В России объявлен старт технологических конкурсов Up Great — русского аналога Darpa Grand Challenge, в рамках которого инженерные команды посоревнуются в создании беспилотного автомобиля для русской зимы. По прогнозу РВК и Frost & Sullivan, к 2025 году беспилотники займут 40% мирового рынка легковых машин.

Взрывной рост технологий автономного транспорта приведет к созданию новых продуктов и сегментов бизнеса. Они обещают изменить жизнь людей так же, как в начале ХХ века ее изменило появление автомобиля. Организаторы Up Great выбрали пять «вещей из будущего», которые появятся в результате преодоления технологического барьера.

Автономный общественный транспорт без водителя

Автоматизация вождения приведет к созданию инновационных продуктов и решений в различных сферах. Одна из них — автономные такси. Благодаря совершенствованию беспилотных технологий они могут набрать популярность уже в ближайшие годы.

Главное преимущество пассажирских беспилотников — высокая экономия средств за счет отсутствия водителя. А еще — снижение рисков, связанных с усталостью и слабым вниманием «живого» пилота. Робот может проводить «за рулем» больше времени, а значит, и количество перевозок можно увеличить, а стоимость проезда снизить.

Повлияет на развитие сегмента автономных такси и быстрый рост мобильных сервисов (таких как Uber или Яндекс), легкость вызова средства передвижения по требованию и растущая популярность образа жизни в стиле «car-free».

Высокий уровень автоматизации вождения, считают эксперты, даст зеленый свет индустрии общественного автономного транспорта (англ. Group Rapid Transit, GRT). По улицам городов будут курсировать небольшие автоматизированные электрические микроавтобусы, внешне почти не отличимые от современных маршруток. Но — со встроенным и незримым водителем-роботом, который не будет нервничать, слушать шансон и вылетать на «встречку».

Услуга перевозки будет доступна по требованию — через приложение на смартфоне. Таким образом, долго ждать на остановке автобус-беспилотник не придется. Чем больше будет вызовов, тем больше их выйдет на рейс. Так автономные технологии позволят оптимизировать движение микроавтобусов в периоды увеличенного спроса.

Мобильные роботы и логистические дроны

Развитие автоматизированных систем и «промышленного интернета вещей» (англ. Industrial Internet of Things, IIoT) приведет к активному использованию мобильных роботов в промышленных целях.

Многие технологические компании уже приступили к созданию автоматически управляемых транспортных средств (англ. Automated Guided Vehicles, AGV) для логистики. Новые машины могут выполнять широкий круг задач, включая разгрузочно-погрузочные работы на терминалах морских портов и аэропортов.

Например, Amazon уже применяет свои мобильные устройства Kiva в складской работе. Небольшие роботы способны подбирать и перемещать товары в четыре раза быстрее, чем это делают люди. Сокращение времени на логистику повышает эффективность обработки заказов, уверены в Amazon.

Однако эти роботы пока не полностью автономны — они перемещаются по складу с помощью направляющих меток на полу. Каждый робот Kiva оснащен датчиками, которые помогают ориентироваться в пространстве и объезжать препятствия в виде человека или объектов.

В логистике можно использовать и летающие аппараты — дроны. По оценкам Frost & Sullivan, сервисы по доставке товаров дронами вскоре станут нормой для отправки небольших посылок в радиусе 50 км. Мировой оборот этой индустрии оценивается на уровне 6,7 млрд долларов США уже к 2020 году.

Платонинг

Платонинг представляет собой объединение в группу двух или более беспилотных транспортных средств, прежде всего грузовых автомобилей. Это позволяет повысить эффективность использования топлива, увеличить пропускную способность дорог и обеспечить безопасность движения. Такие группы автомобилей имеют фиксированные расстояния (10−15 метров между каждой машиной) для уменьшения сопротивления и улучшения аэродинамики.

Преимуществ от использования платонинга несколько. Это экономия топлива (около 4,5% для впереди идущего грузовика и почти 10% для транспортных средств в конце группы), более плавный и предсказуемый транспортный поток, снижение нагрузки на водителей (если они будут в колонне). К 2030 году годовой оборот сервисов с использованием платонинга, по оценкам Frost & Sullivan, достигнет $ 12,3 млрд в США и около $ 2,4 млрд в Европе.

Технология платонинга, вероятно, не обойдет стороной и российский рынок автоперевозок. Но для этого придется совершенствовать дорожную инфраструктуру (не только федеральные, но и муниципальные дороги) и законодательно разрешить такой вид перевозок.

Страхование по требованию

Причина большинства аварий на дорогах, как считают эксперты, человеческий фактор. Люди устают, теряют внимание, бдительность. Автоматика лишена этих недостатков. С ростом числа автономных автомобилей ожидается значительное уменьшение количества ДТП.

Как следствие, снижение рисков на дороге изменит индустрию автострахования. Клиент будет оплачивать услуги страховщиков, исходя из активности использования автономного авто. И страховать будет скорее имущество, нежели гражданскую ответственность за возможную аварию, как в случае с ОСАГО.

Обязательство по такому страхованию, скорее всего, перейдет от владельца к производителю транспортного средства. Все страховые случаи, которые сейчас покрываются застрахованным лицом, будут распределяться между несколькими заинтересованными сторонами: производителем, операторами дорожной инфраструктуры, транспортными организациями.

Отели-беспилотники

С развитием беспилотных технологий люди смогут активнее использовать свои машины для дальних поездок в другие города и страны. Потребность в ночлеге в придорожных мотелях снизится, так как водители смогут спать в своем авто во время движения. Это позволит серьезно экономить время, деньги и силы во время длительных путешествий.

Для повышения комфорта водителей и пассажиров производители будут превращать беспилотники в передвижные отели-трансформеры. Салоны будущих автомобилей будут адаптированы как под использование в режиме вождения, так и в специальном режиме сна, что станет серьезным вызовом для традиционной индустрии гостеприимства.

Коллаборации AWAKE в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) впервые удалось ускорить электроны с помощью волны, создаваемой сгустком протонов в плазме. Электроны с начальной энергией 19 МэВ пролетели в плазме 10 метров и увеличили энергию более чем в 100 раз – до 2 ГэВ. Новый способ позволит уменьшить размеры, а значит и затраты на строительство будущих установок. В разработке принимали участие специалисты из 10 стран мира, в том числе и ученые Института ядерной физики им. Г.И. Будкера, которые создали теоретическую модель и показали возможность успешного применения метода протонного ускорения. Результаты опубликованы в журнале Nature.

Традиционный способ ускорения частиц до высоких энергий предполагает использование высокочастотных (ВЧ) резонаторов, проходя через которые, пучки ускоряются под действием электромагнитного поля. В 2013 году в ЦЕРН началась работа над проектом AWAKE (полное название – «Advanced proton-driven plasma WaKefield Acceleration Experiment»). Его основная задача – экспериментально подтвердить возможность использования альтернативного метода, при котором частицы летят сквозь плазму и ускоряются под действием волн, возникающих в ней.

«Команда ИЯФ СО РАН отвечала за моделирование физических процессов в эксперименте, – комментирует лидер проекта AWAKE Эдда Гшвентер (Edda Gschwendtner), – это позволило определить, как нам строить установку, какие у нее будут параметры, какие инженерные особенности. Новосибирцы помогли найти ответы на вопросы о том, как будет себя вести пучок протонов в плазме, как будет происходить процесс самомодуляции. На основе этих расчетов мы и построили установку».

