Те, кто смотрел фильмы франшизы «Терминатор», помнят, что главной угрозой для существования человечества там выведен искусственный интеллект – «Скайнет», – пришедший к выводу, что человечество только мешает его развитию. Пока такого рода угрозы остаются исключительно прерогативой научной фантастики (и «Терминатор» далеко не единственный пример). Но и среди экспертного сообщества уже начинаются серьезные дискуссии об опасностях, с которыми может быть сопряжено появление искусственных интеллектов и «цифровизация» нашей жизни. Правда, пока эксперты считают, что этот процесс угрожает не существованию самого человечества, а лишь экономике в ее современном виде.

Но и это, согласитесь, весьма серьезная тема. Тем более, к единому мнению специалисты пока прийти не смогли. Оптимисты предлагают нам готовиться к будущему расцвету творческих процессов, после того как, армии роботов под руководством ИИ избавят нас от рутинного повседневного труда. Пессимисты же уверены, что машины скорее «избавят» людей от рабочих мест, и ожидают роста безработицы и социальной напряженности.

И те, и другие сходятся в том, что мир находится на стартовом этапе новой промышленной революции и, в любом случае, нас ждут глобальные перемены. Причем, как отмечает известный исследователь этого процесса Калум Чейс в своей последней книге «Искусственный интеллект и две особенности», у этой революции есть одна принципиальная особенность. Предыдущие революции базировались на замене механической деятельности человека машинами и инструментами. Сейчас же речь идет о замене наших ментальных функций, включая способность делать прогнозы и решения. Для людей это первый опыт, и потому никто в точности не может спрогнозировать, во что он, в итоге, выльется.

«В краткосрочной перспективе ИИ создаст больше рабочих мест, пока мы научимся работать лучше с машинами. Но важно подумать о более продолжительном времени, чем ближайшие 10-15 лет», - продолжает он свою мысль.

В частности, Чейз сомневается в неизбежном «расцвете творчества» у «освобожденного» человечества, о котором говорят технооптимисты. Его аргументация проста. Такой расцвет возможен только в «экономике изобилия», где средства для удовлетворения наших основных потребностей –  пропитания и жилья – доступны без ограничений для всех. Ведь именно это делает нас по-настоящему свободными, а вовсе не отсутствие работы как таковое. Но до сих пор такое общество удавалось «построить» лишь фантастам в своих книгах и фильмах.

На практике же мы наблюдаем, что растет дефицит ресурсов, даже таких обыденных, как пресная вода и натуральная пища. И в этих условиях, поскольку люди не смогут отказаться от необходимости работать, наличие роботов, наоборот, обострит конкуренцию на рынке труда.

В качестве примера Чейз приводит полностью автоматизированную ферму. Да, в силу роботизации процесса, ее владелец сможет получить продукт по более низкой себестоимости. Но далее в условиях рынка он, так же, как и его конкуренты с обычных ферм, предложит его покупателю с наиболее выгодной ценой. И потому продукты будут по-прежнему распределяться внутри человечества неравномерно, одни будут питаться лучше, другие хуже. Что никак не соответствует «экономике изобилия».

Впрочем, сам Чейз не считает ситуацию тупиковой и видит выход в постепенном переходе к «умной машинной экономике», в которой процесс автоматизации проходит под строгим контролем. Конечным результатом станет построение экономики нового типа, не похожей ни на социалистический механизм государственного распределения, ни на рыночную экономику.

Однако это будет возможно лишь при соблюдении двух условий: согласованной политике правительств всех (или хотя бы подавляющего большинства) стран и смене парадигмы у представителей бизнеса (осознание того, что есть более важные и правильные мотивы, чем рост прибыли).

Понятно, что достичь хотя бы одного из двух этих условий в ближайшее время не представляется реальным.

Мир находится в состоянии ожесточенной борьбы за источники ресурсов, причем борьба идет как на политическом уровне, так и в виде «войн корпораций». Это мало располагает к согласованным действиям и смене шкалы ценностей в сторону альтруизма.

Ситуацию усугубляет тревога общества по поводу «конкуренции» с роботами, которая, по мнению Чейза, становится питательной средой для радикальных политических групп, как левой, так и правой направленности. И даже концепция универсального базового дохода, которую сегодня внедряют в некоторых скандинавских странах,  не  является правильным ответом на этот вызов.

И все осязаемее становится будущее, где большинство довольствуется прожиточным минимумом (без перспективы на улучшение своего уровня жизни), а привилегированное меньшинство (контролирующее роботизированную экономику) купается в роскоши и строит свои «империи». Подобного рода картин также хватает в фантастических произведениях, но проходящих по разряду «антиутопий». И, естественно, нежелание людей оказаться в подобном мире в реальности (если только вы не имеете гарантий попадания в «элиту»).

По мнению ряда экспертов, включая того же Чейза, хоть вероятность такого сценария и растет день ото дня, он по-прежнему не является неизбежным.

«У нас есть все, что нужно для построения умной экономики, – уверен он. – Но надо разбудить наших политических лидеров, которые не думают об этом, и переубедить наших технических лидеров, которые, похоже, глубоко отрицают такой подход».

Которая из этих двух тенденций возобладает, покажет время. Пока же мы можем только констатировать, что процесс запущен, и повернуть его вспять сможет, пожалуй, лишь глобальная катастрофа (последствия ее будут еще хуже). На сегодня недостаточно информации для объективного прогнозирования, но очевидно одно: чем активнее общество (включая ту его часть, что называют научным сообществом) будет влиять на этот процесс, тем в большей степени его интересы будут учтены при распределении плодов новой промышленной революции.

Наталья Тимакова

Госдума РФ приняла в заключительном третьем чтении законопроект, содержащий поправки к закону о Российской академии наук (253-ФЗ), внесенному в феврале нынешнего года Владимиром Путиным.

Президентский законопроект предусматривает повышение статуса Академии наук и расширение ее полномочий, уточняет цели и задачи РАН, направления деятельности. В частности, к целям деятельности академии теперь будут относиться научно-методическое руководство научной и научно-технической деятельностью исследовательских организаций, работающих в том числе в системе высшего образования, координация научных исследований в сфере оборонно-промышленного комплекса, прогнозирование основных направлений научного, научно-технологического и социально-экономического развития страны.

В задачи академии включено проведение “финансируемых за счет бюджетных ассигнований федерального бюджета фундаментальных и поисковых научных исследований, в том числе реализуемых в сфере оборонно-промышленного комплекса в интересах обороны страны и безопасности государства”. Это долгожданное нововведение, которое переводит РАН из разряда “клуба ученых” в статус полноценной научной организации, вернее возвращает ей этот статус. Правда, не очень понятно, как, академия сможет реализовать это вновь обретенное право, не имея в структуре научных институтов.

Прописаны в поправках и другие важные функции академии, например, “разработка Программы фундаментальных научных исследований на долгосрочный период, ее представление в правительство, организация и координация исследований, проводимых в рамках программы научными и образовательными структурами, иными субъектами научной и научно-технической деятельности”.

Кроме того, РАН получает право “направлять в органы власти предложения по развитию законодательства и по вопросам, относящимся к своей сфере деятельности, проводить по ним публичные слушания”. Что в данном случае имеется в виду, не совсем понятно. Процедура проведения публичных слушаний на региональном и муниципальном уровнях для непосредственного участия населения в управлении детально отрегулирована законодательством. Федеральный уровень предусматривает только парламентские слушания в палатах Федерального Собрания РФ и общественные слушания в Общественной палате РФ, причем инициируют эти обсуждения сами перечисленные органы. Возможно, речь идет об опросах, круглых столах и прочих формах взаимодействия с общественностью. Но использовать их в своей работе академии и раньше никто не запрещал.

Более всего расширен и наполнен конкретикой раздел, касающийся участия РАН в организации международного научного сотрудничества. В нем отражены такие новые функции академии, как проведение совместно с научными организациями иностранных государств фундаментальных и прикладных исследований, участие в реализации международных научных и научно-технических программ и проектов от имени Российской Федерации на основании решений президента или правительства. Еще одно важное решение, которого многие ждали: перед РАН поставлена задача по возобновлению международного академического обмена и “реализации программ международной академической мобильности для повышения квалификации научных и научно-педагогических кадров и проведения научных исследований”.

Есть в законе и пункт про научную дипломатию: академия призвана “содействовать развитию научных, образовательных, культурных, экономических, информационных и иных гуманитарных связей с государственными и негосударственными структурами иностранных государств”.

Стоит обратить внимание и на такую далеко не формальную поправку, явно повышающую статус РАН: вместо представления президенту и правительству докладов “о состоянии фундаментальных наук в РФ” она должна будет давать власти ежегодный отчет “о реализации государственной научно-технической политики”.

