без учета их гликозилирования (прикрепления гликанов) было бы похоже на попытку интерпретировать цвет по черно-белому изображению.

Целью исследования, опубликованного сегодня в журнале Science Advance, был поиск генов, влияющих на гликозилирование иммуноглобулина G (IgG). Иммуноглобулины - это белки, которые играют роль телохранителей нашей иммунной системы. Когда чужеродные субстанции (такие как бактерии и вирусы) попадают в наш организм, IgG подает сигнал иммунной системе о том, что что-то не в порядке. В зависимости от типа гликана, связанного с IgG, этот сигнал может либо спровоцировать, либо подавить процесс воспаления.

Количество различных гликанов, присоединенных к IgG, было измерено у более чем восьми тысяч человек из четырех Европейских стран и соотнесено с генетической информацией об этих людях. В итоге 33 различных региона ДНК были отмечены как влияющие на гликаны, связанные с IgG. Используя эту информацию, ученые предложили новые механизмы регулирования гликозилирования IgG и показали, что существуют генетические мутации, которые одновременно влияют на гликозилирование IgG и на риск развития различных заболеваний, таких как хроническое воспаление желудочно-кишечного тракта, ревматоидный артрит, билиарный цирроз печени, астма и болезнь Паркинсона. Такое явление, когда один ген оказывает влияние более чем на один признак, называется плейотропией.

Знание о том, какие гены вовлечены в процесс гликозилирования IgG, способствует пониманию того, каким образом этот процесс влияет на риск возникновения различных заболеваний. То, что гликаны изменяются при различных заболеваниях, было известно и ранее, но причина, почему это происходит, остается неизвестной. Данное исследование помогает пролить свет на различные взаимодействия, которые вовлечены в эти комплексные процессы. Полученные знания, в свою очередь, будут способствовать разработке/выявлению новых биомаркеров заболеваний или выявлению новых терапевтических мишеней.

Исследование координировалось совместно Г. Лауцем (G. Lauc, компания Genos LLC, Хорватия), Ю. Аульченко (НГУ и ИЦиГ) и К. Хэйвардс (C. Hayward, Институт генетики и молекулярной медицины Университета Эдинбурга, Шотландия). Компания Genos LLC и группа К. Хэйвардс из Университета Эдинбурга являются стратегическими партнерами лаборатории рекомбинационного и сегрегационного анализа ФИЦ ИЦИГ СО РАН и лаборатории теоретической и прикладной функциональной геномики НГУ. С российской стороны, исследование было поддержано грантом РНФ 19-15-00115 ФИЦ ИЦИГ СО РАН и программой ТОП100 НГУ.