Теоретический координатор проекта AWAKE, главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН, профессор НГУ, доктор физико-математических наук Константин Лотов отмечает, что идея кильватерного ускорения в плазме возникла еще в 70-х годах: «Это название появилось из-за аналогии со следом на поверхности воды, который остается за кормой идущего судна. Пучок-драйвер, проходя через плазму, создает в ней волну и таким образом разгоняет электроны, летящие следом. Раньше в качестве драйвера использовались пучки электронов или мощные лазерные импульсы. Мы же нашли способ использовать протонный пучок, в котором в тысячи раз больше энергии, чем в самых лучших электронных и лазерных драйверах. За протонным драйвером электроны летят в одной длинной плазменной секции – и это довольно простая конструкция. Другие же драйверы надо периодически заменять на «свежие», делать много небольших секций – это гораздо сложнее, поэтому наш вариант ближе к практическому воплощению». По словам Константина Лотова, новая технология позволит при существующих размерах ускорителей примерно в сто раз увеличить энергию электронных и позитронных пучков, доступных в эксперименте.

Следующий шаг в проекте AWAKE, пояснила Эдда Гшвентер, – работа над качеством пучка и над возможными физическими приложениями использования этого метода.

«В этом нам также понадобятся работы Института имени Будкера, так как у нас очень много вопросов. Как много мы сможем ускорить частиц? Какой длины должна быть плазменная ячейка? Сколько должно быть таких ячеек? Каким должен быть между ними зазор? Это важно, во-первых, для обоснования следующего этапа проекта, во-вторых, для прогнозирования успешности будущих экспериментов» – прокомментировала лидер проекта.

Для проведения эксперимента AWAKE используется синхротрон SPS – один из ускорителей, обеспечивающих протонами Большой адронный коллайдер. Протоны из SPS, имеющие энергию 400 ГэВ, выпускаются в так называемую плазменную секцию, в которой находится газ рубидий, нагретый до 200°С. Одновременно с этим лазерный импульс выбивает электроны из атомов газа и превращает его в плазму. Сквозь плазму летит протонный пучок, который и создает в ней колебания – кильватерные волны. Эти волны разгоняют электроны, которые выпускаются в плазму с относительно низкой энергией под определенным углом. На другом конце плазменной секции находится дипольный магнит, который направляет ускоренные электроны на детектор.

Сила, с которой ускоритель разгоняет частицы, называется темп ускорения и измеряется в мегаэлектронвольтах на метр (МэВ/м). Чем больше темп ускорения, тем короче требуется ускоритель. Самый большой линейный коллайдер SLC, в котором для ускорения частиц использовались ВЧ-резонаторы, имел номинальный темп ускорения 17 МэВ/м. Он работал в Стэндфорте с 1989 по 1998 год. В AWAKE удалось ускорить электроны до 2 ГэВ на расстояние 10 м, а это значит, что темп ускорения в среднем составляет 200 МэВ/м. Ученые надеются, что в будущем удастся достичь показателя 1000 МэВ/м.

С самого начала работа над проектом AWAKE шла очень быстро. Инженерно-строительные работы начались в 2014 году, а в начале 2016 года была установлена плазменная секция. Несколько месяцев спустя для проверки экспериментального оборудования сквозь нее были пропущены первые пучки протонов. В конце 2016 года были зарегистрированы первые кильватерные волны.

Алла Сковородина

«Томографы вместо кастрюль» – вот, пожалуй, наилучший вариант конверсии, «дух» которой опять витает над отечественной оборонкой. Тема трансфера инженерно-технологического потенциала предприятий новосибирского ВПК в кластер высокотехнологичного медицинского оборудования неожиданно прозвучала в ходе VI Международного технологического форума «Технопром-2018», чему была посвящена отдельная секция. Конечно же, речь не идет о том, что вся наша оборонка намерена броситься в медицину. Но показательно как раз то, что «застрельщиками» этой темы выступили представители организаций, прямо связанных с оборонной промышленностью.

Почему именно оборонка готова подключиться к этому делу? Догадаться не сложно – именно здесь на сегодняшний день сосредоточены лучшие технические специалисты, именно здесь имеется необходимая материально-техническая база для создания высокотехнологичной медицинской техники, потребность в которой возрастает ежегодно. Думаю, нет смысла уточнять, насколько наша страна зависит от импортных поставок. Масса изделий и материалов для медицины поставляются из-за рубежа. Поэтому заменить импорт отечественной продукцией – одна из актуальнейших задач нашего дня. По словам директора НИИ медицинской инженерии НГТУ Дмитрия Белика, это есть обширное поле деятельности для предприятий российского оборонного комплекса. Хотя необходимо учитывать, что сама по себе поставленная задача достаточно сложная. И вряд ли предприятия смогут по одиночке выдать какой-то достойный продукт, способный заменить импортные аналоги. Аналоги, в принципе, есть, но их массовое производство невозможно освоить просто так, с ходу. Предстоит, считает Дмитрий Белик, довольно острая конкурентная борьба.

Важнейшим инструментом для вывода отечественной медицинской техники на рынок является создание на уровне регионов территориально-производственных объединений. По-современному – производственных кластеров.

В этом были единодушны все участники упомянутой секции. Дмитрий Белик специально подчеркнул важность подобных структур, сославшись на зарубежный опыт. Например, во Франции действует 144 региональных кластера, в Норвегии – 62. На уровне ЕС – 60 межгосударственных кластеров. Показателен такой факт: созданный в Ирландии не так давно кластер медицинских изделий является сегодня одним из ведущих производителей такой продукции.

Особенностью кластеров, на которую обращают внимание наши производственники, является непосредственная поддержка со стороны государства. По сути дела, это есть некая коммуникационная площадка для взаимодействия органов власти с представителями бизнеса и науки. В прошлом году подобное объединение по производству медицинских инструментов и изделий было создано в республике Татарстан. «Они собрали там десять предприятий, работают с высоким темпом. База у них очень солидная», – пояснил Дмитрий Белик. Но самым важным является то, что в создании этого кластера принимал непосредственное участие Совет министров Татарстана. То есть данное объединение не является некой «частной» инициативой отдельно взятых промышленных организаций. Подобные вещи осуществляются на государственном уровне.

На этом моменте как раз и пытались заострить внимание участники секции. Без целенаправленной работы региональных властей (реальной работы, а не декларативной) смысл создания таких объединений утрачивается. Сейчас, в условиях санкций, возникают серьезные стимулы  для осуществления импортозамещения в этой области, в чем государство должно быть крайне заинтересовано. Представьте, что у импортного томографа вышла из строя трубка (стоимостью в 12 миллионов рублей), которую будет просто нечем заменить. Возможно, что до этого дело не дойдет, но в любом случае было бы намного выгоднее иметь собственные аналоги, не уступающие по качеству импортным. Наша оборонка готова поучаствовать в создании подобной техники, но для этого – как мы уже сказали – необходимо прямое участие государственных структур. И если медицинский кластер создали в Татарстане, то чем, собственно, хуже Новосибирская область, известная своим научно-техническим потенциалом? Мало того, по словам Дмитрия Белика, Росздравнадзор идет навстречу Новосибирской области и Сибирскому Федеральному округу, предлагая создание соответствующих региональных структур для испытания созданных приборов и изделий. То есть не будет необходимости специально ездить для этих целей в столицу.

В общем, новосибирским промышленникам показывают зеленый свет. И они, в принципе, готовы включиться в дело. В Новосибирске есть профессионалы, прошедшие все этапы создания медицинских приборов, причем, достаточно сложных. То есть у нас есть организации, способные создавать медицинское оборудование от разработки до серийного выпуска и послепродажного обслуживания. Иными словами, технический потенциал налицо, и вряд ли Новосибирская область в этом плане чем-то уступает тому же Татарстану.

В общем, как заметил заместитель генерального директора по развитию АО НИИЭП Валерий Эдвабник, просто «грех не воспользоваться тем, что в Новосибирске достаточно много оборонных предприятий, выпускающих технически очень сложную продукцию».

К тому же, по его словам, многие предприятия ВПК являются сейчас недогруженными, и на подходе – новая волна «недозагрузки».