Ну, и самое важное. Спор между РАН, Комитетом Госдумы по образованию и науке и академическим сообществом с одной стороны, и правительством с другой о том, давать академии право согласовывать вопросы реорганизации и ликвидации научных учреждений, которые входили в структуру РАН, РАМН и РАСХН, или разрешить ей эти вопросы рассматривать, завершился в пользу ученых. Напомним, вначале правительство дало положительное заключение на внесенный президентом документ, но после того как Госдума приняла законопроект в первом чтении, кабмин вдруг представил “поправки в поправки”, открывающие широкие возможности для произвола чиновников.

Благодаря жесткой позиции профильного комитета Госдумы и активности научной общественности право РАН согласовывать вопросы реорганизации и ликвидации академических НИИ удалось отстоять. Но на определенный компромисс Госдума все же пошла: вопросы, связанные с внесением изменений в уставы институтов и утверждением уставов в новой редакции академия будет только рассматривать. Хотя в президентском тексте здесь тоже предполагалось согласование.

Любопытная деталь. На круглом столе по правовому обеспечению научной деятельности, недавно проходившем в РАН, председатель Комитета по образованию и науке Госдумы Вячеслав Никонов заявил, что Академия наук будет согласовывать решения о реорганизации и ликвидации всех федеральных государственных научных организаций, которые не подведомственны структурам, находящимся в прямом подчинении президента страны. Однако документального подтверждения эта идея не получила, и речь в принятом законе идет исключительно о научных институтах, ранее подведомственных ФАНО.

Запутанным и малопонятным стал пункт, описывающий механизм прекращения полномочий руководителей академических институтов и назначения исполняющих обязанности директоров этих организаций. В первом варианте речь шла о согласовании соответствующего решения уполномоченного федерального органа исполнительной власти с Президиумом РАН. В прошедшем же третье чтение документе говорится, что действия по увольнению директора НИИ и назначению врио “осуществляются в случаях, установленных Правительством РФ, по согласованному с президентом РАН решению уполномоченного федерального органа исполнительной власти”. В чем тут закавыка и как все это будет работать, покажет время.

В Академии наук довольны принятым Госдумой документом: об этом заявил президент РАН Александр Сергеев. Однако остается вопрос, сможет ли академия использовать свой новый мандат при существующем финансировании? Согласно подписанному недавно Владимиром Путиным закону о внесении поправок в федеральный бюджет 2018 года, вместо запрошенного дополнительного миллиарда рублей РАН получила только 366 миллионов.

Надежда Волчкова

Идея о существовании других вселенных прочно укоренилась в научной фантастике. Но и вне беллетристики можно найти рассуждения о мультивселенных и множестве параллельных миров, поэтому «Чердак» решил разобраться в том, насколько эти идеи близки к реальной физике.

Мультивселенная, о которой пишет Шон Кэролл, специалист по космологии и автор недавно изданной на русском языке популярной книги «Вечность. В поисках окончательной теории времени», — это гипотеза об устройстве нашей Вселенной за пределами области, доступной нашему наблюдению.

Что это значит? Скорость света ограничена, а Вселенная расширяется во все стороны — мы при этом можем видеть только определенную часть пространства. И далеко не факт, что мир за ее пределами устроен так же, как в окрестностях Земли. Гипотетически вне доступной для наблюдений сферы может быть, например, совершенно иное соотношение обычной и темной материи. Или вовсе — работают какие-то иные физические принципы, вплоть до увеличения числа измерений.

Здравый смысл, конечно, подсказывает нам то, что свойства Вселенной везде должны быть одинаковы. Однако «здравый смысл» не очень удачная вещь для космологии, науки о пространстве-времени на очень больших масштабах. Предположение о том, что известного нам вещества во Вселенной в десятки раз меньше некой загадочной темной материи, тоже совершенно противоречило здравому смыслу, однако же именно в таком, состоящем преимущественно из темной материи, мире мы сегодня и живем. Проблема идеи о том, что Вселенная резко меняется там, где нам ее уже не разглядеть, заключается не в ее необычности, а в том, что такую идею невозможно проверить.

Вселенную с гипотетически разными физическими законами называют космологической мультивселенной. Такая Вселенная геометрически едина — в том смысле, что между любыми двумя ее точками можно провести непрерывную линию без сооружения каких-либо порталов и прочей экзотики. И эту космологическую мультивселенную не надо путать, например, с множественной Вселенной в многомировой интерпретации квантовой механики.

Многомировая квантовая механика

На другом конце «масштабной сетки универсума» находится микромир, события в котором описывает квантовая механика. Мы уже знаем, что элементарные частицы: электроны, кварки, глюоны и другие их собратья — ведут себя в соответствии с правилами, которые в привычном нам мире не выполняются. Так, каждую частицу в квантовой механике можно рассматривать как волну — и, казалось бы, «твердые» атомы, которые в школьном курсе химии изображают шариками, при столкновении с препятствием будут рассеиваться, как волны. Каждый квантовый объект математически описывается не как ограниченный в пространстве шарик или точка, а как волновая функция — существующая одновременно во всех точках траектории своего движения через пространство. Мы можем вычислить лишь вероятность его обнаружения в том или ином месте. Такие величины, как импульс частицы, ее энергия и более экзотические характеристики вроде спина, также вычисляются из волновой функции: можно сказать, что этот охватывающий все пространство математический объект есть фундаментальная основа квантовой механики и всей физики XX столетия.

Сделанные на основе волновых функций и операторов (операторы позволяют получать из волновой функции конкретные величины) расчеты прекрасно согласуются с реальностью. Квантовая электродинамика, например, на сегодня является самой точной физической моделью в истории человечества, а среди квантовых технологий числятся лазеры, вся современная микроэлектроника, привычный нам быстрый интернет и даже ряд лекарств: поиск перспективных веществ для медицины ведется также и при помощи моделирования взаимодействий молекул друг с другом. С прикладной точки зрения квантовые модели очень хороши, но вот на концептуальном уровне возникает проблема.

Суть этой проблемы в том, что квантовые объекты могут уничтожаться: например, когда фотон (квант света) падает на матрицу фотокамеры или просто сталкивается с непрозрачной поверхностью. До этого момента фотон прекрасно описывала волновая функция, а через мгновение волна, протяженная в пространстве, пропадает: получается, что некое изменение затронуло всю Вселенную и произошло быстрее скорости света (а разве такое вообще может быть?). Это проблематично даже в случае с одним фотоном, а как быть с волновой функцией двух фотонов, вылетевших из одного источника в двух противоположных направлениях? Если, к примеру, такие два фотона родились вблизи поверхности далекой звезды и один из них был пойман на Земле телескопом, как быть со вторым, отстоящим на многие световые годы? Формально он образует единую систему с первым, но сложно представить себе сценарий, где изменение в одной части системы мгновенно передается всем остальным частям. Другой пример квантовой системы, для которой исчезновение волновой функции приводит к проблемам концептуального толка, — знаменитый кот Шредингера, который находится внутри закрытого ящика с устройством, которое на основе вероятностного квантового процесса либо разбивает ампулу с ядом, либо оставляет ее нетронутой. Кот Шредингера до открытия коробки оказывается одновременно жив и мертв: его состояние отражает волновую функцию квантовой системы внутри механизма с ядом.

Наиболее распространенная интерпретация квантовой механики, копенгагенская, предлагает просто смириться с парадоксальностью мира — и признать, что да, вопреки всему волна/частица исчезает мгновенно. Альтернативой ей выступает многомировая интерпретация. Согласно ей же наша Вселенная — это совокупность невзаимодействующих миров, каждый из которых представляет одно квантовое состояние: при открытии ящика с котом появляется два мира — в одном из них кот жив, а в другом мертв. При прохождении фотона через полупрозрачное зеркало мир тоже делится на два: в одном квант света отразился от поверхности, а в другом — нет. И так каждый квантовый процесс приводит к появлению все новых и новых ответвлений-миров.

Теоретически часть таких ветвей может очень сильно отличаться от нашей. Один полетевший не в ту сторону атом вскоре после Большого взрыва вполне мог привести к иному распределению горячего газа, зарождению звезд в совсем других местах и в итоге к тому, что Земля в принципе не возникла. Но эту картину нельзя назвать проблемой многомировой интерпретации. Настоящая проблема заключается в невозможности проверить верность такого понимания квантовой механики на практике: отдельные компоненты множественной Вселенной между собой по определению не взаимодействуют.

Где-то, возможно, есть заселенная разумными динозаврами Земля, где-то Великая Монгольская империя высадилась на спутниках Юпитера в 1564 году, но никаких порталов между этими мирами нет — они разошлись в результате квантовых процессов в далеком прошлом. Теория, которая бы предполагала возможность попасть в один из подобных миров, с точки зрения философии науки была бы не менее, а более научной, поскольку ее можно было бы попытаться проверить.

