Ученые из Томского политехнического университета (ТПУ) и их коллеги из американских, японских и канадских вузов нашли способ разорвать связь между углеродом и водородом в органическом веществе при комнатной температуре в самой экологически чистой среде – воде, рассказал во вторник ТАСС Мехман Юсубов, директор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ.

В результате исследователи получили новые вещества со свойствами антиоксидантов, а сам метод можно будет использовать для создания новых лекарств. Результаты исследования опубликованы в журнале Chemistry – A European Journal.

Селективный разрыв "углерод-водородной" (С-Н) связи и создание новой "углерод-углеродной" (С-С) связи по месту разрыва является фундаментальной проблемой в органической химии. Традиционно для разрыва связи применяют нагрев вещества до высоких температур (выше 300 градусов Цельсия), УФ-облучение или катализаторы (например, платину, никель, палладий и другие). "Обычная вода как растворитель позволяет веществам проявлять новые свойства, кроме того, она доступна и легко регенерируется. Мы смогли уйти от дорогого и токсичного металлокатализа и нашли экологически чистые решения для одной из фундаментальных проблем химии", - сказал ТАСС Юсубов.

Ученые из ТПУ разработали новый подход для решения проблемы, синтезировав ранее неизвестный класс соединений фенольного ряда – арилбензоиодобороксолы, в которых активные функциональные группы служат катализаторами друг для друга, и поэтому реакцию можно провести в простой воде при комнатной температуре.

"Вещества, которые мы синтезировали, примечательны тем, что имеют в молекуле два реакционных центра - то есть два атома, которые взаимно активируются в процессе химической реакции. В нашем случае это окисленные формы атомов йода и бора, которые взаимно влияют друг на друга. Арилбензоиодобороксолы – это прекурсоры, то есть "строительные блоки", из которых можно собрать другие вещества с интересными и полезными свойствами", – говорит Юсубов.

Как и многие фенолы, полученные соединения обладают высокой биологической и антиоксидантной активностью, в перспективе могут стать основой лекарств или применяться в пищевой промышленности.

Валерий Шарифулин

Мероприятиями, популяризирующими науку и ее достижения, новосибирцев не удивить – в городе постоянно проходят публичные лекции, встречи, презентации и ток-шоу на эту тему… Но интерес горожан к теме от того не угасает. Вот и цикл лекций Ирины Якутенко на прошлой неделе, прочитанных в самых разных местах – от университетской аудитории до барбершопа, – привлек внимание слушателей.

Но перед тем, как мы перейдем к содержанию ее рассказа и выясним что и от кого берегут наши гены, немного о личности самого лектора.

Ирина Якутенко – научный журналист и молекулярный биолог. Работала научным редактором «Ленты.ру», руководила отделом науки «Вокруг света» и была выпускающим редактором «ТАСС: Наука» («Чердак»). А еще - основала популяризаторское агентство «Чайник Рассела». О себе рассказывает лаконично: «Люблю читать, смотреть кино, вставать рано утром, ложиться поздно ночью, фотографировать и общаться. Мне удалось приспособить все это к моей профессии, чему я ужасно рада». Зато про науку она пишет довольно подробно, причем не только статьи, но и книги. Собственно, и цикл лекций был посвящен содержанию ее самой новой работы – книги «Воля и самоконтроль. Как гены и мозг мешают нам бороться с соблазнами».

– Моя книга посвящена силе воли, - начинает свой рассказ автор и немного кокетливо добавляет. – Качеству, которого у меня, например, нет. Собственно, поэтому эта книжка и появилась на свет…

Впрочем, дальше разговор, хоть и в относительно легкой форме, пошел о вещах более серьезных.

Разговор с читателем начинается с вопроса – а что формирует у человека силу воли, способность выполнять данные самому себе обещания. Какое-то время назад это свойство личности связывали с интеллектом, но затем исследования показали, что эти два фактора между собой не коррелируют. Не влияют на силу воли ни социальная среда, ни внешние данные («волевой подбородок», к примеру).

Автор книги, собрав самые свежие научные данные, доказывает, что люди, которым сложно сопротивляться искушениям, физиологически и биохимически отличаются от тех, у кого этих проблем нет. Первым шагом к пониманию этого стал знаменитый «зефирный эксперимент» - серия исследований отсроченного удовольствия, проведённая в конце 1960-х и начале 1970-х годов под руководством психолога Уолтера Мишела, ставшего позднее профессором Стэнфордского университета. В этих исследованиях детям предлагали выбор между одним небольшим вознаграждением, предоставляемым немедленно, и увеличением награды вдвое, если они смогут терпеливо ждать её в течение короткого периода (примерно 15 минут), во время которого экспериментатор покинул комнату, чтобы вернуться после ожидания. В качестве вознаграждения использовался зефир, печенье или сухарик. В последующих исследованиях учёные обнаружили, что у детей, которые были в состоянии дождаться увеличенной награды, как правило, жизнь складывалась более благополучно.

– Это сейчас нам кажется очевидным, но оно не было очевидно еще несколько десятилетий назад, - отметила Ирина Якутенко. – На то она и наука, что подтверждает вещи, которые затем нам кажутся очевидными. И они становятся научно доказанными фактами, а не просто порождением здравого смысла.

Что же давало некоторым детям силу удержаться от соблазна? Позже ученые выяснили, что из-за генетических особенностей у таких людей иначе распределяются и работают нейромедиаторы — вещества, которые регулируют работу мозга.

Нарушения бывают разными: одним людям постоянно не хватает ощущения удовольствия, другие - испытывают от приятных вещей настолько сильные ощущения, что не могут противиться им. Вот только итог один: «животная» часть мозга (лимбическая система, которая требует удовольствия прямо здесь и сейчас) берет верх над самой «умной» зоной — префронтальной корой, которая помнит, что сиюминутное удовольствие угрожает большим жизненным планам.

Автор не ограничивается изложением фактов и своего варианта их трактовки. Ирина предлагает каждому читателю оценить, насколько у него объективно «сильная» волевая часть личности. Этому способствует ряд тестов, включенных в текст книги. Конечно, по их результатам нельзя сделать выводы о том, есть ли у вас «плохие» варианты «генов самоконтроля» и как их влияние складывается с факторами среды. Но, по косвенным признакам, вполне можно предположить, считает Ирина Якутенко, какие системы в вашем мозге работают не совсем правильно.

После чего она предлагает сосредоточить внимание на последней главе – по ее выражению, «возможно, самой важной для читателя». В ней даны рекомендации, как можно эффективно удерживаться от соблазнов именно вам и добиваться долгосрочных целей, несмотря на проблемы с самоконтролем.

И в качестве заключения отметим, что наши ученые не только слушали лекции Ирины Якутенко, но помогали ей в нелегком деле просвещения публики. В субботу на традиционном уже научном ток-шоу «Разберем на атомы» вместе с ней выступили д.б.н., профессор Павел Бородин (ФИЦ ИЦиГ СО РАН) и к.ф.-м.н., доцент физического факультета МГУ Владимир Сурдин. Оба – также известные популяризаторы науки. Вместе с Ириной Якутенко они провели краткий сеанс демонстрации современных лженаук с последующим разоблачением.

Павел Михайлович свое выступление начал с рассказа о том, как в 1979-1980 годах ему довелось поработать в исправительной колонии: чиновников из Академии МВД СССР заинтересовало, есть ли связь между предрасположенностью к хищению социалистической собственности и отпечатками пальцев. Ученый смог доказать, что такой связи нет. Но это не поставило крест на самой т.н. дерматоглифике. И сегодня немало ее адептов, предлагающих людям за деньги пройти «биометрическое тестирование», чтобы так узнать свои «физический потенциал», «модель самореализации» или «тип восприятия новизны». Всю подобную рекламу профессор Бородин назвал «очевидным лохотроном».

Владимир Сурдин посвятил свое выступление астрологии, к которой он, впрочем, был настроен более миролюбиво и, чтобы подчеркнуть ее относительную безобидность (в сравнении с другими лжеучениями), рассказал пару забавных случаев из жизни.

А Ирина Якутенко в этот раз говорила не о своей книге, а том, какой вред несет людям гомеопатия. По ее словам, если гомеопатия и приносит кому-то пользу, то только тем, кто занимается реализацией подобного товара. И отметила, что многие считают гомеопатию действенной из-за непонимания логических связей:

– 99% средств от простуды — гомеопатия. Простуда за три дня проходит сама, но люди путают «после» с «из-за» и считают, что им помогло лекарство.

Мы же присоединяемся к оценкам уважаемых экспертов и напоминаем, что противостоять заманчивым призывам адептов лженаук помогает развитая сила воли. О механизмах работы которой так замечательно рассказала в своей книге журналист и ученый Ирина Якутенко. А также – регулярное чтение материалов, размещенных на научно-популярных сайтах, таких, как наш портал.