Короче говоря, есть задачи, которые нам по силам. В той же Ирландии, напомнил Валерий Эдвабник, 15 лет назад вообще ничего не знали о медицинском приборостроении. А сегодня ирландцы вышли по этой части в первые ряды. Что же мешает нам двинуться тем же путем? В принципе, создать и зарегистрировать объединение с названием «медицинский кластер» особых проблем нет. Но надо понимать, что сама по себе структура не является самоцелью. Мало того, вы подписываетесь под уймой правил, включая правила финансовой отчетности. «Я не думаю, – считает Валерий Эдвабник, – что для этого нужно обязательно регистрировать такую организацию. Кластер – это добровольное объединение усилий каких-то предприятий. А уж будет ли оно соответствовать требованиям государства для получения каких-то преференций или мы будем самостоятельно идти своим путем – это как раз и является главным». Иными словами, производственников должен объединять не какой-то формальный документ, а реальный интерес, который бы совпадал и с интересами властей. Простая формализация отношений сама по себе еще ничего не дает.

Но вот вопрос – есть ли на этот счет заинтересованность у наших региональных руководителей? Так ли для них важны успехи новосибирских производителей медицинской техники и лидерство нашего региона в данном сегменте рынка? С этим еще предстоит разобраться, поскольку региональные министры во время Форума не проявили особого интереса к обсуждению этой проблемы, предпочтя им вещи сугубо церемониальные. Казалось бы, мелочь, но она весьма показательна. Во всяком случае, по таким «мелочам» как раз и распознаются реальные приоритеты.

Почему в нынешних условиях столь важна поддержка со стороны региональных властей, почему необходима их заинтересованность в этой поддержке? Как мы уже отметили выше, на рынке медицинского оборудования очень сильна конкуренция. Причем, конкурировать приходится не только с иностранными производителями, но и с отечественными. И надо сказать, что в этой схватке регионалы сильно проигрывают москвичам. Точнее, производителям, чьи интересы активно лоббируются в столице.

По большому счету, региональная власть должна осуществлять лоббистские функции, помогая «продвигать» продукцию местных производителей.

В противном случае у тех повышается вероятность «проваливать» многочисленные тендеры, очень часто довольно тенденциозно составленные как раз в угоду производителям, связанным с Москвой или  с Санкт-Петербургом. У нас на местах пока еще «стесняются» говорить о лоббизме или просто избегают таковых действий в силу не совсем понятных причин. Однако без этого, как отметил один из участников, мы будем обречены на создание всего лишь штучных изделий.

Поэтому надо понимать, что обращение производственников к властям с просьбой принять участие в создании кластера предполагает не просто улаживание каких-то чисто формальных вопросов. Речь идет о настоящем партнерстве во имя интересов экономики региона. Каков будет отклик со стороны наших чиновников, покажет ближайшее будущее.

Олег Носков

В Новосибирске сегодня продолжается Международный форум и выставка технологического развития «Технопром-2018» – это своего рода площадка, на которой изобретатели могут найти поддержку в лице бизнеса и власти: здесь дают жизнь новым проектам и разработкам.

Новосибирские ученые и инженеры не раз доказывали – воплощенные мысли сибирских умов могут завоевать мир. Разработками made in Novosibirsk уже давно пользуются в других странах. «Вести Новосибирск» подготовили подборку революционных изобретений новосибирцев.

1. Промышленный ускоритель электронов

Устрашающий вид и название, но стоит ускорителю начать работу, как происходит научное чудо: любое вещество, подающееся в эту установку, приобретает улучшенные свойства. Например, устойчивость к высоким температурам провода увеличивается в несколько раз: если раньше материал выдерживал температуру в 70 градусов, то пройдя процедуру, оболочка сможет устоять при 170 градусах. Всё дело в ускоренных электронах – именно они, попадая вглубь вещества, наделяют его сверхвозможностями. Это позволяет производителям экономить на сырье.

Использовать ускорители можно не только в производстве кабелей – с помощью установки стерилизуют медицинские инструменты, препараты, одежду, их можно использовать в процессах резки и сварки, закалки и наплавки металлов и во многом другом.

На 2018 год Институт ядерной физики имени Г.И. Будкера СО PAH произвел и продал около 500 ускорителей. Среди стран-покупателей – США, Япония, Корея, Китай, Малайзия, Индия, Италия, Германия, Чехия, Польша, Венгрия и другие. Аналоги у новосибирской установки есть, их производят в США и Японии, но сибирские промышленные ускорители выигрывают по габаритам и стоимости – они значительно меньше и дешевле.

Кстати, заработать на этой разнице пытались предприимчивые китайские инженеры: они несколько лет назад купили новосибирский ускоритель и по образу и подобию собрали свой. Но китайская «подделка» не смогла выдержать конкуренции на мировом рынке – оказалась недолговечной.

2. Пневмопробойники

Изобретение принадлежит Институту горного производства СО РАН. Пневмопробойник позволяет прокладывать коммуникации без рытья траншей. Применяют его для бурения скважин под улицами, трамвайными и железнодорожными путями, автострадами, взлетно-посадочными полосами аэродромов и т. д.

Особой популярностью изобретение пользовалось за границей на заре эры кабельного телевидения. Сегодня новосибирские пневмопробойники продают в Германию, Францию, Великобританию, США и другие страны.

3. Индигирка – чудо-печь

Индигирка – река на северо-востоке Якутии, а еще это электрогенерирующая дровяная отопительно-варочная печь – или, проще говоря, «умная» буржуйка. И ее изобрели в Новосибирске на заводе «Термофор».

Чудо-печь работает просто: загружаешь дрова – получаешь тепло, оно преобразуется в электроэнергию, причем двух сосновых поленьев достаточно, чтобы зарядить аккумуляторы телефона, камеры, навигатора или ноутбука.

Известность новосибирская буржуйка с якутским колоритом получила после «Фукусимы» – тогда японские компании заинтересовались альтернативным источником энергии. В Страну восходящего солнца отправили партию товара. Внимание к «Индигирке» также проявляли покупатели из США.

4. Пеногасители

Новосибирская компания произвела революцию в технологическом подходе к продаже разливных напитков – точнее, к розливу пенного: в середине 2000-х на новосибирском предприятии «Новосибирскпродмаш» начали производить пеногасители.

Это приспособление для быстрого розлива пенных напитков без потери продукта в процессе.

Принцип работы изобретения довольно прост: к устройству подведен шланг с диоксидом углерода и шланг с пивом из кеги, углекислый газ подается в ПЭТ-бутылку под давлением, равным давлению в пивной кеге.

Новосибирское устройство принципиально отличается от всего того, что мировой розничный рынок знал до этого: приспособление для быстрого розлива пенных напитков без потери продукта в процессе. Новинкой сразу заинтересовались владельцы торговых точек, а затем и крупные компании и заводы.

Кстати, возможно, именно поэтому в Новосибирске, согласно исследованию компании 2GIS, больше всего пивных точек на душу населения в стране.

5. «2ГИС»: электронные справочники с картами городов

Куда пойти, как добраться и сколько на это уйдет времени? Ответы на эти вопросы дает электронный справочник «2ГИС».

Проект зародился в конце 90-х: на фоне кризиса разработчики решили создать бесплатный продукт – демоверсию профессиональных геоинформационных систем. CD с картами распространяли по офисам. В 2006 году вышла онлайн-версия карт-справочников, а затем и мобильное приложение.

Сегодня «2ГИС» – одно из самых скачиваемых в России ПО для смартфонов, а все версии «2ГИС» (как и обновления к ним) и по сей день бесплатны для пользователей.

Компания имеет справочники для многих городов России, а также за рубежом – например, в Казахстане, Италии, Чехии, Чили, ОАЭ, Киргизии, Украине и Кипре. Сервис ежедневно обрабатывает более 2,2 млн поисковых запросов.

В рамках VI международного форума технологического развития «Технопром-2018» (Экспоцентр, г. Новосибирск) состоялось подписание соглашений о сотрудничестве между ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» и нефтехимической компанией.

– Речь идет об очень интересном и перспективном проекте по применению специально разработанных микроорганизмов для интересов газо-химической промышленности, - рассказал директор ФИЦ «ИЦиГ СО РАН» Алексей Кочетов.