Фальсифицируй это

Идея о том, что в скором времени Евразия будет захвачена пришедшими через портал из прошлого разумными динозаврами с лазерными винтовками интуитивно воспринимается как основа для чисто фантастического фильма, но философия науки строится не на интуиции. Научность такой идеи оказывается под вопросом не из-за сходства с дешевой беллетристикой, а потому, что ряд следствий из этой идеи противоречит фактическим данным.

Путешествия во времени, например, будут нарушать ряд физических законов, которые пока что очень хорошо выполняются. Закон сохранения энергии работает повсеместно: человечество провело множество экспериментов по его проверке и даже повседневные устройства, от батареи отопления до смартфона, подтверждают, что энергия в никуда не исчезает. А раз так, то ждать ее «пропадания» во «временном портале» довольно странно. Кроме того, путешествия во времени должны приводить к целому ряду иных парадоксов — ситуаций, аналогов которых мы не наблюдали и которые противоречат логическим следствиям из накопленного опыта. Взять хотя бы «парадокс дедушки»: ситуация, когда путешественник во времени встречает своих предков и мешает им обзавестись потомством, очевидно возможна и невозможна разом.

Гипотеза о динозаврах-захватчиках из прошлого может попасть в научное поле при условии, что она даст возможность себя проверить: например, ее авторы опишут схему предполагаемого временного портала. И если такой портал не заработает, гипотезу придется отвергнуть. Если же авторы гипотезы будут утверждать, что, к примеру, динозавры перед вымиранием успели создать высокоразвитую цивилизацию, это тоже можно будет сопоставить с результатами палеонтологических раскопок и целым рядом других фактов; научная гипотеза должна быть принципиально проверяема. Наконец, утверждение типа «портал откроется 4 ноября 2018 года» проверить проще всего, и, возможно, поэтому многие авторы конспирологических утверждений избегают подобных прогнозов или отодвигают их на срок побольше.

Научные гипотезы должны быть фальсифицируемы, т. е. проходить проверку на фальсификацию. Фальсификация — это не подтасовка фактов, как можно было бы подумать. Фальсифицируемая гипотеза в своей формулировке заявляет, что она ложна, если будут получены такие-то и такие-то конкретные опытные данные. Если гипотеза гласит, что путешествия во времени возможны и однажды к нам из прошлого явятся динозавры с боевыми лазерами, фальсификацией будет такая экспедиция в прошлое, которая зафиксирует гибель динозавров без появления у них лазерного оружия. Или, что более реалистично, находка останков древних ящеров без предсказанного той же гипотезой развитого мозга. Если живые и очень умные динозавры прячутся в каком-то другом прошлом, то надо объяснить, как это другое прошлое проверить. Если проверить гипотезу невозможно, то это даже не значит, что она ложна. Это значит, что мы имеем дело не с научной гипотезой, а бессмысленной болтовней, и потому относиться к ней надо соответствующим образом.

С этой точки зрения многие совершенно невероятные с точки зрения здравого смысла гипотезы могут расцениваться как вполне научные, покуда их не невозможно проверить и покуда есть принципиальная возможность получения фактов, опровергающих эти гипотезы. Что квантовая механика, что теория относительности предлагали очень непривычную картину мира, но они проверялись на практике и допускали возможность опровержения. Вне физики примером перевернувшей представления людей о мире теории может служить концепция эволюции и естественного отбора. Идея о том, что вся наша наследственность определяется молекулами ДНК, идея о том, что звезды светят за счет слияния атомов, идея о том, что континенты медленно дрейфуют по вязкой поверхности мантии Земли — все это когда-то тоже звучало очень и очень непривычно и контринтуитивно, но попадало в научное поле наряду с другими, убедительными, но отвергнутыми гипотезами. Идея фальсифицируемости научного знания была предложена Карлом Поппером еще в 1935 году и с тех пор приводится многими учеными в качестве критерия научности.

Дебаты вокруг научности

Многомировая квантовая механика и космологическая мультивселенная не проверяются принципиально и, по мнению ряда ученых, должны быть выведены из числа научных концепций. Так, на страницах авторитетнейшего Nature в 2014 году вышла колонка Джорджа Эллиса и Джо Силка (оба — видные специалисты по космологии) с призывом отказаться от рассмотрения этих концепций в качестве научных, а заодно и теории струн, которая допускает слишком много вариантов действительности. Как писали рассерженные авторы, «сторонники [теории струн] всегда будут утверждать, что мы не видим предсказанные ими частицы потому, что нам не хватает энергии ускорителей».

Шон Кэролл, чью космологическую мультивселенную мы упоминали выше, в начале 2018 года представил статью с предложением отказаться от критерия фальсифицируемости и тем самым продолжил полемику с Эллисом и Силком. По мнению Кэролла, за фальсифицируемостью Поппера на самом деле стоят два других критерия: научная теория должна быть определенной и подкрепляться опытом. Космологическая мультивселенная может быть описана вполне конкретным языком, а следствия из этой гипотезы применимы не только к принципиально ненаблюдаемым, но и доступным частям Вселенной. Кэролл также предложил свою классификацию теорий: между «совершенно непроверяемыми в принципе» и имеющими строгие критерии проверки — например, гипотеза может быть проверяема лишь при помощи ускорителя размером с нашу галактику или десятков миллиардов лет непрерывных наблюдений.

Астрофизик также выделяет и другие проблемы с критериями научности. По его мнению, требование фальсифицируемости далеко не единственное и даже не главное. В доказательство он предлагает рассмотреть две теории гравитации: общую теорию относительности и ее же, но с дополнительным утверждением, гласящим, что с 2100 года гравитация поменяет знак, сменив притяжение масс расталкиванием. Формально такая модель вполне проверяема, однако «любой вменяемый ученый будет больше доверять первой теории, пусть даже они одинаково обоснованы и в равной степени фальсифицируемы». Теорию, в которой гравитация исчезает в 2100 году, надлежит отвергнуть не из-за фальсифицируемости, а поскольку она содержит излишнее усложнение, которое само по себе ничего не дает — ни увеличения точности предсказаний, ни возможности получения новых результатов.

Теория мультивселенной непроверяема напрямую, однако ее можно отнести, по Кэроллу, к научным, потому что она не противоречит уже имеющимся данным и дает ряд косвенных предсказаний.

Кроме того, выбор теории, которая отвергает существование мультивселенной и утверждает, что Вселенная однородна, не может быть назван научным ровно по той же причине: если мы никогда не увидим всю Вселенную, откуда мы можем быть уверены в ее свойствах?

Оппоненты Кэролла указывают, что без опоры на экспериментальные данные ни элегантность теории, ни ее незаменимость (теория струн, как мы уже упоминали, на сегодня едва ли не единственный кандидат на роль единой теории всех фундаментальных полей, включая гравитацию, но при этом у нее проблемы с фальсифицируемостью — никаких струн, мембран или бран никто никогда не видел и не факт, что когда-либо сможет) не могут быть надежными критериями.

В аргументации Кэролла есть резон. Физик Сабина Хоссенфелдер, рассуждая о «проблеме с фальсифицируемостью» в своем блоге, вспоминает, как ей довелось слушать престраннейший доклад на конференции. Выступавшая предположила, что частицы темной материи могут сбиваться в диски, подобные тем, что образуют при некоторых условиях частицы обычного вещества вокруг, например, массивных тел. И все, пожалуй, было бы хорошо, если бы докладчица не продолжила, что, по ее мнению, Солнечная система периодически проходит сквозь подобный диск из темной материи и именно в этом следует искать причину массовых вымираний на Земле. «Но почему именно частицы темной материи? Почему именно подобное взаимодействие?» — задали с места вопрос, вспоминает Хоссенфелдер. Ответ же был такой: «Не знаю, но ведь мы можем это проверить».

И действительно, подобная теория фальсифицируема. Осталось только дождаться очередного массового вымирания, вооружившись необходимыми инструментами для детектирования темной материи. Дело за малым — получить на это предприятие грант.

Поэтому сама Хоссенфелдер склонна согласиться с тем, что требование простоты следует рассматривать как еще одно необходимое условие для отделения «разумно научной» гипотезы от «ненаучной», и именно потому отвергает идею мультивселенной — за избыточность и чрезмерное усложнение.

Что в итоге?