Наталья Тимакова

После аварийной остановки трубки «Мир» произошло изменение обстановки — как в экономике Республики Саха (Якутия), так и в алмазной отрасли России. 7-8 декабря в Мирном было проведено первое заседание недавно созданного Совета по геологии алмазных месторождений, на котором  состоялся «мозговой штурм» существующих проблем производственниками и учеными, одним из которых был заместитель председателя Сибирского отделения РАН и научный руководитель Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН академик Николай Петрович Похиленко.

— Сначала вынужден сказать: ситуация сложная, причем сложности образуют целую систему.

Общий прогноз добычи алмазов в России, базирующийся на сегодняшних возможностях, выглядит более чем неутешительно. На рубеже 2025-2026 годов поставленные на баланс запасы начнут резко уменьшаться, и к 2035-2036 годам добыча алмазов может упасть до 15-17 % от сегодняшней — если не будут найдены резервные источники.

Проблема — где искать, как искать и какими силами. Все территории Якутии, сравнительно простые в поисковом отношении, уже изучены, и необходимо перемещаться в районы с намного более сложной геологической обстановкой. Где-то алмазоносные тела перекрыты осадочными породами, а где-то — магматическими, так называемыми траппами. Они создают достаточно серьезный экран даже для самой современно геофизической аппаратуры, и распознать под ними интересующую нас аномалию весьма сложно. Есть местности, где серьезные ограничения накладывает экономический фактор. В Арктическом поясе почти повсеместно отсутствует вся необходимая инфраструктура — поселки, дороги, аэродромы, энергосети и так далее. Не менее остро в этих малонаселенных районах стоит проблема с кадрами. И если среднее по масштабу новое месторождение вблизи Мирного или Удачного можно считать счастьем, то на севере республики его освоение может оказаться просто нерентабельным.

— Давайте уточним, кто и как «штурмовал» этот клубок проблем?

— На встрече в Мирном обсуждение шло в двойном формате — рабочего совещания и видеоконференции с коллегами из Якутска, Айхала, Москвы, Архангельска. Участвовали главный геолог компании «АЛРОСА» Константин Викторович Гаранин и все его заместители, руководитель отдела поисковой геологии «АЛРОСЫ» кандидат геолого-минералогических наук Илья Викторович Серов, а также бывший замдиректора ИГМ СО РАН доктор геолого-минералогических наук Александр Васильевич Толстов. Теперь он возглавляет объединенный ведомственный НИИ, в который влились все научные подразделения компании «АЛРОСА» — включая отлично оснащенный аналитический центр и IT-структуры. На связи были московский советник «АЛРОСЫ» Владимир Миронович Зуев, научный руководитель Минералогического музея им. Е.А. Ферсмана РАН доктор геолого-минералогических наук Виктор Константинович Гаранин, заместитель генерального директора Всероссийского научно-исследовательского геологического института им. А.П. Карпинского (ВСЕГЕИ, г. Санкт-Петербург) кандидат геолого-минералогических наук Юрий Маркович Эринчек, другие специалисты по алмазным месторождениям. От Сибирского отделения РАН, кроме меня, участвовали главный научный сотрудник ИГМ СО РАН доктор геолого-минералогических наук Валентин Петрович Афанасьев и заведующий лабораторией якутского  Института геологии алмазов и благородных металлов СО РАН  кандидат геолого-минералогических наук Олег Борисович Олейников.

— И какими стали основные итоги обсуждений? Виден ли свет в конце тоннеля?

— На совещании, честно говоря, мы увидели больше проблем, чем перспектив.

Все признали необходимость переноса основного объема поисковых работ на малообследованные территории, а это всегда усиливает фактор непредсказуемости. 

Если упростить, то это похоже на ситуацию, когда вы вместо привычной Хургады вынуждены ехать на пляжи…например, Сомали, где может случиться всё что угодно. Мы договорились для начала, что академические институты помогут специалистам «АЛРОСЫ» провести полную ревизию и анализ ранее полученных материалов по всем перспективным территориям и создать соответствующие карты. Особо важным на них станет так называемый коэффициент соответствия (КС) — сложный интегральный показатель потенциальной алмазоносности, разработанный В.П. Афанасьевым. КС, по сути, — цифра, показывающая степень вероятности обнаружения алмазов в той или иной локации.  

Второй  вывод — опорными точками должны стать всё-таки существующие города и поселки (такие как Мирный, Удачный, Айхал  и т.д.), в относительной близости от которых нужно в первую очередь разведывать новые запасы, пусть средней или даже малой величины. Они не перекроют прогнозируемого сегодня падения добычи алмазов, о котором я уже сказал, но наличие всей инфраструктуры и кадров дает, само по себе, большой плюс. Однако для принципиального решения проблемы нужно решительно идти на удаленные территории, малодоступные и менее обследованные. Крупные месторождения алмазов, близкие по масштабам мирнинскому, могут быть обнаружены только там. На совещании мы определили несколько арктических участков, которые начнем обследовать уже в 2018 году. Костяк двух отрядов составят сотрудники ИГМ, но в каждом будут и по 2-3 специалиста «Алмазов Анабара», дочерней компании «АЛРОСЫ». При этом нужно помнить, что полевые сезоны в высоких широтах очень коротки (я помню одно лето, когда снега не было всего три недели), а с момента открытия до начала промышленной разработки проходит минимум 8, а чаще 9-12 лет. Фактор времени становится очень важным.

Беседовал Андрей Соболевский

Почему для прогрессивного развития столь важен момент, связанный с религиозным перфекционизмом христианских подвижников? Он важен именно потому, что противоречит устоявшейся точке зрения, будто бы идейное обоснование масштабного покорения природы в целях прогресса стало закономерным следствием развития науки и появления новых знаний. На самом деле, если исходить из исторических реалий, всё происходило с точностью до наоборот: современное естествознание явилось прямым следствием установки на масштабную преобразовательную деятельность. Цели и задачи научного познания, безусловно, находятся вне его. Поэтому установка на прогресс вытекает отнюдь не из факта появления современной науки как таковой. Современная наука явилась следствием данной установки, что совсем не сложно проследить на историческом материале. Глобальный проект, связанный с задачей покорения природы, возник еще до того, как появились новые методы познания, сделавшие возможным решение такой задачи.

Нет ничего неожиданного в том, что именно христианство вдохновило европейских мыслителей на оправдание и обоснование преобразовательной деятельности. По большому счету, сама постановка вопроса вполне укладывалась в русло христианской антропологии. Положение человека как Царя природы вполне согласовывалось со Священным Писанием, на чем заостряли внимание ранние отцы церкви. Человек - как существо разумное и (следовательно) богоподобное - в определенном смысле находится над природой, будучи в состоянии противопоставлять физической необходимости свободу воли. В своем богоподобии он отделен от животного и растительного мира на правах господствующего существа. Указанная дистанция четко обозначена как в западной, так и в восточной патристике.

Нас не должно вводить в заблуждение расхожее идеологическое клише насчет «извечного» и якобы неизбежного противостояния науки и религии. Такой взгляд на положение дел был навязан просветительской философией, пытавшейся буквально создать новую «религию» в противовес христианству, взяв за основу так называемый «научный взгляд» на мир.

Необходимо понять, что только в рамках христианской традиции, усвоенной в тех или иных формах, возможна сама постановка вопроса об обретении господства над природой, что в исходном библейском контексте тождественно ее «совершенствованию». Не стоит, на мой взгляд, абсолютизировать сугубо сотериологическую (душеспасительную) сторону христианского подвижничества, ибо в социокультурном плане его влияние на общество и цивилизацию было намного разностороннее. Ведь помимо чисто духовных практик были еще практики социальные и производственные, и сбрасывать со счетов их историческую роль было бы с нашей стороны весьма и весьма опрометчиво. Очень часто внимание исследователей фокусируется на мистическом опыте христианских аскетов, в то время как опыт, связанный с успехами на материальном поприще, отодвигается на второй план как нечто несущественное. Отсюда складывается ложное ощущение того, будто христианское подвижничество оказалось-де оторванным от мирских реалий, представляя свой особый изолированный мир, никак не влияющий на социальные и исторические процессы. Здесь есть доля правды. Но это далеко не вся правда, поскольку далеко не все христианские аскеты были нищими странниками или прячущимися от людских глаз квиетистами. Активное взаимодействие мирян и аскетов происходило уже на самых ранних этапах истории церкви, и его значение признавалось известными христианскими авторитетами.

Также необходимо понять, что негативное отношение к миру не предполагает абсолютной изоляции и отказа от какой-либо деятельности. К примеру, монахи-цистерцианцы, выбравшие для себя самые глухие и необжитые места на территории нынешней Франции, создавали на месте диких лесов и болот цветущие сады, пашни и виноградники. Строгость устава нисколько не противоречила активной преобразовательной деятельности: дикие деревья вырубались, заросшие пустоши распахивались. Важно уже то, что физический труд, а в целом – производственная деятельность – получала идейное обоснование и освящалась с религиозных позиций.

Как мы знаем, знаменитые христианские аскеты не только не гнушались физического  (в том числе – производительного) труда, но даже рассматривали его как одно из средств спасения. Христианская трудовая этика, без всяких сомнений, несла миру поистине революционную новизну, когда священный аскет, подобно ремесленнику и земледельцу, добывал пропитание делом рук своих.