В рамках его реализации предполагается создать экспериментально-компьютерную платформу (ЭКП), интегрирующую методы различных научных дисциплин для создания штаммов микроорганизмов с целевыми свойствами. Такие штаммы востребованы в фармакологии, производстве веществ для защиты и стимулирования роста растений, препаратов для утилизации отходов и нефтеперерабатывающей индустрии и многих других, быстроразвивающихся отраслей экономики.

Институт цитологии и генетики уже имеет успешный опыт подобных работ, и сейчас он становится базой для более масштабной работы в рамках проекта полного цикла. Этим объясняется и интерес, проявленный к сотрудничеству со стороны крупного российского бизнеса.

– Компания СИБУР заинтересована в сотрудничестве с российскими и зарубежными партнерами – институтами и промышленными компаниями, которые занимаются разработками новых продуктов и технологий в сфере полимеров и биотехнологий, и мы открыты к сотрудничеству для всех. Одна из целей компании СИБУР – разработка новых продуктов и технологий, которых пока нет не только в СИБУРе, но и в России,– отметил директор «Корпоративного НИОКР» СИБУРа Дмитрий Степкин.

В планах сторон - в ближайшие годы сформировать пакет совместных разработок для внедрения на предприятиях СИБУРа. Учитывая, что речь идет о высококонкурентных отраслях мировой экономики, стороны воздерживаются от детального описания продуктов, которые будут создаваться в рамках проекта, до момента выпуска их на рынок.

Федеральный исследовательский центр «Институт цитологии и генетики СО РАН» - крупнейшее научное учреждение в система Академии наук, занимающееся генетическими исследованиями, и единственный научный генетический центр в стране, работающий со всеми видами биологических объектов. По итогам прошедшей в 2016-2017 гг. реорганизации в состав ИЦиГ СО РАН входят: Институт цитологии и генетики СО РАН, Сибирский НИИ растениеводства и селекции, НИИ клинической и экспериментальной лимфологии и НИИ терапии и профилактической медицины. Это объединение усилило научную инфраструктуру вошедших в центр организаций и упрочило связь фундаментальной и прикладной науки.

В результате ФИЦ имеет возможность выполнять проекты полного цикла, от фундаментальных научных исследований до внедрения новых инновационных продуктов в экономику. В частности, ФИЦ участвует в программе реиндустриализации экономики Новосибирской области, является одним из главных драйверов проекта Академгородок 2.0 и в ряде важных (в том числе, международных) инвестиционных проектов.

СИБУР является крупнейшей в России интегрированной нефтехимической компанией, перерабатывающей углеводороды в пластики, каучуки и другие продукты с высокой добавленной стоимостью, предлагая актуальные технологические решения и улучшая качество жизни людей. Клиентский портфель компании включает более 1400 крупных потребителей в автомобилестроении, строительстве, потребительском секторе, медицине, пищевой промышленности, химической и других отраслях в 80 странах мира, общая численность сотрудников группы превышает 27 тыс. человек.

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

Название пленарной сессии «Притяжение талантов» отражало суть дискуссии ― о том, какие практики отбора и продвижения способной молодежи накоплены в регионах, отраслях и компаниях, о перспективах всей страны в глобальной «борьбе за мозги» и о возможностях создания в России национальной системы работы с лучшими из лучших. «Первично здесь целеполагание, ― задал общий настрой помощник Президента РФ Андрей Александрович Фурсенко. ― Главное ― поставить амбициозные задачи, под которые можно выстраивать те или иные инструменты».

Министр науки и высшего образования РФ Михаил Михайлович Котюков сообщил о том, что паспорт национального проекта «Наука» предполагает удвоение российских научных результатов за ближайшие шесть лет, для чего необходимо открытие около 900 новых лабораторий. «Большинство этих коллективов должно состоять из молодых исследователей и ими же управляться», ― подчеркнул министр. В целом же, по его словам, нацпроект «Наука» потребует привлечения свыше 30 000 новых специалистов. «Место завлаба ― одно из тех мест, где можно успешно реализовывать свои идеи, ― считает руководитель лаборатории анализа больших данных и машинного обучения Новосибирского государственного университета кандидат физико-математических наук Евгений Николаевич Павловский. ― Именно эта возможность и является важнейшим фактором притяжения талантов для поиска ответов на вызовы, обозначенные в Стратегии научно-технологического развития России и отражающие мировую повестку».

«Что такое 900 новых лабораторий? Это 900 новых проектов, ― считает первый заместитель председателя СО РАН, директор Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН академик Павел Владимирович Логачёв. ― Они должны быть амбициозными и полезными. Ничто так не вдохновляет ученого, как осознание того, что ты кому-то помогаешь, решаешь проблему, спасаешь. Это самая сильная мотивация».

Участники дискуссии говорили и о других стимулах: например, возможности работать на новейшем оборудовании. Михаил Котюков информировал, что нацпроект «Наука» предполагает ротацию не менее 50 % научного инструментария и создание установок класса мегасайнс: «Одна из них точно будет построена в Новосибирске». Председатель Совета научной молодежи СО РАН кандидат химических наук Елизавета Викторовна Лидер напомнила о важности социального и жилищного обеспечения молодых ученых, рассказав, в частности, об успешном создании ЖСК в новосибирском Академгородке. Она акцентировала внимание на том, что проект осуществлен благодаря содействию Фонда РЖС и призвала искать новые формы господдержки закреплению молодых ученых в регионах начала их карьеры.

Преимущества стабильности и мобильности (прежде всего географической) обсуждали другие участники дискуссии. Врио губернатора Новосибирской области Андрей Александрович Травников считает, что эти два принципа не стоит противопоставлять. С одной стороны, по его мнению, талантливых людей притягивает «атмосфера инноваций и творческого духа, особой экосистемы». «Это было доказано создателями новосибирского Академгородка, академиком Лаврентьевым и его единомышленниками, которые продемонстрировали всеми миру, что когда на ограниченной территории формируется высокая концентрация науки, образования и внедрения, то достигается невероятный эффект», ― напомнил глава области.

С другой стороны, Андрей Травников сказал, что не приветствует «регионального иждивенчества», то есть стягивания в одно место талантов с окружающих территорий: «Я спокойно отношусь к тому, что молодые ребята уезжают в другие города и даже государства. Если человек не чувствует перспективу, он ищет себе масштабные задачи где-то еще… И ему не обязательно постоянно жить на своей малой родине». С главой региона согласился и Михаил Котюков: «Академгородок создавался, чтобы быть донором, в лучшем смысле, интеллектуального капитала для всей страны».

Директор физико-математической школы (СУНЦ) НГУ доктор физико-математических наук Николай Иванович Яворский сосредоточился на раннем этапе выявления и развития исследовательских талантов: «Это должен делать настоящий учитель, то есть авторитетный практик, который мыслит и созидает». Н. Яворский считает, что идея начального раскрытия способностей пришла к нам с Востока: «Буддийские монахи ходят по городам и ищут просветленных детей, которых приводят в храм к наставнику, имеющему прямую связь со Всевышним. Если заменить служение богу служением науке, то мы работаем по такой же схеме». При этом директор СУНЦ НГУ признал неизбежность отсева и деспециализации способных с детства людей: из 15 000 выпускников физматшколы до диплома кандидата наук дошло 25 %.

С Николаем Яворским согласен ректор Сколковского института науки и технологий (Сколтех) академик Александр Петрович Кулешов: «Привлечение в профессию ―  важный вопрос, который во всем мире решать не очень научились, это общая история». Говоря о талантливых ученых как локомотиве научно-технологического прогресса России, ученый призвал обращать внимание не только на молодежь: «Побеждают не молодые и не старые, побеждают успешные… Принцип отбора кадров должен быть не возрастной, а спортивный ― кто хорошо забивает, тот и должен играть».