Как можно видеть, множество параллельных миров — идея, которую разделяют как минимум некоторые ученые, причем речь идет о серьезных специалистах в своей области, прекрасно владеющих методами и не замеченных в каких-то откровенно псевдонаучных выступлениях. Но даже они признают, что, во-первых, множественность вселенных ничего не меняет на доступных нам масштабах (увы, нам придется жить без порталов на альтернативную Землю), во-вторых, эти гипотезы не соответствуют одному из наиболее распространенных критериев научного знания. Иными словами, это элегантные, интересные, но, по всей видимости, не попадающие в категорию чистой физики научные исследования.

Алексей Тимошенко

Ежегодно в мире диагностируют миллионы новых случаев рака, и согласно докладу ВОЗ (2014 год) на протяжении ближайших двадцати лет эта страшная цифра будет только возрастать. А поскольку традиционные методы лечения онкологических заболеваний обладают невысокой эффективностью, для большинства пациентов такой диагноз звучит как приговор. Поэтому учёные всего мира продолжают поиск новых методов лечения рака, шаг за шагом приближаясь к решению этой задачи.

На протяжении ряда лет сотрудники лаборатории индуцированных клеточных процессов ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» во главе с д.б.н. Сергеем Богачевым занимались разработкой технологии лечения онкологических заболеваний, получившей название «Каранахан» ("убивающий причину", санскрит).

Наука уже пришла к выводу, что источником опухоли является злокачественная стволовая клетка. С этим связывают и механизм формирования метастазов, и внезапные рецидивы, казалось бы, излеченной болезни: достаточно уцелеть одной стволовой клетке, и она может в любой момент запустить процесс образования новой опухоли. Изучая эти клетки, наши сотрудники выявили у них уникальное свойство: способность захватывать экстраклеточные фрагменты ДНК.

Дальнейшие исследования показали, что если внедрять в клетку эти фрагменты через определенный временной промежуток после воздействия цитостатиками (химиотерапия), они не дают клетке завершить процесс восстановления, и она погибает.

Эта уязвимость раковых стволовых клеток в определенные периоды своего жизненного цикла легла в основу технологии, которую авторы также называют «3+1» (первые три дозы препарата, введенного в опухоль убивают основную массу стволовых раковых клеток, четвертая – уничтожает оставшиеся).

Сначала технологию опробовали для лечения асцитной формы (патологическое накопление жидкости в брюшной или плевральной полости, развивающееся вследствие опухолевого поражения) рака мыши Кребс-2. В результате, излеченные мыши не только прожили полтора-два года после курса лечения, но и смогли принести полноценное потомство. Затем исследователи продолжили испытания еще на нескольких видах онкологических заболеваний: солидной форме (твердая опухоль) рака мыши Кребс-2, клеточных культурах глиобластомы человека и т.п.

В ходе экспериментальных исследований группой под руководством Сергея Богачева было выявлено еще два важных явления. Во-первых, у клеток разных видов опухолей жизненный цикл различается, поэтому для каждой надо подбирать свой график введения препарата. А во-вторых, на этот же цикл оказывают влияние и времена года: летом и зимой временные интервалы также должны быть разными.

Очевидно, что оптимальным решением будет подбор для каждого пациента индивидуального графика проведения лечения по технологии «Каранахан», на основе изучения клеток его собственной опухоли (то, что сегодня принято называть пациент-ориентированной медициной). В результате, технология значительно повышает эффект проводимой химиотерапии и позволяет, тем самым, в разы уменьшить дозы цитостатиков, вводимых пациенту. Напомним, что все препараты этого класса имеют серьезные побочные эффекты, которые сами по себе сильно сказываются на состоянии и без того ослабленного болезнью организма. Поэтому можно ожидать, что использование химиотерапии в сочетании с технологией «Каранахан» заметно повысит шансы на благополучное выздоровление и полноценную жизнь пациента после курса лечения. По крайней мере, лабораторные эксперименты, проведенные учеными на протяжении ряда лет, говорят именно об этом.

Наталья Тимакова

Книга Джорджа Массера «Нелокальность», вышедшая в этом году на русском языке (в рамках книжного проекта Дмитрия Зимина), вполне претендует на то, чтобы стать просветительской сенсацией. Тема, которой она посвящена, столь нетривиальна, что способна вызвать у читателя взрыв мозга. Если ваше мировоззрение всё еще укладывается в рамки школьной программы, то эта работа станет для вас самым настоящим откровением.

Первое впечатление: чем больше ученые познают мир, тем больше загадок он им преподносит. В то же время и сами научные теории далеки от ясности школьных учебников. Даже если ученый облекает свои мысли в строгие математические формулы, не стоит думать, будто им всё разгадано и разложено по полочкам… Мало того, с каждым новым поколением исследователей появляются какие-нибудь очередные «сюрпризы», ломающие привычную картину мира.

Массер довольно удачно использует понятие «нелокальности», обозначая им то, что во времена Галилея и Кеплера связывали с… волшебством. Чтобы понять эту мудреную терминологию, разберемся с локальностью. «Локальность» (от английского locality) означает некое место, с которым связывают тот или иной объект. Место есть у любого физического объекта. Мы тычем на него пальцем и говорим: «Вот он». Если мы не можем на него указать, значит объекта не существует.

«Мир, в котором мы живем, наделен всеми признаками локальности. У нас сильно развито чувство места и чувство связи между местами», - разъясняет Массер.

 В данном случае я бы уточнил: такое восприятие реальности выдает современного человека. Мысля строго рационально, мы не можем допустить, чтобы один и тот же объект одновременно находился в разных местах или два разных объекта были связаны друг с другом через расстояния, а их действия были бы каким-то образом строго согласованы (то есть само расстояние, само пространство не играло бы тут никакой роли).

Кстати, когда западные антропологи исследовали мышление первобытных народов, они обратили внимание на то, что для тех локальность ничего не значит: в мифологическом мышлении присутствовали другие – «акаузальные» я– связи, которые традиционно имели отношение к магии. В прошлом веке принято было считать, что европейцы эту стадию умственной эволюции уже прошли и никогда к ней не вернутся. Наша вера в локальность казалась незыблемой, и в этом никогда не появилось бы никаких сомнений, если бы не… квантовая механика.

«Вместе с тем квантовая механика и другие разделы физики, - пишет Массер, - наводят на мысль о том, что на более глубоком уровне может не быть места и расстояния. Физические эксперименты позволяют связывать судьбы двух частиц таким образом, что они ведут себя как пара волшебных монет: сколько бы вы их ни подбрасывали, на них всегда выпадет что-то одинаковое – орел или решка. Их поведение строго согласовано, несмотря на то, что в пространстве они не связаны никакими силами. Эти частицы могут разлететься по разным концам Вселенной, и все же вести себя в унисон. Такие частицы нарушают принцип локальности. Пространство им не помеха».

Возможно, делает вывод автор, природа в своих глубинных основах «нелокальна». Именно нелокальность, утверждает он, «мать всех физических загадок, причастная к широкому спектру головоломок, с которыми сталкиваются физики в наши дни: это не только странное поведение квантовых частиц, но и судьба черных дыр, происхождение космоса и присущее природе единство».

От себя добавим, что XX век оказался весьма щедр на умопомрачительные научные «сюрпризы», которых, наверное, совсем не ожидало предшествующее поколение исследователей. Лаплас когда-то был доволен тем, что создал модель мироздания, изгнав оттуда все тайны, загадки и обращения к высшим силам. Он был очень доволен тем, что, в отличие от Ньютона, ему не пришлось упоминать Всевышнего. Надо сказать, что французские интеллектуалы когда-то едва-едва «переварили» ньютоновскую гравитацию, в которой (как отмечает Массер) содержится трудно скрываемый намек на нелокальность (взаимодействие физических объектов на расстоянии, через пустоту). С гравитацией, в  конечном итоге, смирились и попытались вписать ее в рациональную картину мира, соответствующую новомодным материалистическим представлениям о бытии. И вдруг появляется новая порция головоломок. Не кто-нибудь, а сам Эйнштейн после мучительных размышлений пришел к выводу, что мир хаотичен и не может быть понят умом каким-либо образом.

По сути дела, вся история наук о природе – это неустанная попытка сделать мир «удобоваримым», понятным для человеческого ума. Мы видим стремление вписать реальность в какие-то концептуальные схемы, связать ее теоретическими конструкциями и математическими формулами.

И вот, когда задача казалась уже совершенно решенной, неожиданно обнаруживалось, что за этими умозрительными рамками находится что-то еще – таинственное и трудно постижимое. Возможно, это как раз то, что находится по ту сторону пространства и времени…

Поразительно, что этот таинственный аспект бытия стал в нашу эпоху предметом физики. Насколько соответствует задачам наук о природе исследование вещей, не вписывающихся в наши представления о физической реальности как таковой? Этот вопрос – философский, но философы, к сожалению, уже утратили свое влияние и не ломают головы над такими вещами. Как иронично заметил в свое время Стивен Хокинг, философия в наши дни устарела, поскольку у философов нелады с математикой. Поэтому за дело берутся физики, пытаясь описать сокровенные тайны природы на языке математики. Результат получается столько же впечатляющим, сколь и умопомрачительным.