Согласимся, что такая ситуация не типична ни для Востока с его развитыми аскетическими практиками, ни для античной Европы. И там, и там производительный физический труд был уделом низших сословий, и связать его с высшим авторитетом было практически невозможно. Например, индийские «Законы Ману» рекомендуют брахману в случае материальной нужды жить на подаяния, нежели заниматься земледелием. Земледелие трактуется как занятие, совершенное недостойное представителя высшей варны. Клянчить милостыню «живому богу» (как величали брахманов) не столь зазорно, нежели возделывать пашню. Презрительное отношение к физическому труду со стороны греческой или римской знати также хорошо известно. Схожие интонации мы находим у знаменитых античных философов, в большинстве своем - выходцев из той же аристократической среды. И тем удивительнее на их фоне выглядят факты трепетного отношения к физическому труду со стороны христианских святых. Разве не показателен в этом плане пример Бернара Клервосского – выходца из знатного рода, - взывающего к Господу, чтобы тот помог ему стать умелым жнецом?

Судя по всему, перфекционизм в трудовой (а по сути – преобразовательной) деятельности стал для христианского аскета своего рода внешней, видимой, осязаемо-материальной проекцией внутреннего стремления к духовному совершенству. Сам по себе мистический опыт не предполагает подобного результата – какую бы религиозную традицию мы ни брали. И чтобы указанная проекция осуществилась, необходимы некие принципиально важные допущения, а точнее – необходимо принятие некоторых новых императивов, немыслимых или просто недопустимых в иной социокультурной среде и в рамках иной религиозной традиции.

Сказанное свидетельствует о том, что христианство на самом деле предполагало серьезный психологический сдвиг, ломая некоторые устоявшиеся и, казалось бы, намертво въевшиеся в сознание людей стереотипы. И там, где успешнее всего осуществлялась эта ломка, там создавались реальные предпосылки для преобразовательного рывка. И не важно, насколько осознавалось данное обстоятельство. Важен сам психологический сдвиг. Немыслимое и недопустимое раньше – становилось нормальным и даже необходимым. Именно так формировалась определенная структура, определенная «культурная матрица», лежащая в основе преобразовательных действий как таковых.

И вопрос здесь даже не в том, что христианские подвижники оправдывали физический труд, стремясь к духовному совершенству. Указанная «матрица» в своем чистом, абстрагированном виде существует  независимо от конкретных мотиваций. Для нас важно то, что создается серьезный прецедент, в котором соединены два противоположных и, на первый взгляд, несоединимых начала – производительного физического труда и поиска духовного совершенства.

Именно такое соединение двух исходно разграниченных начал таит  в себе радикальный социокультурный сдвиг, приводя к поистине революционным переменам. Так происходит слом стереотипов: то, что ранее было немыслимым и недопустимым, в новых исторических условиях становится скрытым мотором больших перемен. Индийский брахман не хотел и не мог выполнять работу жнеца и землепашца. Христианский подвижник смог. Греческий философ в своих стремлениях познать природу считал недостойным уподобляться ремесленнику, изготавливать приборы и ставить эксперименты. Западноевропейский ученый отринул эти ограничения и принял работу ремесленника как необходимое подспорье в делах научного познания. И результаты не заставили себя ждать.

Структура преобразовательной деятельности обнаруживает себя именно в этом революционном соединении «несоединимого», содержащем в себе гигантский потенциал творческого развития. Скорее всего, данный феномен напрямую связан с синергетическим эффектом.  И если мы говорим о взрывном характере научно-технического прогресса, то его главный секрет как раз заключен в означенной синергии, в преодолении мнимого антагонизма двух начал, двух компонентов, способных при условии взаимодействия давать поразительные результаты.

Олег Носков

Гонка за тем, чтобы достичь квантового превосходства, в самом разгаре. Кто в ней участвует? На чем, собственно, гоняются? «Чердак» попросил физика Евгения Глушкова рассказать о базовых «кирпичиках» квантовых вычислительных машин и принципах, которые те используют в своей работе.

Конечная цель этого соревнования заманчива и амбициозна: квантовые алгоритмы сулят существенный выигрыш в скорости решения нескольких весьма ограниченных, но очень важных и насущных задач — от информационной безопасности до моделирования новых материалов и лекарственных соединений. Интерес к области подогревают и все увеличивающиеся объемы инвестиций, причем как на государственном уровне (США, Китай, Россия, Австралия, Великобритания), так и со стороны частных компаний (IBM, Intel, Microsoft). Количество действующих лиц, лабораторий, исследовательских институтов и стартапов начинает зашкаливать, сориентироваться в потоке ежедневно поступающих новостей становится все труднее. Давайте разбираться.

Больше, чем бит

Для начала попробуем наглядно объяснить смысл этих самых так часто встречаемых слов (если он вам и так прекрасно известен, смело прыгайте на три абзаца вперед). Итак, квантовый бит, или, как его часто сокращенно называют, кубит, — это аналог классического бита в квантовом мире. Квантовым миром мы будем называть любые объекты и явления, происходящие на масштабах, где законы классической физики перестают работать и к ним на смену приходят законы квантовой физики. Обычно требуется только для очень-очень маленьких объектов — элементарных частиц, атомов, молекул. На больших масштабах квантовые эффекты размазываются и плавно переходят в законы привычной нам ньютоновской физики (хотя и здесь есть, конечно, исключения, а сама граница такого перехода активно исследуются на переднем крае науки).

С классическом битом мы все знакомы довольно неплохо как минимум на практике — это нули и единички, которыми оперируют наши компьютеры; орел и решка, выпадающие при подбрасывании монетки; выключатели света, которые так сложно бывает найти в темноте. Всех их объединяет возможность находиться в одном из двух состояний, и определить его не составляет особого труда. Берем и проверяем: горит лампочка или нет? Квантовый же бит — объект гораздо более необычный.

С базовыми состояниями у него все в порядке: там их также два и обозначать их можно тоже как «0» и «1». Но, будучи квантовым объектом, кубит находится в любой их (или всех сразу) комбинации — суперпозиции — до тех пор, пока мы не захотим его измерить. Тогда он неизбежно должен принять одно из базовых состояний, причем с определенной вероятностью, описываемой коэффициентами суперпозиции.

Суперпозиция — понятие квантового мира и на привычный нам язык переносится с большой натяжкой. Но мы все же попытаемся.

Представьте надутый шар, имеющий подобно нашему земному шару два полюса — северный и южный. Полюсы — это базовые состояния кубита, а каждая точка на поверхности шара — одно из бесчисленного множества суперпозиций этих базовых состояний (похожая модель в физике называется сферой Блоха). Положим, вы хотите узнать, в какой именно суперпозиции находится кубит. Для этого вы просите друга взять указательным и большим пальцами правой руки северный полюс, а левой руки — южный. Сами вы берете в руки иголку и быстрым движением проделываете в шарике дырку. Тот лопается и обвисает в руке вашего товарища безжизненной резиновой тряпочкой. Ее-то мы и наблюдаем: если остатки шарика висят в правой руке вашего друга, то измеренное значение кубита — «0», а если в левой — «1».

Увы, одного такого измерения для определения коэффициентов суперпозиции недостаточно — для этого нужно набрать статистику, то есть провести достаточно большое количество одинаковых измерений. В каких-то измерения шарик будет схлопываться к южному полюсу, в каких-то — к северному. Отношение количества таких случаев к общему числу измерений дает нам вероятность получения при каждом измерении «0» или «1». Эти вероятности в сумме дают единицу (либо «0», либо «1» мы явно измерим) и являются квадратами тех самых коэффициентов суперпозиции, о которых мы говорили выше.

Еще одна особенность кубитов (как и любых квантовых объектов) — запутанность (entanglement), то есть возможность образовывать связанные состояния, в которых измеренное состояние одного кубита автоматически определяет состояние другого. При этом в таких связанных состояниях может участвовать любое количество кубитов, и с каждым новым кубитом количество базисных состояний системы увеличивается в два раза.

Что уж говорить про суперпозицию, образованную этими базисными состояниями! С каждым новым кубитом она обрастает двумя новыми измерениями, и, уже начиная с двух кубитов, изобразить ее наглядно нет никакой возможности (а вы попробуйте представить себе четырехмерную сферу!). Хорошая новость в том, что зачастую можно разложить состояние многокубитной системы на сумму состояний отдельных кубитов, и тогда его можно наглядно представить в виде набора сфер. Еще одна хорошая новость — логические операции с большим массивом кубитов всегда можно представить в виде последовательности двухкубитных операций.

В теории все звучит довольно красиво. Всю эту красоту описал еще в 1982-м знаменитый Ричард Фейнман, но где в реальности взять кубиты? В общем-то, для этих целей подойдет любая квантовая система с двумя базисными состояниями (их может быть и больше, мы всегда можем ограничиться использованием только двух).