Итоги обсуждения подвел Андрей Травников. «Задача притяжения талантов (поиска, закрепления, развития) не имеет единственного решения, ― сказал он. ― На всех этапах должны присутствовать жесткая состязательность, масштабные задачи и ресурсы для их выполнения». Глава Новосибирской области отметил, что в дискуссии недостаточно внимания было уделено вопросам среды обитания. «Необходим определенный уровень доходов, социальные объекты, возможности досуга. Молодые люди это чувствуют. Сегодня они очень мобильны и могут покинуть родные места в обмен не только на амбициозные задачи, но и на комфорт проживания и будущее своих детей, ― акцентировал глава области. ― Именно поэтому когда мы приступили к работе над проектом с условным названием “Академгородок 2.0”, то значительное внимание уделили пространственному развитию. Мы стремимся оптимально разместить научные, социальные и инфраструктурные объекты как на ближайшее десятилетие, так и на 30 и более лет вперед».

Андрей Соболевский

Многие годы изучение планет, вращающихся вокруг других звезд, казалось перспективой столь далекого будущего, что эта тема оставалась уделом научной фантастики. Иное дело Луна (на которую люди уже высаживались) или Марс с Венерой (чье освоение, ожидалось, начнется чуть ли не со дня на день). На практике старт пилотируемой марсианской экспедиции или открытие научной базы на спутнике Земли раз за разом откладываются. Зато современные методы исследований позволяют ученым уже сегодня получать немало ценной информации о происходящем в соседних звездных системах. Свежими новостями из этой области поделился со слушателями публичной лекции российский астрофизик, главный редактор газеты «Троицкий вариант» Борис Штерн.

Исторически первым заявлением о возможности существования планетной системы у другой звезды было сообщение капитана Джейкоба, астронома Мадрасской обсерватории, сделанное в 1855 году. В нём сообщалось о «высокой вероятности» существования «планетарного тела» в двойной системе 70 Змееносца. Однако современная наука не подтверждает этот факт. Поэтому историю изучения экзопланет (планет вне Солнечной системы) принято вести с 1980-х годов. Но тогда такие небесные тела были обнаружены у пульсара, и кроме самого факта их наличия астрономам мало что удалось узнать.

В 1995 году ученые Майор и Келлоз обнаружили планету у «правильной звезды» 51 Пегаса (по определению Штерна). По размерам она была сопоставима с Юпитером, но располагалась гораздо ближе к звезде – период ее оборота вокруг нее немногим превышал четверо суток. В дальнейшем астрономы стали назвать такие планеты «горячими юпитерами». Первый шаг был сделан, а дальше процесс ускорился: путём измерения лучевой скорости звёзд и поиска их периодического доплеровского изменения (метод Доплера) за несколько лет было обнаружено несколько сотен экзопланет-«юпитеров».

Сам факт их наличия противоречил всем представлениям об образовании планетных систем (и это был не единственный раз, когда открытия экзопланет вносили серьезные коррективы в наши представления о космогонии).

– Впрочем, ученые довольно быстро разобрались с природой их возникновения, - отметил Борис Штерн. – Эти «юпитеры» возникли там, где и полагается, вдали от звезды, а потом по сужающейся орбите «мигрировали» к ней.

С помощью компьютерного моделирования был разработан новый механизм образования газовых гигантов в планетарных системах. Оказалось, он занимает не миллионы лет, а всего лишь десятки тысяч. На его протяжении родившийся газовый гигант постепенно приближается к звезде, попутно поглощая вещество вокруг себя. И останавливается на той границе (вблизи от звезды), где это вещество заканчивается. Правда, в рамках такой модели землеподобных планет в звездных систем не будет – «материал» для их образования поглотит «горячий юпитер» во время своей миграции.

Но затем был создан т.н. «метод транзитов». Он подходит для изучения лишь тех систем, где планеты в своем движении пересекают звездный диск, меняя его светимость (для наблюдателя с Земли), эти изменения с трудом уловимы современным оборудованием, но и этого хватило, чтобы теория образования планетарных систем вновь была серьезно переработана. В том числе и потому, что с его помощью удалось обнаружить не только гигантские планеты (как в случае с доплеровским смещением), но и землеподобные небесные тела.

Расцвет этого метода начался в 2009 году с запуском телескопа «Кеплер», который обработал по этому методу обращения 200 тысяч звезд. Количество обнаруженных планет резко возросло – счет пошел на тысячи. На начало июля 2018 года достоверно подтверждено существование 3823 экзопланет в 2860 планетных системах, из которых в 632 имеется более одной. Количество надёжных кандидатов в экзопланеты еще больше, однако, для получения ими статуса подтверждённых планет требуется их повторная регистрация с помощью наземных телескопов.

Среди этих тысяч аналогов Земли (по массе, расстоянию от звезды) не так уж и много – порядка двух десятков, ближайшая такая планета, найденная «Кеплером», находится в 1200 световых годах от нас. Однако человечество интересуют, в первую очередь, как раз те планеты, на которых теоретически может зародиться жизнь. А, значит, надо оценивать не только сами планеты, но и звезды, вокруг которых они обращаются, что еще сильнее сужает спектр поисков – горячие сверхгиганты и слишком холодные карлики малоинтересны в этом отношении.

Сегодня выявлено около трехсот экзопланет, чья орбита проходит через «обитаемую зону», но аналогов Земли среди них, как уже говорилось, только 22. Правда, этот «урожай» был собран «Кеплером» с одного небольшого участка наблюдений, где ему была доступна малая доля звездных систем, расположенных под нужным углом. И если экстраполировать эти цифры на масштабы Галактики, то мы сможем говорить о десятках миллионов потенциально интересных для человечества планет. Только их обнаружение – само по себе грандиозная задача, за пределами возможности современной науки.

– А где же, на самом деле, может быть самая близкая землеподобная планета?

Свой вариант ответа Штерн предложил на страницах написанной им книги «Ковчег 47 Либра». И хотя формально она относится к жанру «научной фантастики», но базируется на имеющихся в распоряжении астрономов знаний о близлижащих звездных системах.

– Исходя из статистики «Кеплера», я поместил ее на расстоянии 60 световых лет, но оказалось, что я довольно сильно ошибся, - сказал докладчик.

Джоффри Марси (один из самых известных астрономов-экзопланетчиков) с коллегами – Эриком Петигура и Эндрю Ховардом – провели дополнительную обработку данных, полученных «Кеплером», и пришли к выводу, что, опираясь на них, найти планету размером с Землю почти невозможно (вероятность – 3 %). Для получения подтверждаемых результатов надо фиксировать несколько прохождений такой планеты по орбите между своей звездой и нашей системой. Но «Кеплер» прекратил сбор информации через три года после начала эксплуатации из-за поломок оборудования. Но, «перенося» полученные результаты, с учетом новых погрешностей, астрономы пришли к выводу, что ближайшие обитаемые планеты могут располагаться уже на расстоянии 10-15 световых лет. А всего земноподобных планет в Галактике – несколько миллиардов.

Но сюрпризы на этом не закончились: в 2016 году была открыта планета в системе Проксимы Центавра – ближайшей к нам звезды, причем она чуть больше Земли и находится в зоне обитаемости. Главное отличие от нашей планеты – в периоде обращения вокруг звезды: «год» на этой планете длится чуть более 11 дней.

– Но поскольку Проксима – звездочка слабенькая, на поверхности этой планеты температура как раз нужная для зарождения жизни, – подчеркнул Борис Штерн.

Проблема в другом. Как и для всех «красных карликов», Проксима слишком активна, ей присущи сильный звездный ветер (уничтожающий атмосферу планет) и частые вспышки активности магнитного излучения. И все эти проявления звездной активности беспощадно бьют по планете, практически не оставляя шансов для существования на ней живых организмов (или колонизации ее человечеством).