Квантовая механика, замечает Массер, -  настолько сложная дисциплина, что не каждый начинающий физик отваживается заняться ею. Если вы попытаетесь пробраться в её «сердцевину», то вы рискуете «вывихнуть» себе мозг. С обывательской точки зрения игра здесь не стоит свеч, а проблема кажется надуманной. Но у «продвинутых» физиков (каким был, например, Эйнштейн) имеется веский мотив: если бы атомы и частицы были уменьшенными версиями видимых вещей, то есть, если бы они вели себя по законам классической физики, то мир бы просто-напросто самоуничтожился. «Атомы сколлапсировали бы, частицы взорвались, а лампочки сожгли бы нас смертельным излучением. Тот факт, что мы еще живы, означает, что материя должна подчиняться какому-то новому набору законов», - поясняет автор.

Одним из этих свойств как раз и является нелокальность, широкому рассмотрению которой посвящена книга Массера. В ней он старается быть осторожным в выражениях, и выбранный им термин частично спасает нас от шокирующих ассоциаций. Но и ему приходится называть вещи своими именами, правда, делая вид, будто это всего лишь метафоры: «Наш мир опутан сетью таких, казалось бы, мистических взаимосвязей. Атомы нашего тела сохраняют связь с каждым человеком, которого вы любили, - что звучит романтично, пока вы не осознаете, что связь есть и с тем странным человеком, который коснулся вас мимоходом на улице».

По словам Массера, за последние 20 лет нелокальность захлестнула господствующие течения физики и вышла далеко за пределы феномена, открытого в прошлом веке. Как сами ученые относятся к открытым «чудесам»? Массер утверждает, что неоднократно слышал от физиков характерные высказывания: «Я бы никогда не поверил в такое, если бы не видел этого сам». Эйнштейн, замечает автор, открыто признавал, что нелокальность имеет «привкус волшебства». Если это так, то новые исследования могут дать основания для веры в паранормальные явления. По утверждению Массера, некоторые ученые именно так и решили, хотя сам автор относится к этому скептически.

Нельзя сказать, конечно, что открытие нелокальности ведет к радикальному пересмотру существующего мировоззрения, основанного на научной рациональности. Это может оказаться убийственным для современной цивилизации. Если нелокальность способна оправдать волшебство, то как тогда можно дальше верить в превосходство современного мышления над тем, что было отринуто во имя прогресса? Кому из нас захочется поверить в то, что сама наука парадоксальным образом ведет нас туда, откуда мы с ее помощью однажды сбежали?Очевидно, именно поэтому, как отмечает автор книги, некоторые ученые упорно сохраняют скепсис, утверждая, будто нелокальность не может быть правдой, «что те или иные явления наверняка окажутся ошибкой толкования». «Физики, - пишет он, - достигли больших успехов, используя пространственное мышление, и не откажутся от него так просто».

Ключевое слов здесь, как мне кажется, - «физики». Физика в принципе не может изучать объекты, находящиеся по ту сторону пространства и времени, иначе она уже не будет физикой. Просто случилось так, что однажды естествоиспытатели неожиданно приоткрыли запретную дверцу, заглянув туда, куда современная наука изначально заглядывать и не пыталась. Похоже, что с определенных пор физика ступила одной ногой в область метафизики, пользуясь тем, что в сфере познания эта область осталась вакантной ввиду того, что когда-то оттуда убралась философия. Это утверждение справедливо хотя бы потому, что тот же Эйнштейн в молодости с большим интересом штудировал классиков философской мысли. И разве сам он не был философом, когда– вслед за Кантом – рассуждал о границах познания мира?

Олег Носков

Как рассказал избранный директор ФИЦ "ИЦиГ СО РАН" член-корреспондент РАН Алексей Владимирович Кочетов, проект ЦГТ нацелен на решение сразу нескольких стратегических задач: «Прежде всего, мы хотим на одной площадке получить полный набор современных исследовательских технологий, обеспечивающий возможность фундаментального изучения генетических систем и процессов человека, животных, растений и микроорганизмов на базовых иерархических уровнях организации живых систем: молекулярно-генетическом, клеточном, тканевом, организменном, популяционном, экосистемном». По существу ЦГТ — мощный инфраструктурный комплекс, который будет работать в интересах наук о жизни, а также междисциплинарных исследований,  в масштабах всей России.

В рамках ЦГТ планируется и научно-инновационная деятельность вплоть до проектов полного цикла, завершающихся внедрением новых аграрных, био- и медицинских, экологических технологий мирового класса. «Такие проекты могут быть разного уровня и направленности, — акцентировал Алексей Кочетов. — Например, получение картофеля как технической культуры с заданным количеством и типом крахмала. То же касается домашних животных. Геномное редактирование дает возможности, к примеру, изменять состав молока и получать продукты для низкоаллергенного функционального питания. В сельском хозяйстве сильно востребованы породы и сорта, устойчивые к патогенам — мы также продвигаемся и в этом направлении». В качестве примера ученый назвал одну из мутаций человека, делающую его организм невосприимчивым к вирусу иммунодефицита, который перестает поражать клетки иммунной системы.

Еще одной стратегической задачей ЦГТ А. Кочетов указал подготовку специалистов нового поколения,  владеющих знаниями и навыками для  разработки передовых генетических технологий и их практического использования в производстве. Ученый подчеркнул при этом, что в целом проект нового Центра соответствует приоритетам, определенным в Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации, Указе Президента РФ «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года» от 7 мая 2018 г., а также региональным приоритетам (программе реиндустриализации экономики Новосибирской области).

«Мы должны быть нацелены на достижение технологического лидерства России на международном уровне в области применения генетических технологий», — сказал Алексей Кочетов.

Для реализации амбициозного проекта у ИЦиГ СО РАН достаточно исходных ресурсов и компетенций. Институт стабильно входит в первую тройку академических учреждений Сибири как по численности персонала (свыше 1 400 человек), так и по годовому бюджету (около 1,4 млрд руб.). Здесь работают  более 500 научных сотрудников,  в том числе 283 кандидата наук, 94 доктора наук и 12 членов РАН по пяти ее отраслевым отделениям: биологическому, физиологическому, медицинскому, сельскохозяйственному, нано- и информационных технологий. В арсенале ИЦиГ СО РАН — лабораторные корпуса, виварии (в том числе единственный за Уралом SPF-виварий), ЦКП пушных и сельскохозяйственных животных, две клиники, около 30 000 гектаров сельскохозяйственных земель, включая экспериментальное хозяйство в поселке Каинская Заимка вблизи новосибирского Академгородка.

«Что нужно генетику для работы? Необходим охарактеризованный объект в его генетическом разнообразии, то есть коллекция генетических линий или природных форм. Затем  — лабораторный модуль, в котором поддерживаются заданные условия: например, для растения это климатическая камера с регулируемыми температурой, влажностью и освещенностью. Нужно фенотипирование: автоматизированный скрининг изменений состояния организма или его части под теми или иными воздействиями. Дальше идут омиксные технологии: транскриптомный, протеомный, метаболомный анализ. В конце концов, исследования приходят к тому, что сегодня называют системной биологией — работе с большими массивами данных. Инструментально это центры обработки данных, методически — биоинформатика, математические модели. Всё в комплексе дает новые знания в области фундаментальной науки».

«Уже сегодня ИЦиГ СО РАН выполняет де-факто функции национального биоресурсного ядра, которое аккумулирует большой объем данных по биологическому и генетическому разнообразию видов: от расшифрованных геномов до целостных организмов, — рассказал Алексей Кочетов. — Не случайно научный руководитель нашего института, академик Николай Александрович Колчанов возглавил рабочую группу ФАНО России по биоресурсным коллекциям. В настоящее время идет их описание и систематизация, и ИЦиГ выступил локомотивом этого процесса. Поэтому одним из направлений работы ЦГТ станут как раз массивы данных по биоразнообразию и системы их обработки. Очевидно при этом, что ЦГТ будет работать, во-первых, в консорциуме с множеством структур не только биологического профиля, но и многих других научных направлений, а во-вторых — в режиме открытого доступа». Директор ИЦиГ объяснил, что проект Центра генетических технологий структурно сформирован по модульному принципу. Биоресурсное обеспечение, клеточные, омиксные, геномные и информационные технологии — всё это модули, в организации работы которых могут принимать участие другие институты СО РАН.

