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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Олег Носков

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Подготовил Андрей Соболевский

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

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

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

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

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

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

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

Алла Сковородина

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Алёна Литвиненко

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

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

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

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

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

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

А как хозяин пещеры уговаривает своего гостя приобщиться к наркотику:

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

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

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

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

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

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

Холмс лениво отвел глаза от старой книги с готическим шрифтом.

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

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

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

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

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

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

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

Олег Носков

Российская академия наук разрабатывает новый крупный научный проект исследования и освоения глубоководных ресурсов дальневосточных морей — по замыслу создателей, он должен стать флагманом научных исследований на Дальнем Востоке. Корреспондент «Чердака» поговорила об этом проекте, о современных исследованиях в океане и о том, зачем нужны ученые, с вице-президентом Российской академии наук, научным руководителем Национального научного центра морской биологии Дальневосточного отделения РАН Андреем Адриановым.

— Вы — инициатор этого проекта? Это ваша идея?

— Сложно сказать. Потому что многие высказываются в том плане, что мы еще очень мало знаем о Мировом океане, особенно о глубоководной его части. Сама-то эта идея — сделать такой крупный проект — возникла после того, как уже произошло некое обсуждение в профессиональном сообществе.

Когда мы говорим о каких-то мегапроектах, обычно имеем в виду проекты по физике, например крупные уникальные мегаустановки. Когда мы рассуждаем о таких очень крупных проектах, чаще всего это бывают некие физические начинания — мы говорим о мегаустановках и так далее. Ну, а здесь родилась такая идея — попробовать объединить усилия и технические возможности ученых разных специальностей, чтобы попытаться заглянуть в океанские глубины.

Понятно, что эта идея все равно на чем-то основана. Мы уже примерно понимаем, что нас ждет в этих океанских глубинах, это крайне интересно, и мы связываем с этим большие надежды.

Вот давайте посмотрим: сколько человек слетало в космос? Вы можете мне с ходу сказать?

— Несколько сотен.

— 560 человек уже побывали в космосе. 12 человек высаживались на Луну. Шесть человек были на оборотной стороне Луны. Сколько человек у нас опускались на глубины больше 10 километров?

— Джеймса Кэмерона, наверное, все знают.

— Три. Это Уолш и Пикар на «Триесте», это было достаточно давно — в 1960 году, и совсем недавно, в 2012 году, — Кэмерон.

Три человека! На глубине больше семи километров тоже немногим больше десятка [человек] можно насчитать. Вот это соотношение в какой-то степени говорит, насколько хуже мы знаем глубины океана, чем ближний космос.

Даже дальний космос мы знаем гораздо больше и лучше, нежели океанские глубины. В то же время океан — ведь это самое большое жизненное пространство на нашей планете. Это касается именно его глубин. Какова средняя глубина Мирового океана?

— Не знаю. Рискну предположить, что около пяти километров.

— Средняя цифра все время плавает, и тут следует дать уточнение: у нас еще нет точной информации. До сих пор глубины во впадинах и желобах уточняются. Где-то в 2015 году эта цифра была 3688 метров. Естественно, самая глубокая точка, как мы считаем, это 11 022 метра. Эта цифра основывается на измерениях нашего знаменитого исследовательского судна «Витязь». Во всех российских источниках именно она фигурирует. В западных источниках она немного меньше, где-то 10 994 метра, что уже, в сущности, детали. 95% гигантского пространства Мирового океана — глубины больше 1 километра. А две трети — уже глубины побольше трех километров. Бескрайние абиссальные равнины образуют ложе океана, составляя 75% его общей площади.

Теперь давайте посмотрим на эту огромную площадь и столб воды над ней. Это огромный объем и это жизненное пространство — оно же все населено! Это жизненное пространство на два порядка превышает жизненное пространство на суше. Нам казалось все время, что разнообразие на суше больше, нежели в океане. Но такое представление было лишь потому, что мы об океане очень мало знали и знаем.