Ловушки для частиц

Первыми кандидатами на роль реального кубита, с легкой руки все того же Фейнмана, стали кванты света — фотоны, базисными состояниями которых является их поляризация — направление колебаний распространяющегося в пространстве электромагнитного поля. Подходящая для кубитов поляризация может быть вертикальной или горизонтальной (поле колеблется вверх-вниз или влево-вправо), либо круговой (по часовой стрелке или против).

Реализовать кубиты на фотонах ученые смогли, однако не сразу, поэтому первыми экспериментально измеренными кубитами стали в 1995 году захваченные в специальные электромагнитные ловушки ионы бериллия (в качестве состояний такого кубита выступали колебания отдельного иона в потенциальной яме ловушки).

Захваченные в электромагнитные или оптические ловушки ионы и атомы получили активное развитие в течение следующих двух десятилетий и к настоящему моменту являются одними из главных платформ для квантовых вычислений. На них были успешно запущены многие квантовые алгоритмы, а количество кубитов в таких процессорах и симуляторах составляет несколько десятков. Эту платформу развивают немало лабораторий по всему миру, а сделать из нее коммерчески доступный квантовый компьютер намерены несколько международных стартапов (IonQ, Q-Ctrl). Более того, в нескольких работах были предложены различные масштабируемые архитектуры для создания квантовых процессоров с сотнями захваченных ионов. Однако работать с такими системами можно только в установках с ультравысоким вакуумом, предварительно охладив частицы до тысячных долей градуса выше абсолютного нуля с помощью лазерного охлаждения.

Связанные одним спином

Вслед за фотонами в ловушках на сцену вышли кубиты, основанные на явлении ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и использующие спины атомных ядер во внешнем магнитном поле для кодирования состояний кубитов. Экспериментально при таком подходе логические операции совершаются не над отдельными спинами, а над совокупностью всех молекул в используемом веществе (в первоначальных экспериментах — жидкости). Это вносит определенные сложности в манипулирование большим числом таких квантовых состояний, так как количество взаимодействующих друг с другом молекул в рабочем объеме вещества может достигать сотен триллионов. Поэтому, даже несмотря на то, что были созданы многокубитные квантовые процессоры на ЯМР-кубитах (вплоть до 12 кубитов) и продемонстрирована возможность запускать на них квантовые алгоритмы, дальнейшего развития жидкостные ЯМР-кубиты не получили из-за сложностей с масштабированием таких систем до десятков и сотен кубитов.

В желтой майке лидера: чипы на сверхпроводниках

Тем временем активно развивались альтернативные физические платформы для квантовых вычислений. Так, в конце 90-х годов несколькими научными группами в Японии, CША и Нидерландах были созданы и измерены первые сверхпроводящие кубиты, которые к этому дню выбились в явные фавориты кубитной гонки. По сути, они представляют собой микросхемы из сверхпроводника (чаще всего — алюминия) со специальными элементами — джозефсоновскими переходами (предложенными в 60-х годах английским физиком Брайаном Джозефсоном и представляющими собой наноразмерные разрывы в сверхпроводнике). Сверхпроводящий ток, циркулирующий в таких микросхемах, ведет себя как один большой квантовый объект и обладает ровно двумя необходимыми базисными состояниями, определяемыми либо направлением тока по или против часовой стрелки, либо количеством носителей заряда (пар электронов, или, как их обычно называют, куперовских пар) на отдельных элементах микросхем.

У сверхпроводящих кубитов немало преимуществ. Прежде всего, это искусственные квантовые объекты, которые можно произвольным образом размещать на чипах и изготавливать с помощью хорошо отлаженных за время кремниевой революции процессов промышленного масштаба, применяемых при производстве микроэлектроники. Такие кубиты гораздо проще — и привычнее для hardware-индустрии — изготовить и управлять ими тоже понятнее, чем многочисленными молекулами, атомами или ионами. Это отчасти решает задачу масштабирования таких систем до сотен или тысяч кубитов, необходимых для создания квантового компьютера достаточной мощности. Увы, просто поместить сотню сверхпроводящих кубитов рядом недостаточно — нужно еще обеспечить возможность управлять состоянием каждого из них, а также оградить каждый кубит от шума со стороны соседних кубитов, оставив возможность им взаимодействовать между собой нужным нам образом для выполнения логических операций.

Здесь уместно упомянуть о таком параметре кубитов, как время жизни (или время когерентности), в течение которого кубит способен сохранять заданное квантовое состояние. Этот параметр определяет промежуток времени, когда над кубитом можно выполнять логические операции, то есть исполнять на нем квантовый алгоритм. Очевидно, что каждый шаг алгоритма требует определенного времени на исполнение, обычно порядка десятков наносекунд. Следовательно, чтобы совершать какие-либо полезные вычисления, время жизни кубитов должно достигать десятков микросекунд (напомним, что нано- и микро- отличаются в тысячу раз). И все бы ничего, но из-за своих размеров, в тысячи раз превышающих размеры типичных квантовых объектов (электронов, ядер атомов), первые сверхпроводящие кубиты демонстрировали времена когерентности от десятков до сотен наносекунд.

Потребовались десятки лет научной и инженерной работы многих лабораторий по всему миру над улучшением сверхпроводящих схем, материалов и процессов фабрикации, чтобы сделать сверхпроводящие кубиты достаточно долгоживущими. На сегодняшний день лучшие сверхпроводящие кубиты имеют время жизни, близкое к сотне микросекунд.

Еще одним, на этот раз трудноустранимым недостатком сверхпроводящих кубитов является необходимость охлаждать их до сверхнизких температур (порядка десятых долей градуса Кельвина выше абсолютного нуля). Для этого приходится помещать их в специальные холодильники — криостаты, работающие на смеси жидкого гелия, что существенно увеличивает размеры, сложность и стоимость экспериментальных установок. Тем не менее на текущий момент сверхпроводящие кубиты однозначно лидируют в кубитной гонке: их развитием занимается не только множество лабораторий по всему миру (в том числе и в России), но и международные корпорации, среди которых как ветераны эпохи «железа», IBM и Intel, так и левиафан современности Google, взявший под свое крыло группу Джона Мартиниса из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. За окончательное лидерство прямо сейчас, судя по всему, бьются именно IBM и Google: первые совсем недавно заявили о том, что уже создала 50-кубитный прототип (хотя конкретного отчета — научной статьи — об этом пока не появилось даже на сайте с препринтами), а группа Мартиниса продемонстрировала, что их схема достаточно стабильна, чтобы не «поплыть» при масштабировании. Им в затылок дышат несколько высокотехнологичных стартапов (Rigetti Computing, Quantum Circuits, SeeQC).

Фотоны в волноводах

Но вернемся к хронологии появления на свет разных типов кубитов. В середине 2000-х вслед за теоретическими работами стали появляться экспериментальные оптические схемы, где квантовое состояние кодировалось с помощью фотонов в волноводах, приводимых во взаимодействие с различными оптическими элементами. Такие фотонные чипы изготавливались из широко используемого в микроэлектронике кремния и могли быть запрограммированы на исполнение произвольного квантового алгоритма. Однако трудности с масштабированием на текущий момент делают такие системы более привлекательными с точки зрения квантовых коммуникаций, нежели для использования в квантовых вычислениях.

«Дефектные» кубиты

Некой эволюцией жидкостных ЯМР-кубитов можно считать кубиты на твердотельных дефектах в кристаллах. Такие дефекты не только встречаются в кристаллической решетке многих материалов в природе, но и могут быть изготовлены с помощью облучения бездефектного материала пучком заряженных частиц в нужных местах через предварительно изготовленную маску. Особая электронная структура этих дефектов позволяет им реагировать на облучение светом (обычно лазерным лучом) и испускать флуоресцентное излучение с большей длиной волны. Именно благодаря этому свойству такие дефекты получили название центров окраски (color centers). При этом состояние электронов в дефекте может быть использовано в качестве базисных состояний кубитов, позволяя реализовать таким образом новый тип квантовых процессоров. Наиболее перспективными дефектами с точки зрения квантовых вычислений стали азотные дефекты в алмазах, а также фосфорные дефекты в кремнии. За последние десять лет на них были реализованы многокубитные операции и продемонстрирована работа квантовых алгоритмов.

Такие системы обладают рядом важных преимуществ. Прежде всего, так как дефект прочно сидит внутри кристаллической решетки, нет нужды удерживать его внешними электромагнитными полями, как в случае с ионами, а также охлаждать его до низких температур. И при комнатной температуре он продолжает оставаться подлинно квантовым объектом, а потому демонстрирует долгое время жизни, доходящее до нескольких миллисекунд. Именно поэтому кубиты на твердотельных дефектах дают надежду на то, что квантовые компьютеры не «застрянут» на этапе гигантских исследовательских установок, а смогут однажды стать доступным, компактным прибором. Для этого, конечно, ученым и инженерам еще предстоит решить немало сложностей, возникающих при масштабировании систем таких кубитов. Прежде всего — их контролируемое взаимодействие друг с другом, не приводящее к уменьшению времени когерентности отдельных кубитов. Пока что это проблема не решена, что ограничивает вычислительную мощность квантовых процессоров на твердотельных дефектах несколькими кубитами.