Центр генетических технологий — прежде всего инфраструктурный проект, это наращивание и интеграция научного инструментария. В 2010-м году был открыт уникальный центр коллективного пользования на базе ИЦиГ — SPF-виварий. Но для более эффективного его использования сегодня требуется приток новейшего лабораторного оборудования, а главное — дополнительные мощности самого вивария. В настоящий момент там поддерживается 50 линий лабораторных животных (только мышей и крыс), а для исследований по широкому фронту, для масштабных доклинических испытаний фармпрепаратов подобных линий требуется значительно больше. Поэтому в проект ЦГТ заложено возведение и оборудование второй очереди SPF-вивария на той же площадке. Недавно побывавший в новосибирском Академгородке министр промышленности и торговли РФ Денис Валентинович Мантуров выразил намерение поддержать строительство по линии своего ведомства. Как рассказал Алексей Кочетов, планируется, что вторая очередь вивария будет состоять из ряда модулей, включая блоки биоресурсного обеспечения (животные и биоматериалы), обработки данных, лабораторий по различным направлениям — клеточных и омиксных технологий, постгеномной физиологии, геномного редактирования и др.

В ходе реструктуризации академических организаций в состав ФИЦ ИЦиГ вошли НИИ клинической и экспериментальной лимфологии и НИИ терапии и профилактической медицины. У них есть две клиники, способные стать испытательными площадками для одного из проектов полного цикла будущего ЦГТ — по разработке и внедрению новых фармпрепаратов. «Это позволит нам в перспективе замкнуть проект в полный цикл - вплоть до выпуска опытных партий субстанций для их окончательных испытаний по регламентам Минпромторга и Минздрава», — уточнил Алексей Кочетов. Он рассказал, что это участие в работах по этому направлению исследований на базе ЦГТ обсуждается с коллегами из Института химии твердого тела и механохимии СО РАН, НИОХ СО РАН, ИХБиФМ СО РАН и других организаций химического и биологического профиля новосибирского Академгородка.

Проект ЦГТ предполагает ряд строек и реконструкций. Помимо второй очереди SPF-вивария, запланировано строительство нового корпуса в филиала ФИЦ ИЦиГ СО РАН — Сибирского НИИ растениеводства и семеноводства в Краснообске (отдельное здание фитотрона).

В Каинской Заимке знаменитая звероферма может «переехать» на другой участок. Вблизи Института археологии и этнографии СО РАН видится отдельная компактная площадка для работы с древней ДНК. «Физически ЦГТ будет располагаться в Академгородке и Краснообске, — акцентировал А.В. Кочетов, — и мы очень надеемся, что федеральное и областное руководство поддержит предложение президиума СО РАН построить следующий мост через Обь связующим эти населенные пункты». Уже посчитаны потребности новых объектов ЦГТ в электроэнергии, воде и других ресурсах. Суммарные вложения в создание Центра предварительно оценены  в 21 миллиард рублей, строительство и установку оборудования планируется завершить к началу 2026 года.

Для работы всего комплекса ЦГТ необходимо дополнительное привлечение около 300 сотрудников: примерно 150 исследователей и столько же технического и вспомогательного персонала. «Требуется развитие действующих базовых кафедр ИЦиГ СО РАН в НГУ, расширение сотрудничества с другими университетами Новосибирска, а также активный поиск талантливых специалистов из других регионов», — считает А. Кочетов. Обсуждается схема управления Центром, которая может включать Научно-координационный совет, задачей которого является определение направлений развития, в который войдут ведущие ученые РАН и ее Сибирского отделения, представители высокотехнологичных отраслей промышленности, федеральных и региональных органов власти. Предполагается, что оперативным управлением займется исполнительная дирекция, в составе которой будут представители институтов — участников консорциума пользователей.

«ЦГТ планируется как открытый центр компетенций, — резюмировал А.В. Кочетов. — Его мощность должна существенно, в разы, превысить сегодняшние возможности ФИЦ ИЦиГ СО РАН за счет как новых инфраструктурных объектов, так и их открытости для использования специалистами из других институтов СО РАН и университетов, а диапазон исследований — путем углубления междисциплинарной и межинститутской интеграции. Миссия Центра — продуцировать новые знания о жизни и новые технологии для жизни».

Подготовил Андрей Соболевский

Ученые Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) разработали прототип системы электронного охлаждения (кулер) для создаваемой в ускорительном центре FAIR в Германии установки HESR, на которой будет изучаться структура экзотических ядер. Кулер необходим для эффективного накопления частиц, так как помогает сформировать очень плотный пучок ионов. Чем плотнее он будет, тем больше событий произойдет в результате столкновения пучка с мишенью. Кулер, прототип которого изготовили в ИЯФ СО РАН, будет рекордным – энергия ускоренных в нем электронов составит 10 МэВ. Стоимость прототипа оценивается примерно в 350 тысяч евро.

HESR (High energy storage ring) – одна из установок ускорительного центра FAIR при институте JSI. Экспериментальная программа HESR включает эксперименты по столкновению пучков антипротонов высокой энергии с мишенью. При этом антипротоны аннигилируют прямо внутри ядра, что дает новый взгляд на его структуру. Целью является изучение экзотических ядер. Неохлажденный пучок ионов занимает все поперечное пространство камеры ускорителя, и добавить в него новые частицы невозможно. Если же ионы охладить, они сожмутся в тонкий шнур, освобождая место для еще одной порции. За счет этого в бустере можно накапливать в десятки раз больше частиц. Электронные системы охлаждения (или кулеры), изобретенные в ИЯФ СО РАН, открыли настолько широкие перспективы, что в настоящее время ионные накопители без них практически не используются.

«Немецкие коллеги решили снабдить свою установку высоковольтным кулером с энергией 10 МэВ. Предыдущий по мощности кулер работал при энергии 4 МэВ на коллайдере Тэватрон в Америке. Если кулер для HESR будет построен – это будет абсолютный рекорд среди установок такого класса. Пока мы сделали только прототип – одну секцию на 600 киловольт. Для системы охлаждения на 10 МэВ потребуется 15 таких секций, которые будут установлены друг на друга. На старых принципах такую установку сделать невозможно, электрические пробои будут слишком сильные», – прокомментировал академик РАН, ведущий научный сотрудник ИЯФ СО РАН Василий Пархомчук.

При строительстве этого прототипа был реализован принципиально новый подход. Он основан на генерации электроэнергии с помощью турбогенератора. При такой схеме в систему подается сжатый воздух, который является изолятором. При помощи потока воздуха можно передавать энергию по пластиковой трубе, не опасаясь пробоя. В секциях кулера энергия сжатого воздуха будет преобразовываться в электрическую при помощи турбины. Между ними нет электрической связи, только эта «воздушная» труба, а управление будет осуществляется бесконтактно радиоволнами, поэтому секции можно ставить друг на друга.

«Прототип кулера для HESR – это начало перехода на релятивистские кулеры. Электроны начинают двигаться со скоростью, близкой к скорости света, и позволяют контролировать качество высокоэнергетичных пучков ионов. Турбогенератор создает энергию для всех изолированных секций из сжатого воздуха», – пояснил Василий Пархомчук.

Далее в Германии секцию установят в огромную бочку, наполненную специальным газом, который используется для увеличения электрической прочности установок. Одна секция рассчитана на 600 киловольт. В конечном варианте должно быть 15 таких секций. Высота кулера будет составлять около 12 метров, а его диаметр – 4 метра.

Предположительно, установка HESR заработает через 10-15 лет. Помимо системы охлаждения, ИЯФ СО РАН разрабатывает и изготавливает для FAIR специальные фокусирующие магниты и высокочастотные системы.

Алла Сковородина

Сегодня биоинформатика пользуется заслуженным интересом в мире науки. Хотя история этой молодой научной дисциплины, выросшей из математической биологии, началась только в 1990-е годы (правда, сам термин появился на свет несколько ранее). Импульсом для ее развития послужила «геномная революция», когда ученые научились секвенировать гены и стали работы с большими массивами информации (big data).

С развитием биоинформатики связывали большие надежды, и новосибирский Академгородок (где еще в 1970-е годы сложилась сильная школа математической биологии) не остался в стороне от этого процесса. Двадцать лет назад, в августе 1998 года, Институт цитологии и генетики СО РАН провел первую международную конференцию «Bioinformatics of Genome Regulation and Structure» («Биоинформатика геномной регуляции и структуры»). Конференция сразу вызвала большой интерес – свои доклады и тезисы на нее представило более ста ученых со всего мира. С тех пор конференция стала проходить регулярно.

Биоинформатика стремительно развивалась, за считанные годы пройдя путь от исключительно фундаментальной дисциплины к экспериментальной и прикладной научной деятельности. Эти изменения нашли отражение и в программе конференции, которая с 2004 года стала включать и «экспериментальную часть» в виде раздела, посвященного системной биологии. А вскоре и ее название приобрело современный вид – «Биоинформатика и системная биология» (BGRS\SB).