Большинство полезных ископаемых мы берем на суше — так же, как и большинство продовольственных ресурсов. Но, как оказалось, океан — это огромное хранилище и углеводородов, и минеральных ресурсов, и биологических ресурсов, которые могут представлять огромный резерв для будущих поколений. И чем больше мы узнаем, тем больше встает вопросов, связанных с развитием технологий: как прикоснуться к этим ресурсам? Как их добывать с больших глубин? Как их оценить? Как не нанести ущерб вот этим глубоководным экосистемам? И так далее.

Разные страны не только дружат между собой, но еще и конкурируют, в том числе за ресурсы. На суше мы все поделили межгосударственными границами. Более того, сейчас мы практически поделили весь шельф. Следующий шаг, к которому мы неминуемо подойдем, — это попытки разделить океанские ресурсы, глубоководные ресурсы. И если мы здесь опоздаем — в решении этой важной геополитической задачи — потеряем наши некоторые преимущества, а у нас они здесь есть, потому что Советский Союз был лидером в глубоководных исследованиях Мирового океана. Так мы можем ограничить для наших потомков доступ к этим океанским ресурсам. Не потому, что мы не вооружим их технологиями, а потому, что доступ к данным ресурсам уже будет ограничен и поделен.

Наибольшая конкуренция между странами сейчас — это именно конкуренция за ресурсы. А так ли велики ресурсы океана? Что ж, давайте посмотрим: сейчас всего 34% нефти добывается из морских месторождений, остальное — из сухопутных месторождений. Хотя, если мы сравним все разведанные запасы нефти, получится, что 70% запасов приходится на Мировой океан.

— На шельф, вы имеете в виду?

— Не только шельф, на весь Мировой океан. Углеводородных ресурсов и запасов в океане больше, чем на суше. Да, действительно, 60% запасов нефтеуглеводородов приходится на шельф. Но 40% приходится уже на глубоководную область, на материковый склон. Примерно такие же пропорции получаются и при оценке запасов природного газа.

Теперь давайте посмотрим на минеральные ресурсы: в океане они также сосредоточены в огромном количестве. Например, железо-марганцевые конкреции. Это такие вот круглые катышки размером от 1 до 10 сантиметров, которые огромными россыпями располагаются на океанском ложе. А в районах океанских гор есть такие полезные ископаемые, которые называются «кобальтосодержащие марганцевые корки». Кобальт — очень важный металл для электронной промышленности, металлургии, химической промышленности, используется в качестве катализатора. Например, аккумуляторные батареи, на которых в том числе работают и наши многочисленные гаджеты, — для всего этого необходим кобальт. Ресурсы кобальта на суше очень ограничены, а в Мировом океане их в десятки раз больше.

Вблизи материков расположены островные дуги, это зоны повышенной сейсмической активности и вулканической деятельности. С этими зонами часто связаны гидротермальные выходы: горячая, сильно минерализованная вода выходит из океанского дна и формируются конструкции из минералов в виде огромных труб, из которых выходят темные, практически черные клубы горячей минерализованной воды. Вот в этих зонах сосредоточены глубоководные полиметаллические сульфиды. Вот в этих самых сульфидах, в огромных «черных курильщиках», имеются в большом количестве медь, цинк, золото, серебро, различные редкоземельные элементы.

С одной стороны, это все находится на больших глубинах. С другой стороны, это лежит на поверхности. Если на суше мы должны копать, то те же самые железо-марганцевые конкреции просто лежат на океанском дне. Да, на глубинах — иногда в несколько километров. Но сейчас разведка этих полезных ископаемых, а в некоторых случаях даже и добыча, происходит с глубин в несколько километров. Есть уже технологии, которые позволяют поднимать железо-марганцевые конкреции с глубины до пяти километров. А полиметаллические сульфиды добывают с глубины в 1,5−2, иногда даже 4 километра. В океан опускаются огромные машины, которые можно сравнить с бульдозерами и экскаваторами. Они соскребают породу со дна, и по специальным трубопроводам все это поднимается на поверхность.

Добыча связана с развитием самых передовых технологий. И сейчас многие страны озадачились разведкой залежей полезных ископаемых на морском дне. Да, большинство районов, где они сосредоточены, находятся вне зон национальных юрисдикций. Когда все находится в зоне национальной юрисдикции, дело обстоит достаточно просто: мы разведали, мы знаем, что здесь это лежит. Это и так наше. Сейчас это добывать дорого, для будущих поколений и оставим.