Виртуальные кубиты

Довольно близкими родственниками «дефектных» кубитов являются так называемые квантовые точки, которые чаще всего являются искусственными квантовыми объектами. Обычно они представляют собой слои специально подобранных полупроводников с подведенными к ним электрическими контактами, создающими потенциальную яму для электронов в полупроводнике, в которую они захватываются подобно ионам в электромагнитных ловушках кубитов «фейнмановского» типа. А спины захваченных в потенциальную яму электронов могут быть использованы в качестве базисных состояний кубитов со временем жизни порядка микросекунд и возможностью совершать над ними очень быстрые наносекундные операции. Процесс создания квантовых точек довольно неплохо налажен полупроводниковой индустрией, однако масштабирование таких систем до многокубитных процессоров пока остается под вопросом.

«Мелкомягкие» кубиты

Наконец, самой свежей платформой для квантовых вычислений можно считать кубиты на майорановских фермионах, ставку на которые сделала корпорация Microsoft, объединившая усилия нескольких научных групп. Майорановские фермионы — довольно экзотические объекты (к примеру, их можно считать одновременно материей и антиматерией), которые были предсказаны итальянским физиком Этторе Майорана еще в 30-х годах прошлого века. Однако обнаружить их экспериментально оказалось не так-то просто. Лишь пару лет назад, благодаря прогрессу в фабрикации наноструктур, были изготовлены микросхемы из сверхпроводников и полупроводниковых нанопроволок, в которых удалось увидеть характерное для майорановских фермионов поведение. К настоящему времени на таких кубитах еще не были продемонстрированы логические операции, не говоря уже о квантовых алгоритмах, однако этого можно ждать в самом ближайшем будущем. Интерес к данному типу кубитов обусловлен не только возможностью изготовлять их на чипах, но и их возможностью сохранять квантовое состояние в течение длительного времени без каких-либо дополнительных ухищрений (так называемая топологическая защищенность состояний). Кроме того, недавняя теоретическая работа подтвердила возможность масштабирования систем таких кубитов до полноценного квантового компьютера.

Безусловно, приведенный выше список нельзя считать исчерпывающим перечнем платформ для квантовых вычислений, однако он дает вполне неплохое представления о текущей ситуации в области. А в следующих статьях мы подробно обсудим необходимые шаги для построения квантового компьютера, устройство канадской компании D-Wave, использующее квантовый отжиг, и разберем первоочередные задачи, в решении которых квантовый компьютер должен произвести прорыв. Оставайтесь с нами.

К сожалению, господствующее в нашем сознании учение о всемирном историческом прогрессе заслоняет некоторые принципиально важные стороны исторических реалий. В теории, конечно, все выглядит просто: человек-де с первобытных времен создавал все с нуля – от первого каменного рубила до ткацкого станка. Сам изобретал, сам совершенствовал. Вроде бы – процесс этот совершенно естественный, и мы даже не задумываемся над тем, что технические изобретения, доводимые до совершенства, – черта именно Западной цивилизации, вставшей на путь прогрессивного развития. Если обратиться к фактам, то мы должны признать, что в традиционных культурах материально-техническая деятельность ориентирована на ГОТОВЫЕ ОБРАЗЦЫ, воспроизведение которых опирается на конкретные рецептуры, составленные неизвестно кем, однако чей авторитет был непререкаем. Древние мастера оперируют именно РЕЦЕПТАМИ, но никак  не принципами. Совершенствование ученика связано с тем, насколько он может достичь уровня своего учителя, по сути – насколько он в состоянии воспроизвести на адекватном уровне то, что под силу мастеру. Иначе говоря, совершенствование понимается как процесс сугубо индивидуальный, но вряд ли социальный. Именно поэтому пункту западная цивилизация оказалась  неким «отклонением» от того, что существовало до нее. Иначе говоря, на Западе стали появляться изобретатели и мастера, создававшие и развивавшие то, чему еще не было достойного прецедента. Они создавали то, что вытекало из их сознания, из их воображения, воплощаясь в материале. Вначале – в виде несовершенных «сырых» образцов, которые лишь спустя поколение-другое становились чем-то значительным. Иначе говоря, работать приходилось не с оглядкой на существующий образец, данный в готовом и законченном виде, а исключительно с ориентацией на ИДЕАЛ. В принципе, европейцы могли восстановить достижения Древнего Рима и Византии, показав себя прилежными учениками. И только. Возможно, этого было достаточно для того, чтобы считать себя носителями истинной цивилизации. Но в том-то всё и дело, что процесс не остановился. Круг «вечного возвращения» оказался разорванным. И если мы хотим понять, почему так произошло, необходимо выделить те факторы, которых еще не было в эпоху античности, которых не было ни на Ближнем Востоке, ни в Китае, ни в Индии, ни в Центральной Америке. Не сталкиваемся ли мы с ситуацией, когда из простого желания воспроизвести чужое достижение в силу непохожих объективных обстоятельств рождается нечто принципиально новое?

Иначе говоря, подражание лишь содержало в себе творческий импульс, стремление к достижению явленного идеала, однако сам идеал был настолько далек, настолько не подходил под существующие условия, что творчество, по сути своей, превращалось в ярко выраженную инновацию.

Представим, что сибирские агрономы решили в своих суровых краях развивать промышленное виноградарство - как это имеет место в теплых странах. Понятно, что в силу объективных причин им придется долго мучиться, чтобы добиться хоть какого-то результата – выводить новые сорта, применять новые приемы агротехники. Формально они вроде бы пытаются ВОСПРОИЗВЕСТИ  то, что уже существует и давно освоено. Но фактически – в силу заметной разницы физических условий - они решают ПРИНИЦИПАЛЬНО НОВУЮ ЗАДАЧУ, с которой НИКОГДА НЕ СТАЛКИВАЛИСЬ их южные коллеги.

И в этом плане они уже выступают в роли новаторов, первопроходцев. Поставленная перед ними задача не просто новая – она на порядок БОЛЕЕ СЛОЖНАЯ, требующая новых знаний, новых беспрецедентных усилий и опыта. И в случае успешной реализации задачи (на что уйдет достаточно много времени), мы получим, без всяких сомнений, серьезный прорыв в области агротехники, что уверенно можно назвать прогрессом. Таким образом, мы получаем инновацию, даже если имеет место сознательное воспроизведение тех или иных готовых достижений цивилизации – с той лишь разницей, что действовать новаторам приходится в более сложных или непривычных условиях. В результате появляется и закрепляется навык к постановке нестандартных, экстраординарных задач, не имеющих готового и наглядного решения. Гипотетический пример с виноградарством не является здесь абсолютно умозрительным. В истории становления западноевропейской цивилизации культивация виноградной лозы сыграла далеко не последнюю роль. Начнем с того, что долгое время границы цивилизованного мира совпадали с границами промышленного виноградарства. Во всяком случае, это справедливо для Старого Света. Любой из нас, кто мало-мальски сведущ относительно биологии и агротехники винограда, в состоянии понять, с чем пришлось столкнуться вчерашним варварам, пытавшимся приручить лозу на своих землях, где погодные условия были далеко не похожи на субтропики. В этой связи я уверенно заявляю, что продвижение лозы на север было первой и самой значительной европейской инновацией, во многом определившей облик западной цивилизации. И дело совсем не в том, что растения кое-где прижились и дали плоды. Дело в том, что именно на новом, не столь комфортном для лозы месте, удалось создать принципиально новую и более совершенную систему виноградной агротехники! 

Античные методы возделывания винограда, описанные еще в трудах Колумеллы, на фоне того, чего добились французские и немецкие виноградари, выглядят уже не как символ цивилизации, а как варварский пережиток, сохранившийся кое-где лишь в отсталых от прогресса деревнях Италии, Греции или Македонии. 

Показателем уровня виноградарства является показатель качества вина. Если в средние века «престижные» вина, бывшие в почете у королевских особ, доставлялись из средиземноморья, с традиционных мест возделывания, то с Нового времени тон на международном уровне стали задавать именно вчерашние новички. Бургундские виноделы, виноделы Шампани, Бордо, Рейна и Мозеля совсем не копировали античную классику. Они создали свои стили, свои подходы, утвердили новые понятия и новые оценки качества вина, на фоне чего знаменитое античное виноделие может показаться сомнительной практикой кустарей-дилетантов. Интересно, что в XX столетии продвинутые итальянские и испанские виноделы стали учиться у французов, постепенно избавляясь от архаики, перешедшей им по наследству в готовом виде. Но ведь эта архаика, как нетрудно догадаться, почти в неизмененном виде досталась от античной цивилизации. Получается, что французские новаторы, пытаясь в более сложных условиях подражать римлянам, создавали не просто новый, но и более совершенный продукт.