Одним из главных трендов развития современной науки стала работа на стыке разных дисциплин: часто именно такие исследования приносят самые впечатляющие плоды. Отвечая духу времени, конференция BGRS\SB на протяжении практически всей своей истории развивается в направлении мультидисциплинарности.

Одним из первых шагов стало включение в программу BGRS\SB математического симпозиума. Одним из главных объектов изучения для биоинформатики являются большие информационные массивы (big data). Для эффективной работы с ними необходимы суперкомпьютерные центры и совершено новый программно-математический инструментарий. Поэтому, как и в математической биологии, представители этих двух наук продолжают работать в тесном контакте. А международная конференция «Математическое моделирование и высокопроизводительные вычисления в биоинформатике, биомедицине и биотехнологии» стала полноправной частью мультиконференции BGRS\SB.

Еще одной областью знания, где союз с биоинформатикой уже стал устойчивым трендом, является медицинская биология, поскольку развитие пациент-ориентированной медицины невозможно без тщательного анализа генома пациента. Доклады на эту тематику появлялись уже в программах самых первых конференций. И со временем «доросли» до самостоятельного симпозиума «Системная биология и биомедицина».

Когда в 1998 году в Новосибирске проходила первая конференция, вспоминают ее организаторы, казалось, что уже совсем скоро, опираясь на данные, полученные в ходе секвенирования генома человека, наука сможет дать ответ на главные вопросы о том, как работает наша ДНК.

Однако с каждым новым исследованием, с каждым найденным ответом, перед учеными встают новые, еще более интересные вопросы. И очевидно, что до ответов на главные из них предстоит пройти еще большой путь, на котором нас ждут порой неожиданные результаты. Поэтому в программе каждой из конференций есть место для интересных и неординарных докладов.

Не станет исключением и BGRS\SB-2018, которая проходит в год двадцатилетия конференции. О некоторых ее ключевых докладах мы расскажем накануне конференции. А во время ее проведения вы сможете получить более полную информацию от самих докладчиков – ученых, работающих на переднем крае мировой науки. Следите за нашими пресс-релизами.

11-я международная мультиконференция Bioinformatics of Genome Regulation and Structure\ Systems Biology — BGRS\SB-2018 пройдет 20-25 августа в новосибирском Академгородке. Подробная информация о программе и участниках – на сайте конференции.

Пресс-служба ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН»

Мы всегда стараемся уберечься от инфекций: моем руки перед едой, чихаем в платок, протираем руки после автобусных поручней. Однако есть места, невольно переполненные инфекциями: в частности, больницы и поликлиники. Конечно, в помещениях регулярно проводится дезинфекция, но она не способна защитить от всех заболеваний. Для предупреждения таких случаев сибирские ученые разработали специальные антибактериальные пленки.

Нозокомиальные (госпитальные) инфекции распространяются внутри больницы: человек приходит с травмой ноги, а уходит с совершенно другой болезнью. Возбудителями могут стать золотистый стафилококк и синегнойная палочка, также активно распространяются пневмония, туберкулез и т.д. Происходит это следующим образом: один чихает, второй — ставит руку на стойку регистратуры, врачебный стол, затем вытирает лицо... Конечно, существует процедура кварцевания: несколько раз в день включается ультрафиолетовая лампа, которая дезинфицирует помещение. Кроме того, подоконники и столы протираются хлоркой, но иногда персонал просто не успевает убрать кабинет после очередного пациента.

«Возникла идея создать некие самостерилизующиеся и безвредные для человека поверхности, при попадании на которые бактерии будут погибать. Известный пример такого материала — серебро: его ионы токсичны для микроорганизмов. Однако это не очень дешево, плюс непокрытое серебро окисляется и стирается. К тому же, если, например, все время есть из серебряной посуды, развивается дисбактериоз — ведь в организме есть и полезные бактерии», — рассказывает старший научный сотрудник Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН кандидат химических наук Михаил Александрович Шестопалов.

Тогда ученые решили обратить внимание на вещества, работающие на принципе фотодинамической инактивации микроорганизмов. Схожий принцип используется при фотодинамической терапии раковых заболеваний: пациенту вводят нетоксичные соединения, которые облучаются светом с определенной длиной волны, что активирует их способность производить активные формы кислорода (АФК), убивающие опухоль.

В качестве фотоактивных компонентов в антибактериальных материалах специалисты ИНХ СО РАН предложили использовать кластерные комплексы вольфрама и молибдена: под воздействием света (солнечного или искусственного) они эффективно генерируют синглетный кислород — один из видов АФК, способный уничтожить любую попавшуюся ему на пути бактерию.

Такой кислород существует лишь долю секунды, а потому представляет опасность лишь на поверхности материала. Более того, активированная поверхность безвредна для человека, поскольку роговой слой кожи не восприимчив к подобным воздействиям.

Существует и другой вид антибактериальных материалов: бактерия, попадая на них, просто «скатывается». Похожим образом работает обычное мыло — оно зачастую не убивает, а смывает микроорганизмы с рук. Получается, можно сделать покрытие, на котором бактерии не смогут закрепиться — так называемое супергидрофобное, отталкивающее воду.

«В нашей работе мы решили объединить эти способы борьбы. Взяли близкое к супергидрофобному вещество — модифицированный тефлон — и добавили в него наш активный компонент (вольфрам или молибден). Этот тефлон кислородопроницаем, что важно, так как включенным в него комплексам необходим доступ к воздуху для генерации синглетного кислорода. В итоге бактерии либо смываются, либо (особо цепкие) уничтожаются под воздействием света», — добавляет Михаил Шестопалов.

Такие эксперименты уже были успешно проведены в Федеральном исследовательском центре фундаментальной и трансляционный медицины в лаборатории экспериментального моделирования и патогенеза инфекционных заболеваний кандидатом биологических наук Александром Юрьевичем Алексеевым. Работа ученых была поддержана грантом президента Российской Федерации.

Такие пленки, словно полиэтиленовые, натягиваются на поверхности, будь то врачебный стол или стойка в поликлинике. Кроме того, модифицированный тефлон способен растворяться в нетрадиционных растворителях, поэтому из него можно сделать прозрачный лак и нанести куда угодно — это на порядок снизит перенос и распространение различных заболеваний. Прежде всего, пленкой необходимо покрывать пол, потому что через ноги переносится немало инфекций. При желании некоторое медицинское оборудование (капельницы, трубки) также реально делать с этим материалом. Ученый уверен: в зависимости от инвестора и его требований можно будет реализовать разработку в значимых масштабах даже за год.

Алёна Литвиненко

На фото: коллектив исследователей: аспирант ИНХ СО РАН Дарья Владимировна Евтушок, Михаил Александрович Шестопалов, студент ФЕН НГУ Вячеслав Александрович Бардин

Как бы мы отнеслись в наши дни к человеку, рассказывающему о том, какие невероятные ощущения он испытывает от каких-нибудь противогриппозных таблеток, когда принимает их сверх меры? Наверняка заподозрили бы его в психологической неадекватности. Удивительно, но именно такая история произошла с восприятием наркотиков. Как известно, наркотики проникли в европейские страны в качестве сильнодействующих лекарственных препаратов и вплоть до XIX века воспринимались именно в таком амплуа. Долгое время мало кому в Европе приходило в голову рассматривать их безотносительно к медицинским целям, то есть как средство получения какого-то особого удовольствия. И это несмотря на известную порочную практику восточных народов, с которой были хорошо знакомы европейские путешественники. Тем не менее, примерно до 1820-х годов бахвалиться пагубным пристрастием к наркотическому зелью не считалось у европейцев дурным тоном.

По сути, до указанного периода о наркомании в Европе не было и речи. Восток, конечно, сильно изумлял своей любовью ко всяким одурманивающим веществам, но у европейцев долгое время был к этому другой интерес. Примерно с XVI столетия опиум, марихуана и кокаин оказались предметом пристального изучения европейских медиков. И если они и рекомендовали их к применению, то исключительно в качестве лекарств. Причем, спектр действий наркотиков на организм был необычайно широким. Опиум, например, был важным компонентом различных микстур, назначавшихся не только ради улучшения сна или в качестве успокоительного или тонизирующего средства, но также при лечении подагры, рвоты, колик, плеврита, болезней легких, камней в почках. Настойка опия в качестве такого универсального препарата долгое время была весьма популярна. Считалось, что опиум поддерживает жизненные силы человека и помогает, тем самым, справиться с болезнью. Опиумные микстуры применялись в Европе еще в средневековье. Создание знаменитой лечебной настойки на основе опия laudanum приписывали самому Парацельсу. Живший в XVII веке английский врач Томас Сайденхем даже посвятил опиуму целую книгу, где он утверждал: «Опиум является таким необходимым инструментом в руках искусного врача, что лекарство без него будет неполным. Тот, кто хорошо понимает это средство, сделает с его помощью гораздо больше, чем с любым другим». О значении опиатов – морфина, кодеина и героина – для современной фармакологии и говорить не приходится. Тема известная.