Но когда обнаруженные ресурсы находятся вне зоны национальных юрисдикций, возникают вопросы. Страны ищут возможности получить доступ к этим полезным ископаемым. В 1994 году в рамках Конвенции по морскому праву ООН был создан Международный орган по морскому дну. Он выдает такие лицензии на разведку глубоководных полезных ископаемых разным странам. Россия тоже играет в эту игру. У России есть участки и в Тихом океане, и в Атлантическом океане.

Итак, страны ведут разведку. Разработка — это уже следующий вопрос. Если вы разведали какой-то участок с полезными ископаемыми, показали международному сообществу, что провели здесь разведку, оценили извлекаемые запасы, то вы имеете право часть этого разведанного участка принять в разработку и в последующем добывать эти полезные ископаемые. Правила промышленной разработки в Международном районе Мирового океана будут окончательно разработаны к 2020 году, когда планируется выдавать лицензии уже на добычу разведанных запасов. Но тот, кто провел эту разведку, имеет преимущественное право, вы понимаете?

Если мы отстанем в этом процессе, у нас не будет возможности при всем желании в дальнейшем получить доступ к данному ресурсу.

В наших дальневосточных морях есть очень интересные глубоководные экосистемы. И мы их уже начали изучать. У нас есть подводные аппараты, и автономные, и телеуправляемые. Сейчас мы видим свою задачу в том, чтобы не просто изучать глубоководные ресурсы, но и иметь возможности решать другие важные вопросы. Например, оказывается, скопления глубоководных полиметаллических сульфидов приурочены к т.н. черным курильщикам. Но одновременно эти «курильщики» представляют собой совершенно уникальную природную экосистему, здесь огромное разнообразие живых организмов! Они существуют не за счет солнечной энергии, не за счет фотосинтеза, как на поверхности, а за счет хемосинтеза — химической энергии. Все это начинается с каких-то метанотрофных бактерий, выстраиваются свои пищевые цепочки. И концентрация жизни может достигать десятков килограммов на квадратный метр! Это совершенно уникальные экосистемы. И как нам совместить вытекающие из этого практические задачи? Задачу добычи полезных ископаемых, задачу добычи глубоководных биологических ресурсов и задачу сохранения уникальной глубоководной экосистемы?

— Практика показывает, что никак не удастся совместить. Просто добываются ископаемые, и все. Если практика суши может служить здесь примером.

— Сейчас это действительно так, потому что степень изученности минеральных ресурсов в океане, как ни странно, больше, нежели степень изученности биологических ресурсов. Нам не хватает научных данных для взвешенных решений.

Вот лишь несколько примеров, они достаточно интересны. В 2009 году вышли работы в журнале Science, где ученые попытались посчитать биомассу рыб в океане. Как мы оцениваем, сколько рыбы в океане? Ведутся «учетные траловые ловы» с определенной периодичностью, цикличностью, в определенных зонах и т.д. Примерная биомасса рыб получилась около 1 млрд тонн. С одной стороны, цифра большая. С другой стороны, применительно к огромному океану — какая-то она подозрительно маленькая. Почему оно так получилось? В основном ловили в верхнем слое — в эпипелагиали, это 0—200 метров. Потому что, когда пробовали ловить глубже, мало что туда попадалось. Ну какой вывод вы сделаете? В верхних слоях рыба ловится, она есть, а на глубине рыбы гораздо меньше. Напомню, это 2009 год, совсем недавно, а журнал Science — уважаемый источник. Потом попробовали пересчитать, моделируя. Вот можно посчитать, сколько первичной продукции в океане образуется. Потом эту первичную продукцию потребляют консументы (от лат. consume — потреблять) первого порядка, второго порядка и т.д. И так попробовали посчитать по моделям — тоже получалось от 900 млн до 2 млрд тонн биомассы.

Но уже в 2014 году в журнале Nature выходит новая статья — биомасса рыб в Мировом океане по меньшей мере на порядок больше — от 11 до 15 миллиардов тонн!