Нетрудно понять, что виноградарей Лациума, Родоса, Кипра или Сицилии, не знавших проблем с вызреванием плодов, нисколько не волновали те вопросы, над которыми ломали головы труженики Шампани, Шабли или Кот де Нюи. Наверное, для изнеженного жителя солнечной Италии климат центральной Франции совсем не подходил для выращивания нормального винограда, а тем более – для изготовления приличного вина. Такие сомнения, действительно, в средние века имели место. Трудно было представить, что за пределами средиземноморья из винограда может получиться что-то достойное. История французского виноделия дает нам впечатляющие примеры производственного перфекционизма. Монахи-цистерцианцы, заложившие в средние века знаменитые бургундские виноградники, фактически стоят у истоков нынешней винной классики. Именно благодаря их упорному труду французское виноделие получило мировое признание и стало образцом для подражания. Преодолевая сложности природных условий, они проводили клоновый отбор, экспериментировали с агротехникой, с обрезкой лозы, тщательно изучали зависимость между составом почв и качеством вина. Ходили легенды, будто они не только посвящали время многочисленным дегустациям полученного напитка, но даже почву пробовали на вкус. Важно и то, что своим примером они влияли на живущих поблизости мирян, помогавших уходу за лозой.

Такое рвение было немыслимо в хозяйствах даже самых рачительных римских землевладельцев, не склонных к столь упорным экспериментам. В лучшем случае – только к обобщению и систематизации накопленного опыта. Но что же побуждало монахов-новаторов совершать столько усилий в указанном направлении? Просто из желания уподобиться римлянам? Не проще ли было отправиться в теплые страны? Ведь исходный пункт исключал любые иллюзии насчет возможных результатов. Как ни крути, но территория Бургундии или Шабли – совсем не Италия. А может, исходный замысел в том и заключался – создать совершенство там, где природа изначально накладывает ограничения?  Не заложен ли основной смысл подобной деятельности как раз в преодолении ограничений – в победе над вызовом природы силой ума и воли?

Истоки прогресса нужно искать именно в указанном отношении к реальности – В СОЗНАТЕЛЬНОМ ПРЕОДОЛЕНИИ ПРИРОДНЫХ ОГРАНИЧЕНИЙ. И начался данный процесс задолго до Нового времени. Данная тенденция уже просматривается в аскетическом идеале первых христианских подвижников. Удалиться в глухое, неприветливое и безжизненное место, чтобы со временем создать там цветущий сад, напоминающий об Эдеме, – одна из наглядных материальных проекций религиозного перфекционизма. Христианское восхваление труда, способного преобразить природу и подчеркнуть тем самым торжество духа над физической обусловленностью – вот, пожалуй, подлинная основа философии прогресса. Умонастроения, витавшие в монастырских обителях, стали впоследствии питательной почвой для глобальных прожектов по радикальному преобразованию «падшей» действительности, пышным цветом зацветших именно в Новое время. В «магическом» пафосе Френсиса Бэкона, объявившего свою программу покорения природы, не было ничего принципиально нового еще со времен Василия Великого или отца Бенедикта. Сам Бэкон открыто апеллирует к библейской истории, связывая развитие наук с восстановлением власти над природой, утраченной будто бы в результате грехопадения. И именно монахи первыми продемонстрировали творческие, «креативные» возможности организованного труда, направляемого некими благочестивыми помыслами. По сути, монастырские обители, где на пустынном месте возводились цветущие сады, можно рассматривать как своего рода НАГЛЯДНЫЕ МОДЕЛИ преобразования «несовершенного» («падшего») мира. Философия прогресса только придала абсолютное, общечеловеческое значение этому преобразовательному опыту, исключив из него аскетическую составляющую и сосредоточив внимание на инструментарии. В роли инструментария выступила новая наука, созданная гением Галилея и Ньютона. 

Олег Носков

Окончание следует

Количество участников и лабораторий Национальной технологической инициативы (НТИ), направленной на обеспечение паритета России с ведущими технологическими державами, вырастет вдвое в 2018 году за счет создания центров НТИ в ведущих российских университетах. Об этом рассказал в субботу ТАСС Дмитрий Песков, директор направления "Молодые профессионалы" Агентства стратегических инициатив (АСИ), одного из инициаторов НТИ.

"Сегодня НТИ - это несколько сот компаний и несколько сот лабораторий. В следующем году масштаб научно-исследовательской части должен, как минимум, удвоиться", - сказал он, не уточнив точное количество участников. Песков добавил, что с этой целью будут созданы центры НТИ в ведущих университетах страны. Их выберут на конкурсной основе, итоги конкурса подведут в декабре 2017 года.

В работе в рамках НТИ, по словам представителя АСИ, находится 150 технологических продуктов, ориентированных на новые рынки. Самым важным результатом реализации НТИ, по мнению Пескова, стало то, что в проект вовлечены крупные государственные компании. "Мы видим, как крупные государственные компании, государственные корпорации начинают забирать наши промежуточные технологические решения и внедрять их в традиционных сферах", - уточнил Песков. Он добавил, что проекты "умных фабрик" и компьютерного моделирования, разработанные в рамках НТИ, используют Объединенная авиастроительная корпорация, Объединенная судостроительная корпорация и корпорация "Вертолеты России".

Об инициативе

НТИ - долгосрочная комплексная программа по созданию условий для обеспечения лидерства российских компаний на новых высокотехнологичных рынках, которые будут определять структуру мировой экономики в ближайшие 15-20 лет. В послании Федеральному Собранию в декабре 2014 года президент России Владимир Путин обозначил НТИ одним из приоритетов государственной политики.

Среди приоритетных направлений НТИ выделяют следующие рынки: EnergyNet (распределенная энергетика от "персонального производства" до "умных сетей", "умного города"); FoodNet (системы персонального производства и доставки еды и воды); SafeNet (новые персональные системы безопасности); HealthNet (персональная медицина); AeroNet (распределенные системы беспилотных летательных аппаратов); MariNet (распределенные системы морского транспорта без экипажа); AutoNet (распределенная сеть управления автотранспортом без водителя); FinNet (децентрализованные финансовые системы и валюты); NeuroNet (распределенные искусственные компоненты сознания и психики).

В конце 2016 года заместитель директора направления "Молодые профессионалы" АСИ и руководитель группы по реализации НТИ Евгений Ковнир сообщал, что к названным направлениям добавились высокотехнологичные рынки FashionNet (индустрии моды и легкой промышленности) и MediaNet (высокотехнологичные формы и способы потребления контента человеком), которые, по его словам, могут стать приоритетными направлениями НТИ.

Наталия Михальченко

На следующей неделе, в рамках круглого стола «Инвестиции для бизнеса», инициированного начальником департамента промышленности, инноваций и предпринимательства мэрии Новосибирска  Александром Люлько, пойдет разговор о  перспективах развития сити-фермерства в нашем городе. Предваряем эту тему материалом о городских вегетариях, подготовленным нашим обозревателем.

В России, как ни странно, ежегодно растет круглогодичное потребление свежих овощей и зелени. В пересчете на одного человека это составляет примерно 100 килограммов в год (такие цифры приводит Росстат). Сама по себе тенденция не может не радовать, поскольку свидетельствует о росте качества жизни. Правда, до развитых стран нам еще далеко. Так, в США и в Европе свежих овощей потребляют как минимум в два раза больше: более 200 килограмм на одного человека.

Как мы понимаем, чтобы и дальше насыщать нашу круглогодичную потребность в свежих овощах, необходимо либо опираться на тепличное хозяйство, либо расширять импорт. Любители, конечно же, составляют немалую долю в производстве овощной продукции, однако их деятельность носит, в основном, сезонный характер. Зимой же мы покупаем то, что выращивается у нас в теплицах или завозится из-за рубежа (где овощи, кстати, также выращиваются в теплицах). Так, по огурцам и томатам доля импортной продукции составляет сейчас примерно 35 процентов. Примерно 39% выращивается у нас в тепличных условиях на гидропонных установках. Всё остальное (26%) выращивается в открытом грунте.

По сути дела, только указанные 26% огурцов и томатов можно с полным правом назвать «настоящими». Остальные объемы – это, по преимуществу, овощи с «пластиковым» вкусом. Столь же показательны цифры по листовому салату и пряной зелени. Здесь импорт составляет почти половину объемов. Если брать свежую клубнику, то из-за рубежа к нам завозится 75% этой ягоды.

В целом же три четверти овощей, зелени и ягод выращивается в нашей стране в условиях открытого грунта. Соответственно (учитывая наши климатические особенности), в зимний период мы вынуждены полагаться на импортные поставки. Понятно, что импортные овощи будут достаточно дорогим удовольствием для нашего населения, особенно в столь сложный экономический период. Выход из ситуации – в развитии отечественных тепличных хозяйств, организованных на современном технологическом уровне.

На сегодняшний день общая площадь российских тепличных комбинатов в три раза меньше чем во Франции, в четыре раза меньше чем в Голландии, примерно в восемь раз меньше чем в Италии, в пятнадцать раз – чем в Турции, и почти в 35 (!) раз – чем в Китае.