То же самое касается и других наркотиков, которые в определенный исторический период свободно (свободно!) продавались в аптеках Европы и США по вполне доступным ценам. Даже марихуана, которая ныне воспринимается чуть ли не как символ легкой «дури», когда-то использовалась европейскими врачами в качестве обезболивающего средства, а также для борьбы с эпилептическими припадками и ревматизмом. Мало того, на Востоке ее применяли для лечения дизентерии и венерических болезней!  Листья коки использовались для лечения ран и суставов, а кокаином европейские врачи даже лечили болезни сердца и невралгию.

Не удивительно, что в XIX веке общественность относилась к увлечению наркотиками достаточно снисходительно. Большого социального зла в этом еще не угадывалось, о чем, в частности, красноречиво свидетельствует художественная литература той поры. Вспомним, с каким смаком граф Монте-Кристо описывает восхитительные свойства гашиша, и как он буднично и непринужденно заглатывает ложечку этого восточного зелья:

С этими словами он поднял крышку маленькой золоченой чаши, взял кофейной ложечкой кусочек волшебного шербета, поднес его ко рту и медленно проглотил, полузакрыв глаза и закинув голову.

А как хозяин пещеры уговаривает своего гостя приобщиться к наркотику:

- Потерпите неделю, и ничто другое в мире не сравнится для вас с ним, каким бы безвкусным и пресным он ни казался вам сегодня.

У Конан Дойла находим еще более вопиющий пример. Знаменитый сыщик Шерлок Холмс в часы уныния «ширялся» кокаином! Колол его себе прямо в вену, да еще предлагал то же самое доктору Уотсону:

Шерлок Холмс взял с камина пузырек и вынул из аккуратного сафьянового несессера шприц для подкожных инъекций. Нервными длинными белыми пальцами он закрепил в шприце иглу и завернул манжет левого рукава. Несколько времени, но недолго он задумчиво смотрел на свою мускулистую руку, испещренную бесчисленными точками прошлых инъекций. Потом вонзил острие и откинулся на спинку плюшевого кресла, глубоко и удовлетворенно вздохнул.

Три раза в день в течение многих месяцев я был свидетелем одной и той же сцены, но не мог к ней привыкнуть. Наоборот, я с каждым днем чувствовал все большее раздражение и мучался, что у меня не хватает смелости протестовать. Снова и снова я давал себе клятву сказать моему другу, что я думаю о его привычке, но его холодная, бесстрастная натура пресекала всякие поползновения наставить его на путь истинный. Зная его выдающийся ум, властный характер и другие исключительные качества, я робел и язык прилипал у меня к гортани.

Но в тот день, то ли благодаря кларету, выпитому за завтраком, то ли в порыве отчаяния, овладевшего мной при виде неисправимого упрямства Холмса, я не выдержал и взорвался.

– Что сегодня, – спросил я, – морфий или кокаин?

Холмс лениво отвел глаза от старой книги с готическим шрифтом.

– Кокаин, – ответил он. – Семипроцентный. Хотите попробовать?

С позиции современного дня этот эпизод кажется возмутительным: внештатный сотрудник полиции, так сказать, был с колотыми венами! По нынешним меркам – просто ЧП! Но тогда о наркомании как о массовом явлении еще ничего не знали, поэтому подобные пристрастия воспринимались как сугубо индивидуальные проблемы.

О том, каким путем наркотики в европейских странах перекочевали из сферы медицины в злачные места, можно легко проследить на историческом материале. Как мы уже отмечали выше, тот же опиум похваливали известные английские врачи. Но, подчеркиваем, исключительно как очень сильное лекарство. Причем, похваливали с оговорками, поскольку случаи смерти от передозировки отмечались регулярно. А вот с первой половины XIX века им уже начинают в открытую «баловаться» откровенные гедонисты и сибариты, не связывая сие пристрастие с избавлением от хворей. Мало того, не стесняясь делиться своими ощущениями и переживаниями, бросая тем самым открытый вызов тогдашней морали. Во Франции с 1840-х годов у некоторых молодых прожигателей жизни, корчивших из себя нонконформистов и «белую кость», большое одобрение получил гашиш. Естественно, исключительно как средство развлечения и получения нового, необычного опыта (о чем как раз и рассказывается устами графа Монте-Кристо).

Характерно, что европейцы были хорошо осведомлены насчет наркотической зависимости. Так, еще в XVII веке французский ювелир Шарден, живший в Персии, отмечал, что люди, регулярно принимающие опиум, постоянно повышают дозу, а после отказа от наркотика испытывают сильные мучения. Поэтому нельзя сказать, будто искатели особых ощущений абсолютно ничего не знали о последствиях.

Большую роль в популяризации наркотиков, как мы заметили, сыграли представители литературного сообщества. И возмутительный (как мы считаем) эпизод из романа Александра Дюма возник отнюдь не на пустом месте. Автор, по сути, живописует тогдашний «писк» моды на восточные одурманивающие средства. Конечно, в низших слоях подобные злоупотребления, когда наркотическое снадобье применяется не для лечения, а для опьянения, было в порядке вещей (как в случае с российской настойкой боярышника). В то же время нельзя не согласиться, что простым трудягам, по грубости своей искавшим забвения любым способом, не приходило в голову заниматься эстетизацией и пропагандой подобной страсти, придавая наркотику некий красочный ореол. И в описываемую эпоху потребление простыми людьми наркотиков еще считалась роскошью, которая была под стать только состоятельному сословию.

Разумеется, ревнители нравственности осуждали пристрастие к зелью, но ведь не они определяли вкусы и привычки искателей сильных ощущений. Что касается последних, то они сделали для себя «открытие», пусть противное тогдашней морали, но отображавшее новую веху в развитии опасных потребительских запросов. «Открытие» заключалось в том, что очень известное лекарственное снадобье может выступать в роли источника невиданных наслаждений. Поэтому считать такой перенос акцентов результатом дурных наклонностей обездоленных и отупевших низов мы совсем не имеем права, ибо выраженную страсть к наркотикам иной раз открыто демонстрировали представители высших слоев, включая и королевских особ. Одним из самых именитых наркоманов был король Георг IV, пристрастившийся к опиатам еще в юности (будучи принцем Уэльским). После восхождения на трон в 1820 году его зависимость от наркотиков была уже неуправляемой. Интересно, что некоторые высокопоставленные особы, крепко «подсевшие» на опиаты, воспринимали осуждение наркомании со стороны врачей и моралистов как «предрассудок». Очевидно, не без их попустительства порочные наклонности закреплялись и в социальных низах, когда наркотические снадобья бесконтрольно поступали в аптечные киоски и даже бакалейные лавки, где они отпускались без всяких рецептов. У нечистых на руку аптекарей, естественно, возникал соблазн, что называется, «подсадить» на такие препараты всех желающих (еще раз вспомним российский «Боярышник» - очень похожая история).

Примечательно и то, что в позапрошлом веке вопрос о вреде наркотиков был еще дискуссионным. Европейским медикам оказалось не так-то просто провести ту грань, за которой лекарство вызывает привыкание и превращается в яд. Иными словами, назначение больному сильнодействующих препаратов на основе наркотических веществ подразумевало скрытую угрозу. Возникало подозрение, что при свободном обращении таких лекарств это угрожает обществу массовой наркоманией. Хотя, со своей стороны, мы вынуждены заметить, что причина наркомании как социальной проблемы должна быть обратной. Скорее всего, речь идет о «болезни» воли, которая вряд ли связана со случайной медицинской «передозировкой». Фактически зависимость от наркотиков проявлялась на почве особых гедонистических установок. Вспомним еще раз представителей европейской богемы, пропагандировавших наркотики как средство получения «неземных наслаждений». Как мы уже сказали, с их стороны это был открытый выпад против традиционной морали. Очень часто подобные увлечения восточным зельем сочетались у них с интересом к восточному мистицизму. Наркотики воспринимались ими как некое средство перехода в иной мир. Типичный представитель богемы, вовлекаясь в такой «экстрим», подчеркивал тем самый свою «особенность», якобы отделявшую его от серой толпы. И надо отметить, что этот же «аутсайдерский» пафос живо обличает и современных европейских наркоманов.

Олег Носков