Но астрономы продолжают раз за разом находить подходящих «кандидатов», используя для этого как астрономические спутники, так и наземные системы. Из числа первых к новинкам можно отнести космический телескоп TESS, разработанный Массачусетским технологическим институтом в рамках Малой исследовательской программы НАСА. Запуск телескопа состоялся 18 апреля 2018 года на ракете-носителе Falcon 9. Предполагается, что телескоп будет проводить в течение двух лет всесезонные исследования с целью более подробного изучения ранее открытых и обнаружения ранее неизвестных экзопланет на орбитах вокруг ярких звёзд.

Самый успешный наземный телескоп – «SuperWASP». Он состоит из двух обсерваторий: «SuperWASP-North» на острове Пальма (Канарские острова) и «SuperWASP-South», находящейся в ЮАР. Каждая обсерватория состоит из 8 широкоугольных автоматических телескопов с апертурой 111 мм. На сегодня с помощью этого комплекса обнаружено уже больше 70 экзопланет.

– В принципе, то, что наша система уникальна, не значит, что жизнь уникальна, – резюмировал Борис Штерн. – Есть масса других по строению систем, где жизнь точно также возможна.

Ну а пока ее не удалось обнаружить, ученые с помощью поиска экзопланет значительно продвинулись в понимании вопроса, как вообще возникают планетарные системы и по каким законам они развиваются.

Наталья Тимакова

27 августа в Новосибирске откроется форум «Технопром». Мэрия города в 2018 году примет активное участие в работе форума. В интервью «Континенту Сибирь» начальник департамента промышленности, инноваций и предпринимательства мэрии Новосибирска Александр Люлько рассказал о подготовке к форуму и реализации комплексной платформы «Умный город»  в Новосибирске.

– Александр Николаевич, как будет мэрия Новосибирска представлена на «Технопроме»?

– У мэрии будет специальный стенд «Новосибирск. Технологии будущего», где будут продемонстрированы новейшие технологии, в том числе системы искусственного интеллекта, применяемые и внедряемые в Новосибирске на транспорте, в ЖКХ, потребительском рынке, рекламе, медицинских и образовательных учреждениях. А 29 августа в 13.00 в зале № 2 состоится круглый стол «Новосибирск. Цифровая экономика «умного города»». Здесь мы рассмотрим механизмы внедрения «умных» технологий. Для нас «Умный город»  — широкое понятие, это не просто технологии в сфере ИТ, а комплексная платформа, которая решает реальные городские проблемы, совершенствует городскую инфраструктуру и, в итоге, существенно улучшает качество жизни горожан.

– Есть ли проекты, которые уже внедрены и работают в Новосибирске?

– Большая часть наших проектов уже внедрена и успешно работает. Среди них муниципальный портал «Мой Новосибирск», благодаря которому жители города через Интернет могут задать вопрос любому чиновнику мэрии, наладить оперативную связь с любым департаментом или муниципальной службой и быстро решить возникающие проблемы. Есть также муниципальные информационные системы, которые позволяют эффективно управлять городским хозяйством, например, контролировать размещение рекламных конструкций или нестационарных торговых объектов.

В начале года стала функционировать информационная система «Ритуал». Она является уникальной для нашей страны. Каждый  может скачать ее на свой смартфон и найти захоронение близкого ему человека. Ею уже заинтересовались люди из-за рубежа, в частности из Германии и Израиля.

–  Расскажите, как вы внедряете «умные» технологии в транспортную инфраструктуру.

– Уникальным проектом мирового уровня на мой взгляд можно считать «умную остановку». Это не только размещенный на остановке бесплатный WI-FI, бесплатная зарядка телефонов, видеонаблюдение и информационное табло, показывающее когда придет тот или иной транспорт. Дополнительно на наших «умных остановках» есть еще «умная кнопка». Вы нажимаете на нее, называете адрес или организацию, которую вам нужно найти, и  на мониторе на карте города показывается нужный дом, рядом высвечивается информация как туда добраться, где, если нужно, сделать пересадку, когда придет ближайший транспорт и даже сколько метров нужно пройти от ближайшей остановки до выбранного вами места. На Технопроме мы хотим продемонстрировать информационное табло «умной остановки», работающее на двух языках — на русском и английском. С учетом того, что мы начали подготовку к молодежному чемпионату мира по хоккею в 2023 году, мы планируем, чтобы наши «умные остановки» начали говорить на многих языках мира для удобства приехавшим к нам иностранцев. Мы начали установку таких «умных остановок» на оживленных улицах нашего города, есть принципиальная договоренность по установке информационных табло на станциях метрополитена.

Хочу подчеркнуть, что бюджетных средств на эти остановки не потрачено ни копейки. Все сделано за счет инвестора, который получил возможность разместить на таких «умных остановках» банкоматы и рекламу.

Кстати, мы стараемся делать эти остановки теплыми, что дополнительно удобно для жителей и гостей нашего города, учитывая наши суровые зимы.

Следующий проект касается решения такой важной задачи, как борьба с автомобильными пробками. В апреле этого года на форуме «Городские технологии» мэрия заключила договор с компанией «СофтЛайн» о сотрудничестве. Компания предложила в Новосибирске  установить совершенно для города бесплатно на одной из оживленных улиц интеллектуальную систему, регулирующую в автоматическом режиме транспортные потоки. В тестовом режиме эта система начала действовать на улице Станционной от Южной площади до Медпрепаратов. Кроме того, компания предлагает одновременно  установить интеллектуальную систему регулирования света ночных фонарей, которая будет менять интенсивность освещения в зависимости есть ли на улице люди и машины или нет. Это позволит сэкономить существенные деньги для городского бюджета.

– А как в этом аспекте обстоит ситуация с муниципальными учреждениями?

– Проект «Умная школа» уже внедрен в одно из новосибирских образовательных учреждений. Еще в две школы технология будет внедрена в следующем году. Эта технология позволяет осуществлять контроль за всеми коммуникациями здания. Эти системы позволяют, в частности, в автоматическом режиме сообщать оператору о нарушении режима безопасности, о протечках воды, оставленных включенными компьютерах, приборах освещения или нагревательных приборах. Недавно этим проектом заинтересовались владельцы торговых центров, в связи с событиями в Кемерово.

– А есть ли проекты, которые будут полезны предпринимателям?

– У нас действует специальный информационный портал, на котором размещена интерактивная карта, отображающая актуальные предложения для инвесторов.

При участии компании 2ГИС разработан специальный информационный портал для бизнеса — «Бизнес-навигатор МСП», который помогает предпринимателям города быстро найти помещение для аренды, подобрать выгодные кредиты, подготовить бизнес-план, получить информацию о тендерах крупных компаний и многое другое.

– В Новосибирске есть определенная проблема, связанная с утилизацией мусора. Есть ли проекты, которые нацелены на ее решение?

– Совершенно новая идеология отношения к мусору предлагается академиком Сергеем Владимировичем Алексеенко и его сотрудниками из Института теплофизики СО РАН. Мусор нужно рассматривать как сырье для следующего производства. Институт теплофизики СО РАН  разработал проект ТЭЦ, которая вырабатывает тепло и электроэнергию, а в качестве сырья используется обычный органический мусор. Первое такое предприятие – спецзавод «Квант» уже работает по этой технологии в районном центре Коченево Новосибирской области и уничтожает особо опасные медицинские отходы. Новосибирская компания «Сибирский центр полимерпесчаной продукции» делает из обычного бытового пластика (полителеновых пакетов, пластиковых бутылок, автомобильного пластика и пр.)  прекрасную тротуарную плитку и брусчатку, которая, кстати, более устойчива к морозам и перепадам температур. Мы планируем показать на форуме эту технологию.  

– А есть ли технологии, которые можно было бы применять в жилищно-коммунальной сфере?

– Интересная разработка, которая нами будет демонстрироваться на Технопроме – геолокатор, разработанный Институтом нефтегазовой геологии и геофизики имени А.А. Трофимука. Он позволяет «видеть» под землей на глубине до 10 метров. Эта разработка оказалась очень полезна в ЖКХ для поиска потерянных коммуникаций. А это серьезная проблема, которая часто встает как при облуживании коммуникаций, так и при строительстве новых объектов.