Казалось бы, нам есть куда расти. Однако необходимо уточнить один принципиальный момент. Если всё упирается только в площади и объемы, то по логике вещей проблему эту выгодно решать с помощью крупных предприятий. В принципе, любой крупной компании, способной получить дешевый кредит, получить землю с коммуникациями, совсем не сложно инвестировать в тепличные комплексы, которые ей с радостью поставят зарубежные фирмы.Откровенно говоря, иностранцы тоже не прочь освоиться на наших землях, дай им только «зеленый свет». Однако надо ли сейчас идти именно таким путем? К сожалению, наша страна с определенных пор стала местом для «слива» устаревающих зарубежных технологий. С тепличными комбинатами может случиться то же самое. Сейчас, например, появляются теплицы Пятого поколения, отражающие самые «свежие» инновационные решения в области агротехнологий. Если же мы примитивно погонимся за количеством, буквально копируя то, что получило массовое развитие за границей, мы получим морально устаревшие тепличные комплексы Четвертого поколения (если не хуже), и тем самым поставим себя в неконкурентное положение с той же заграницей.

Дело в том, что нынешний «крупняк» по инерции ориентируется на огромные объемы плодо-овощной продукции, реализуемой через крупные же торговые сети. Требования торговых сетей к овощам известны: главное – лежкость и товарный вид. Вкусовые качества стоят на втором месте. Если мы сохраним эту схему, то получим вал «пластиковых» овощей и ягод. А в это время где-то за границей начнут потихонечку переходить на «органику», меняя сам принцип выращивания и реализации растений. Катастрофы для нас, конечно, не произойдет. Просто мы, нацеливаясь на копирование господствующих сейчас образцов и технологий, неожиданно останемся в прошлом.

Какова же альтернатива, как нам шагнуть в технологическое будущее, идя в ногу со временем? Необходимо понять, что сейчас набирает популярность «органическое земледелие», которому на Западе следуют небольшие фермерские хозяйства, включая и энтузиастов городского фермерства, где применяется вертикальное выращивание овощей. Как бы скептически ни относились к данному направлению сторонники производственного гигантизма, но именно здесь сегодня сосредоточена огромная сумма инновационных решений по целому ряду вопросов – от собственно агротехники до энергосберегающего оборудования. Фактически, речь идет о выработке комплексных подходов к выращиванию растений, где могут быть задействованы компетенции специалистов по самым разным вопросам.

Отметим, что на сегодняшний день выращивание культур в закрытом грунте с применением «органических» технологий является самой наукоемкой областью так называемого точечного земледелия. Сегодня это направление находится на старте и требует строжайше выверенных технологических регламентов. Уже появляются компании, производящие оборудование для вертикальных ферм и биовегетариев: различные средства автоматизации, капельные системы полива, специальные лампы, стеллажи для растений, различные светопрозрачные материалы и т.д. Иначе говоря, развитие агротехники идет в ногу с развитием высоких технологий.

Таким образом, если мы нацелены на инновационное развитие, нам необходимо уделить серьезное внимание именно этому направлению – как со стороны представителей науки, так и со стороны властей. Отметим, что в нашей стране и конкретно – в Новосибирске,  есть энтузиасты современного  городского фермерства из числа предпринимателей (о чем мы уже кое-что писали). 

Так, недавно нам стало известно еще об одном таком проекте для Новосибирска, инициаторы которого намерены предложить нашим сити-фермерам технологию «органического» выращивания овощей в современных биовегетариях, оснащенных системой автоматического управления основными процессами.

Напомню, что принцип биовегетария был разработан еще в советское время. Главным его достоинством является автоматизированная система теплообмена, позволяющая добиться хорошей экономии на отоплении. В наше время, когда в продаже появились новейшие материалы и оборудование, схему биовегитария можно реализовать, что называется, на высшем технологическом уровне.

Новосибирские разработчики предлагают целую линейку современных теплиц от 20 кв. метров до 200 кв. метров. Такие системы можно применять и в подсобном хозяйстве, и для обслуживания магазинов и ресторанов, и для оптовой и розничной продажи зелени и овощей в границах региона. По сути дела, проект рассчитан на интересы малого и среднего бизнеса. В каком-то смысле он является инновационной альтернативой крупным тепличным комбинатам, нацеленным на вал «пластиковой» продукции. Что касается биовегетариев, то они, в принципе, могут быть рассредоточены в границах города, занимая подходящие для этого места. Например, на крышах общественных зданий. Как мы понимаем, их размещение четко вписывается в концепцию «зеленого города». А если учесть, что сразу несколько таких теплиц могут управляться из одного пункта, то мы получим в их лице еще и компонент «умного города».

Надо ли говорить, что для Новосибирска успешная реализация такого проекта стала бы знаковым событием? В принципе, для этого даже не нужно чего-то специально выпрашивать у властей. Главное, чтобы просто не мешали. У нас уже был позорящий город инцидент, когда жителей многоквартирного дома заставили убрать с крыши солнечный коллектор (в угоду монополисту – поставщику тепла). Будет очень нехорошо, если что-то подобное произойдет с первым солнечным биовегетарием.

Олег Носков

Рутений-106 на Южном Урале и в Восточной Европе был, но появился он точно не с ПО «Маяк». К таким выводам пришли члены межправкомиссии, исследовав радиационную ситуацию и системы мониторинга на предприятиях «Маяка». История с поиском источника выброса радионуклида все больше напоминает детектив, расследованием которого вскоре может заняться уже международная комиссия.

Для расследования причин выброса радиоактивного рутения-106 может быть создана специальная международная комиссия с участием российских и западных специалистов. Об этом сообщил сегодня журналистам заместитель директора Института безопасного развития атомной энергетики (ИБРАЭ) РАН Рафаэль Арутюнян.

По его словам, инициатором такого шага выступил научный руководитель ИБРАЭ академик Леонид Большов.

В пятницу были обнародованы выводы межведомственной комиссии, которая занималась проверками радиационной обстановки на ПО «Маяк» при участии специалистов Росатома, ИБРАЭ РАН, ФМБА России.

После ряда проверок члены комиссии пришли к заключению, что в период обнаружения повышенного содержания рутения-106 никаких аварий на территории ПО не было, системы контроля радиационной безопасности находились в исправном состоянии, в организме сотрудников завода и в почве вблизи «Маяка» следов рутения не обнаружено.

Таким образом, «предприятия ПО «Маяк» не могли быть источниками выбросов чистого рутения-106, повышенное содержание которого было зафиксировано на территории Европы и России», подчеркнул директор службы генерального инспектора Росатома Владимир Болтунов на пресс-конференции по итогам проверки.

Связь появления «чистого» рутения-106 в атмосфере с деятельностью АЭС также исключена комиссией, так как «на АЭС в результате деления урана рутений-106, как продукт деления, присутствует только в смеси с другими изотопами».

Впервые о появлении в воздухе повышенного содержания рутения-106 в октябре заявило Германское федеральное ведомство по защите от радиации (BfS), затем отчет об обнаружении повышенного содержания радионуклида опубликовал французский Институт радиологической защиты и ядерной безопасности (IRSN). По данным МАГАТЭ от 13 октября, концентрация рутения-106 в воздухе над Европой находилась в диапазоне от десятков микроБеккерелей на кубический метр до десятков миллиБеккерелей на кубический метр (Мбк/м3).

Европейские специалисты сразу же предупредили, что угрозу для здоровья людей данные дозы не представляют: для сравнения, наибольшее значение содержания рутения-106 с 29 сентября по 3 октября, которое было зафиксировано в Румынии, составляло 145 мБк/м3, а допустимое содержание данного радионуклида в безопасном для здоровья человека количестве составляет 4400 мБк/м3.

Тем не менее, специалисты решили разобраться, откуда произошел выброс, так как в чистом виде рутений-106 не существует, и его повышенное содержание в воздухе может быть связанно только с какой-либо деятельностью.

Французские специалисты заявили, что смоделировали ситуацию и по их версии источник выброса мог находиться на территории России — между Волгой и Уралом или в Казахстане.

По словам директора проектов департамента коммуникаций «Росатома» Андрея Иванова, ситуационно-кризисный центр госкорпорации достаточно быстро отреагировал на запрос от МАГАТЭ по этому вопросу: за несколько дней была собрана вся информация о ситуации на объектах госкорпорации, получены первые данные от Росгидромета, и уже утром 11 октября было объявлено, что на объектах «Росатома» не было нарушений, инцидентов и аварий.

Было проведено несколько собственных проверок Росатома на Маяке, После чего, по инициативе главы госкорпорации и была инициирована дополнительная проверка межведомственной комиссии.

Если бы источник выброса «чистого» рутения-106 находился между Волгой и Уралом, то активность выброшенного радионуклида должна была быть порядка тысяч Кюри. Однако проведенные комиссией исследования показали отсутствие участков с повышенных радиационным фоном между Южным Уралом и Восточной Европой, которые неизбежно образовались бы в районе расположения наземного или приземного источника выброса, отмечается в материалах комиссии.

Откуда взялся рутений-106 – вопрос дополнительных исследований, на сегодняшний день есть один совершенно однозначный ответ – это точно не «Маяк», подчеркнул Арутюнян.