Сибирским университетом геосистем и технологий сейчас предложено создать геоинформационную систему всех подземных коммуникаций города. Мы работаем с ними в этом направлении.

Есть еще интересная технология, разработанная Институтом горного дела СО РАН — это бестраншейная прокладка и замена подземных труб. Она позволяет менять и прокладывать стальные, металлические, железобетонные и чугунные трубы, не копая котлованы, в частности, сохраняя дорожное полотно.

– Сейчас, чтобы записаться к врачу, нужно потратить много времени в очереди в регистратура. Есть ли проекты, способные решить данную проблему?

– Компания iVoiсe, резидент Академпарка, разработала абсолютно уникальную технологию распознавания речи, которая позволяет многократно увеличить эффективность работы регистратуры медицинских учреждений. Искусственный интеллект распознает 98% нашей речи. Это позволяет записывать больных к врачам при помощи робота, который полностью решает проблему дозвона в регистратуру, способен одновременно принимать до тысячи звонков и отвечать на стандартные вопросы. Идеей уже заинтересовалась наша областная больница. Но и это не все. Как мы знаем, львиная доля работы врача – запись информации о пациенте. Этот процесс можно автоматизировать: врач или пациент просто озвучивает нужную информацию, а программа распознает ее и сама заполняет  карточку больного или печатает нужную справку.

Хочу сказать, что мы не ограничиваемся в работе с медицинскими учреждениями только этими технологиями. По заданию мэра Новосибирска мы занимаемся внедрением  в городскую среду технологии для людей с ограниченными возможностями. Задача стоит в том, чтобы люди с нарушением опорно-двигательной системой, нарушенным зрением, слухом чувствовали себя комфортно в нашем городе. Все перечисленные технологии и многое другое мы будем демонстрировать на нашем стенде на Технопроме.

Почему картофель стал в нашей стране «вторым хлебом», понять не сложно: он хорошо приспосабливается к самым разным почвенно-климатическим условиям, не требует мудреной агротехники, прост в уходе. И что особенно важно – картофель предельно прост в размножении: выкопал ямку, бросил туда клубень, закопал, а дальше жди. Возможно, благодаря этой простоте культура картофеля когда-то быстро распространилась по всей Европе, а сегодня охватывает 150 стран мира.

Дела, на первый взгляд, обстоят тут неплохо, но есть серьезные сложности, которые не позволяют картофелеводству радикально поднять производительность. В самом деле, за долгие годы возделывания урожайность этой культуры по средним показателям практически не сдвинулась с места. Если урожайность зерновых (например, риса, пшеницы или кукурузы) заметно движется вверх благодаря успешной селекционной работе, то урожайность картофеля в среднем по Европе стабильно остается где-то на уровне 30 тонн с гектара. В нашей стране этот усредненный показатель в полтора-два раза ниже европейского (главным образом из-за того, что основная доля выращенного картофеля у нас приходится на личные подсобные хозяйства с их «ручной» агротехникой и некачественным посадочным материалом).

Пределы поступательному наращиванию продуктивности чаще всего возникают из-за склонности существующих сортов к заболеваниям. Картофель, пожалуй, - одна из немногих культур, с легкостью «хватающая» всевозможные болячки и страдающая от разных вредителей. Болезни стабильно «съедают» не менее 20% урожая, и фермерам нередко приходится использовать радикальные методы защиты в виде химических обработок. В Европе их число может достигать до двадцати за сезон, что вызывает серьезную обеспокоенность у тамошних законодателей, планирующих сократить это количество на четверть (иначе производителя ожидают серьезные санкции).

Понятно, что указанные проблемы можно решить только при поддержке науки, предлагающей новые подходы не только к селекции, но также к агротехнике и размножению этой культуры. Один из таких новейших подходов недавно бурно обсуждался в ФИЦ "ИЦиГ СО РАН" на объединенной конференции, посвященной селекции и семеноводству картофеля. Дело в том, что семь лет назад группа ведущих западных селекционеров представила своим коллегам принципиально новую стратегию развития селекции картофеля, связанную с выведением гибридных диплоидных сортов. Данная стратегия, в свою очередь, предполагает размножение этой культуры из ботанических семян – вместо традиционного вегетативного размножения (когда мы бросаем клубень в лунку). Новый подход сам по себе настолько радикален, что пока что вызывает в нашей стране неоднозначную оценку как со стороны селекционеров, так и со стороны семеноводов. Тем не менее, в нем есть свои резоны.

В первую очередь обращается внимание на то печальное обстоятельство, что, несмотря на длительную историю возделывания картофеля в Европе, селекционеры так и не добились здесь широкого генетического разнообразия. В природе существует огромное количество диких видов картофеля, но только 15% из них вовлечено в селекционный процесс.

По мнению ученых, это обстоятельство напрямую связано с тем, что в европейских странах (включая и Россию) распространение получил тетраплоидный картофель, приспособленный к условиям длинного дня. Мы стремимся к получению крупных клубней с плотной кожурой, и по-другому «картошку» не воспринимаем.

Однако интересно, что у американских аборигенов были несколько иные предпочтения. Они культивировали диплоидный картофель, имевший маленькие клубни, но отличавшийся при этом высокими вкусовыми качествами и устойчивостью к заболеваниям.

По ряду причин диплоидному картофелю долгое время не уделялось должного внимания со стороны европейских селекционеров. Однако относительно недавно (в основном, благодаря прорывным шагам в области генетики) ученые по достоинству оценили те преимущества, которые сулит селекция на диплоидном уровне. Как правило, скрещивание между культурами тетраплоидного картофеля – это довольно «муторный» процесс, в котором сильно затруднено своевременное выявление неблагоприятных форм. Приходится очень долго и кропотливо осуществлять отбор растений, чтобы получить более-менее удачное соотношение признаков. Преимущество работы на диплоидном уровне в том, что он позволяет более эффективно выявлять и удалять неблагоприятные формы.

Разумеется, здесь есть и свои проблемы, понятные только профессионалу. Не всё, конечно, шло гладко, и ученым-новаторам понадобилось не менее 40 лет, чтобы добиться приемлемых результатов. Еще семь назад инициаторы данного направления честно признавались, что до получения коммерческой продукции им пока что далеко. Правда, в прошлом году диплоидные гибриды показали урожайность на уровне традиционных сортов, что можно считать большим успехом. Вдаваться в биологические подробности здесь мы не будем, поскольку неспециалисту они ничего не скажут. Главное, что происходит выработка самой стратегии, альтернативной традиционному пути.

Больше всего нас «цепляет» здесь за живое предложенный метод размножения картофеля – через посев ботанических семян диплоидных гибридов. Почему выбран именно такой способ? Здесь, судя по всему, имеются причины чисто биологического плана. По утверждению специалистов, диплоидные культурные виды предполагают только семенное размножение. Тем не менее, у него есть определенные плюсы. Главный аргумент в пользу семенного размножения заключается в том, что через пыльцу передается минимум вирусов, а потому можно предельно снизить накопление вирусных инфекций на картофельных плантациях. Можно также избавиться и от бактериального рака. Другой аргумент в пользу такой технологии касается логистики. Так, на один гектар вам понадобится всего 50 грамм семян вместо 2,5 тонн семенных клубней.

Как мы понимаем, здесь сразу же встает вопрос: сколько времени должно пройти от высева семян до получения полноценного урожая? Для наших широт вопрос не праздный. Ясно, что в один сезон этот процесс не уложится.

Производство картофеля придется разбивать на два цикла: 1) посев семян и получение «на выходе» рассады или мини-клубней; 2) высаживание рассады или мини-клубней для получения товарной продукции.

В принципе, картофель здесь получают так же, как и репчатый лук. Нашим дачникам такая агротехника хорошо известна. Но вот применять её к картофелю… Нет, у многих из нас, наверное, эта картинка плохо укладывается в голове.

Тем временем голландцы уверенно движутся в данном направлении. Как мы сказали выше, в прошлом году удалось получить нормальный урожай диплоидного гибридного картофеля, выращенного как раз указанным способом. Иначе говоря, результат получен наглядно, и не за горами тот день, когда семена гибридов картофеля начнут заполнять прилавки магазинов. Кстати, у голландцев есть очень важные экономические преимущества: площадки, где происходит гибридизация, расположены в Гватемале. Сам процесс опыления цветков осуществляется вручную – силами местных жителей, работающих за скромную плату. Потом эти семена отправляются в Голландию, где их высевают в теплицы (а тепличное хозяйство там, как мы знаем, развито очень хорошо). В общем, этот рынок уже есть кому «застолбить».

В нашей стране, о чем я упомянул выше, отношение к этой стратегии неоднозначное. С одной стороны, здесь затрагиваются вопросы селекции, с другой – вопросы производства товарной продукции по новой технологии. Заделов ни по первой части, ни по второй, у нас практически нет. Диплоидная гибридная селекция картофеля пока еще рассматривается на теоретическом уровне. Что касается производства ботанических семян картофеля, то у некоторых специалистов она вызывает только ухмылку: «Это не для наших климатических условий, да и такой Гватемалы у нас нет, как у голландцев» - подобные фразы звучали в кулуарах конференции рефреном.

В то же время на Западе считают, что через десять лет диплоидная селекция займет прочные позиции в картофелеводстве, и мы станем свидетелями поистине революционного преобразования. Интересно, что инициаторы этой стратегии напрямую связывают ее успех с тем, насколько сильно она заинтересует селекционеров из разных стран. Чем больше специалистов последуют по этому пути, тем быстрее свершится упомянутая революция. Российские специалисты, как я уже заметил, пока пребывают в раздумьях и даже не скрывают своего настороженного и скептического отношения.

А если случится так, что в процесс в ближайшее время включится миллиардный Китай, где картофелеводство поставлено очень хорошо, да еще поддерживается государством. Полагаю, в этой стране нетрудно будет найти миллионы рабочих рук, которые займутся обработкой пестиков и тычинок (никакую Гватемалу искать не потребуется). С теплицами в Китае дела также обстоят неплохо. А рядом с Китаем – Индия, где в последние годы достаточно серьезно занялись картофелем, и где тоже полным-полно рабочих рук… В общем, нам есть над чем задуматься.

Если в прошлом веке химия занималась изучением относительно простых соединений, то сейчас химики исследуют сложные молекулярные органические и гибридные системы (включающие в себя неорганические и органические компоненты, в том числе наночастицы). Такие сложные молекулярные системы находят применение в фармацевтике, катализе, нанотехнологиях, нефтехимической промышленности, медицине, энергетике и многих других областях.

Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского (ИОХ) Российской академии наук еще в 2014 году выиграл пятилетний грант Российского научного фонда, чтобы заниматься дизайном и исследованием сложных гибридных систем. Разработки ученых не только простые в использовании и сравнительно недорогие, но еще и экологически чистые. Например, сотрудники института уже создали методы построения сложных молекулярных азот-кислородных систем — доноров оксида азота и полупродуктов для получения нейромедиаторов (в том числе гормонов), а также регуляторов активности ферментов. Такие системы можно использовать для создания лекарств для лечения заболеваний сердечно-сосудистой, иммунной и нервной систем, болезней легких. Эти лекарства, по мнению исследователей, будут превосходить по активности и широте терапевтического эффекта известные лекарства и не проявят в отличие от них вредных побочных эффектов.

Кроме того, работники института Зелинского разработали катализаторы (ускорители химических реакций) для решения одной из ключевых задач современного органического синтеза — создания методов получения целевых органических продуктов с атомарной точностью из дешевого и легкодоступного природного сырья.

В ходе проекта ученые исследовали системы для разработки синтетических вакцин, в том числе для защиты от пневмококка — одного из наиболее распространенных и опасных патогенов, вызывающих пневмонию, отит и менингит. В результате сотрудники ИОХ синтезировали конъюгаты белка-носителя с олигосахаридными лигандами (углеводные производные, построенные из нескольких моносахаридных остатков), иммунизация которыми лабораторных мышей обеспечила полную защиту от заражения соответствующими серотипами пневмококка. Исследования в пробирке (in vivo) проводились во ВНИИ вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова.

Аспирантка ИОХ РАН Екатерина Денисова выделяет синтезированный комплекс палладия. Подобные комплексы используют для создания улучшенных каталитических систем для быстрого и простого получения новых молекул.

Студентка Вера Черепанова на сканирующем электронном микроскопе изучает образцы современных гетерогенных каталитических систем. В лаборатории она пытается понять, как изменяется поверхность катализатора (ускорителя химических реакций) в зависимости от условий проведения реакций. Выявление этой зависимости, возможно, станет ключом к пониманию актуального вопроса: как проходят химические реакции?

Оборудование позволяет напылить слои углерода и металлов для съемки на электронном микроскопе. Этот служит отличным помощником при получении образцов с наноразмерным покрытием.

Ученые получают изображения поверхности катализатора на сканирующем электронном микроскопе. Вера Черепанова исследует сложную структуру углеродного материала, входящего в состав катализатора на его основе. Он, в свою очередь, необходим при селективном синтезе новых веществ (когда происходит быстрая кристаллизация материала с высокой скоростью охлаждения, что позволяет управлять некоторыми его характеристиками).

Специальная камера дает возможность работать в атмосфере инертного газа для веществ, неустойчивых в обычных условиях. Несмотря на свою простоту, подобная камера удобна в повседневной работе лаборатории и позволяет проводить научные исследования для чувствительных к воздуху и влаге веществ.

Научный сотрудник ИОХ РАН Евгений Пенцак за исследованием оксидных подложек на просвечивающем электронном микроскопе. Эти подложки позволяют получать катализаторы с улучшенной структурой и заданными свойствами, а мощный инструмент — электронный микроскоп — служит надежным подспорьем в изучении их природы.

Аспирантка ИОХ РАН Лилия Сахарова подготавливает пробы для анализа вещества методом ядерного магнитного резонанса. Сверхпроводящие магниты создают мощнейшие магнитные поля для измерения расстояний между ядрами атомов в молекулах различных белков, что позволяет определять их пространственные структуры.

Сотрудники удаляют летучие компоненты из реакционной смеси на роторном испарителе. Этот прибор позволяет быстро избавиться от растворителя или другого летучего компонента без потери времени научного сотрудника на сбор и установку сложного оборудования для отгонки.

Ученые фильтруют органические соединения под вакуумом. После проведения реакции катализатор можно отделить от реакционной смеси простым методом фильтрования. Таким образом избавляются от ненужных компонентов в смеси, упрощая дальнейшую очистку целевого вещества.

На 3D-принтере осуществляется быстрое прототипирование молекулярных моделей. Метод 3D-моделирования помогает при визуализации сложных молекул или при проектировании химических реакторов непосредственно в лаборатории.

Евгений Гордеев изготавливает модели на 3D-принтере. Экструзионная техника печати (когда принтер плавит и наносит термопластиковую нить) актуальна и применима не только на производстве, но и, благодаря ее легкости в эксплуатации и техническом воплощении, широко востребована в химической лаборатории научного института. Можно придумать и напечатать уникальный реактор по индивидуальному проекту для синтеза вещества.

Эти экспериментальные модели пробирок для проведения реакций получили по технологии трехмерной печати. Она помогает существенно расширить возможности и делать пробирки из различных полимеров в качестве альтернативы обычной лабораторной посуде.

Культура опухолевых клеток, снятых на флуоресцентный микроскоп. Прежде чем поместить клетки под микроскоп, ученые метят их светящимися (флуоресцентными) метками, чтобы лучше увидеть изменения, которые сотрудники произвели с клетками во время исследования.

Редакция благодарит за помощь в создании материала Российский научный фонд.

Станислав Любаускас