По его словам, эта история уже выглядит, как детектив.

«Диапазон неопределенности с допустимой долей вероятности, территория такая (от Южного Урала до Казахстана), если увеличить вероятность – территория станет еще больше. Это в гипотезе приземного источника, а если подняться выше и пытаться рассматривать ситуации, связанные условно с космосом, то диапазон территорий, пространств, гипотез станет еще больше», — добавил он.

По результатам мониторинга, представленным Росгидрометом, объемная активность рутения-106 на Южном Урале практически совпадает со значениями, измеренными в Европе. При этом особенностью ситуации является отсутствие участков с повышенным радиационным фоном между Южным Уралом и Восточной Европой.

«Учитывая, что эти территории находятся на удалении более 2,5 тыс. км, сложившаяся картина может указывать на наличие другого источника выбросов, который явился внешним по отношению к упомянутым территориям. Таким источником могло быть, в том числе, сгорание в атмосфере искусственного спутника (или его фрагмента), на борту которого находился источник рутения-106 с высокой суммарной активностью», — говорится в выводах комиссии.

Космическую версию исключать, конечно, нельзя, отметил Арутюнян. Однако он обратил внимание, что данных о применении данного радионуклида в качестве топлива для спутников нет. «Рутений-106 в космосе мог бы быть эффективен, но насколько нам известно, сейчас он там не применяется», — добавил он.

С «Маяка» обвинения сняли. Теперь для поиска источника выброса рутения-106 уже создана еще одна межведомственная группа, которую возглавил представитель Росгидромета. В нее также вошли специалисты «Росатома», Роспотребнадзора, Ростехнадзора, Минпромторга, ФМБА.

Виктор Толочко

Новосибирский зоопарк стал для многих горожан излюбленным местом отдыха. Но для некоторых юных новосибирцев это еще и источник дополнительного образования. Наш цикл «юннатских интервью» продолжает беседа с руководителем Клуба юного биолога при Новосибирском зоопарке Татьяной Собяниной.

– Татьяна Сергеевна, как при зоопарке появился этот клуб, и с какого времени Вы являетесь его руководителем?

– Начну с того, что зоопарки и юннатское движение изначально сосуществовали вместе: первый кружок юннатов открылся в июне 1918 года при Московском зоопарке. Еще интереснее получилось в Новосибирске. Еще в 1935 году возникла юннатская станция под руководством зоолога и писателя Максима Дмитриевича Зверева.

Через два года усилиями Зверева, его коллег и юннатов был организован зоосад на территории бывшего сада «Альгамбра». А в 1947 году уже на его основе был образован наш Новосибирский зоопарк. Так что юннаты не просто взаимодействуют с зоопарком с первых его дней, они, по сути, вошли в число его основателей.

Есть и еще один нюанс – ни один университет не готовит специально работников зоопарка, сюда приходят разными путями, и юннатский кружок – один из испытанных вариантов «кузницы» будущих кадров.  У нас многие работники – бывшие юннатовцы, например, Ольга Владимировна Шило.

Другое дело, что в разное время работа с юннатами проводилась в разном объеме, бывали периоды некоторого затишья. Но в последние годы наш Клуб юного биолога активно развивается и я считаю, что мне повезло попасть сюда именно в это время. Я работаю в зоопарке четвертый год. Когда я пришла, наблюдалась следующая картина: в начале учебного года записывалось человек пятнадцать, к осени оставалось один-два. Сейчас у нас наоборот: из двадцати пришедших на обучение к концу первого года отсеивается всего пара-тройка человек, многие ребята занимаются не первый год и добились хороших результатов.

– Легко ли попасть в Ваш клуб? Меняются ли требования к юннатам со временем?

– Начну опять-таки с пары слов из истории юннатского движения.

Когда всё в Новосибирске только начиналось, в 1930-40-е годы, требования к юннатам были достаточно серьезные. Нужна была положительная характеристика из школы, хорошая успеваемость по всем школьным предметам и т.д. Сейчас требования, конечно, смягчились.

В юннаты мы принимаем с одиннадцати лет, в качестве вступительного экзамена надо сдать тест и подготовить доклад о краснокнижном животном из Новосибирского зоопарка. Оценивают этот доклад сами юннаты, тем самым они еще и учатся принятию решений.

– А если ребенок не сдал, Ваш отказ не вызовет у него стресс?

– Мы стараемся сглаживать подобные ситуации. Очень часто бывает так, что ребенок особо и не тянется к юннатской работе, это инициатива его родителей, которые хотят, чтобы он чем-то, чем угодно, занимался, а Клуб юного биолога при зоопарке звучит для них, скажем так, заманчиво. Поэтому мы составляем беседу, прежде всего, с родителями, говорим, что, по нашей оценке, ребенок имеет другую направленность интересов. И не надо его ломать, лучше подыскать ему более подходящий кружок или секцию. Благо, сейчас в Новосибирске для этого масса возможностей. Такой подход вызывает у ребенка, в итоге, меньше негатива, чем регулярные занятия нелюбимым делом.

– Чем занимаются воспитанники Вашего Клуба?

– Во-первых, у нас есть программа теоретических занятий, где ребята изучают как природу родного края, так и животных, проживающих в зоопарке. Мы показываем им, что все животные очень важны и многим нужна наша помощь и забота. Например, из-за того, что человек занял место обитания этого животного (как в случае со многими птицами). Ну и конечно, мы постоянно подкрепляем теорию практической работой. Мы развешиваем на территории зоопарка кормушки и скворечники, проводим подкормку зимующих у нас перелетных птиц и белок. Такая работа находит у юннатов живой отклик, а еще больше эмоций возникает, когда ребята выкармливают птенцов, оказавшихся вне гнезда. Для них проводится курс реабилитации с последующим выпуском в дикую природу. Проводим выездные занятия – в Заельцовском бору, в районе рек Ельцовка и Иня. А в этом году вместе с родителями организовали поездку наших юннатов в Красноярск. Мы побывали в зоопарке «Роев ручей», несколько часов знакомились с его обитателями, а потом директор зоопарка, несмотря на плотный график, нашел время для часовой беседы с нашими ребятами о том, как строится работа у них, чем наши зоопарки похожи, а чем отличаются. Ну и конечно, мы совершили небольшой поход к знаменитым красноярским Столбам.

Еще одно направление – организация исследовательской работы. В нашем зоопарке юннаты могут вживую увидеть таких экзотических животных, как снежный барс или белый медведь. И не просто увидеть, а изучать их образ жизни, поведение, проводить какие-то наблюдения, анализировать полученный материал. Эти навыки им потом пригодятся в жизни, даже тем, кто в дальнейшем решит не связывать свою жизнь с биологией.

– А к уходу за обитателями Новосибирского зоопарка юннатов привлекаете?

– Да, это уже многолетняя традиция, и у нас нет желания от нее отказываться. Конечно, происходит это не с первого дня, сначала мы даем ребенку определенную теоретическую базу, проводим его через курс несложных практикумов, о которых я говорила. А потом уже можно допускать и к работе с животными зоопарка. Обычно это происходит со второго года обучения. И для многих допуск к подобной работе становится одним из главных стимулов на занятиях в Клубе.

– Есть какие-то ограничения?

؎ Обязательно. Все понимают, что наши воспитанники, несмотря на свой энтузиазм, остаются детьми и никто юнната, например, к хищникам близко не подпустит. Они помогают в работе с такими животными, как тапиры, мелкие приматы, носухи, сурикаты.

– В своем докладе Вы сказали, что планируете дополнить работу Клуба занятиями для младших школьников. Какую цель преследует этим зоопарк?

– Прежде всего, просветительскую. Ведь навыки экологической грамотности надо прививать с самого юного возраста. Мы давно думали об этом, но останавливало то, что зоопарк – место, где собраны дикие животные. И работать с детьми младшего возраста будет еще сложнее. Но в этом году мы все же собрались с силами и запустили пробную группу детей с семи до десяти лет. А весной подведем итоги и внесем при необходимости коррективы в этот процесс. Потому что мы все же планируем развивать это направление.

– Вы регулярно участвуете в конференциях юннатов, которые проходят в Институте цитологии и генетики?

– Да, мы приезжаем сюда уже третий год подряд. Во-первых, здесь всегда происходит интересный обмен опытом практиков юннатского движения. А наши воспитанники получают возможность выступить со своими докладами перед весьма серьезной аудиторией. Поверьте, это их тоже сильно мотивирует. Для них это маленький шаг в большой мир настоящей науки.

– Раз мы заговорили о мотивации, что сегодня мотивирует людей заниматься организацией юннатской деятельности. В частности, что двигало Вами при выборе места работы?

– Я очень люблю животных, и для меня было естественным решение связать свою жизнь с биологией. И я смогла реализовать себя здесь. Неправильно считать юннатское движение каким-то пережитком. Оно живет, развивается и будет жить, поскольку люди тянутся к природе, к живому. И поэтому работа в этом движении остается востребованной, интересной и не требует какой-то особо мотивации, героизма. Достаточно любить детей и любить природу.

Георгий Батухтин