Как же так ошибались? Оказалось, что оценка с помощью тралов эффективна только в эпипелагиали, а рыбы, которые живут глубже, «в сумеречной зоне» — мезопелагиали, от 200 до 1000 метров, из-за особенностей зрения хорошо видят тралы и могут их обходить. А вот когда попробовали использовать сонары и просканировали мезопелагиаль, которая представлялась «пустой», на глубинах до 1000 метров обнаружили огромные скопления т.н. мезопелагических рыб! Это, как правило, рыбы небольшого размера, до 20—25 см. Там преобладают всего лишь несколько глубоководных семейств, но биомасса этих рыб совершенно колоссальная. Да, мы пока не знаем, как ее взять с глубины в 1 километр, как переработать, но теперь знаем, что наши представления о биомассе рыбы в океане были, мягко говоря, не совсем правильными. А оценить биомассу в еще более глубоких слоях, в батипелагиали и абиссопелагиали — у нас даже нет еще технических возможностей.

Мы описали на сегодняшний день всего лишь около 2 млн видов. В год описывается порядка 16 тысяч, а в самые продуктивные, полезные годы — до 20 тысяч новых видов. Что это значит? Чтобы описать очередные два миллиона видов, нам нужны очередные сто лет. Т.е. количество видов на планете существенно больше, чем мы можем описать на современном уровне. Тогда, казалось бы, зачем мы возимся?

Во-первых, это, конечно, процесс познания разнообразия жизни на планете, понимание путей эволюции в разных группах живых организмах. Но, кроме этого, вы понимаете, каждый новый организм — это источник каких-то новых биологически активных веществ. Потому что каждый вид характерен не просто каким-то определенным обликом или геномом, но еще и своей биохимией, продуктами метаболизма. Оказалось, что глубоководные организмы являются источником соединений, очень перспективных для создания новых типов лекарственных препаратов. Например, противоопухолевых средств или новых антибиотиков.

— И наземные бактерии еще не видели этих соединений — значит, у них нет устойчивости?

— Конечно же! Это новый источник очень перспективных антибиотиков.

Другой пример: глубоководные организмы живут очень долго, как правило. У них метаболические процессы идут с более низкой скоростью, чем у мелководных организмов. Есть очень интересная особенность у глубоководных организмов — у них практически нет злокачественных образований. Ведь онкология есть не только у человека, она есть и у животных. А у глубоководных организмов как-то так получается, что этого нет. Есть что поискать, правда?

Из всех известных нам лекарственных препаратов сейчас где-то 60% имеют природное происхождение. Из этих 60% только 1,5% приходится на глубоководные источники. Но если мы посмотрим на эти полтора процента, то 75% из них показывают очень высокую противоопухолевую активность.

В наших экспедициях мы собираем иногда какие-то глубоководные организмы, передаем их нашим коллегам — биохимикам, медикам, фармакологам. Из некоторых из них уже получены химические вещества, которые показывают чрезвычайно высокую эффективность против определенных типов рака. А некоторые страны организуют очень дорогостоящие глубоководные экспедиции сейчас только с одной целью — собрать эти глубоководные организмы, из которых можно получить новые химические соединения.

Да, мы сейчас не можем добывать такие глубоководные ресурсы в больших объемах. Это очень дорого. Однако это важно знать для будущих поколений. Может оказаться так, что новые технологии позволят использовать эти биологические ресурсы.

Мы столкнулись с еще очень интересной проблемой. Многие уникальные глубоководные экосистемы совпадают с зонами концентрации минеральных ресурсов!

Например, мы обследовали с помощью глубоководных роботов две уникальные глубоководные экосистемы в наших дальневосточных морях. Одна из них — это Баритовые горы в районе впадины Дерюгина в Охотском море. Это высокие подводные постройки из сульфидов, они гидротермального происхождения. Там очень интересное глубоководное сообщество, существующее за счет хемосинтеза. Огромная концентрация жизни вокруг этих Баритовых гор! По ним ползают крабы, креветки. А эти Баритовые горы уже стоят у геологов на заметке как область для потенциальной в будущем добычи полезных ископаемых, глубоководных сульфидов.

И другой пример: в Беринговом море есть вулкан Пийпа, недалеко от Командорских островов. Его подножье находится на глубине 4200 метров, а вершина лишь на 300 метров не доходит до поверхности. Такие вулканы — зона с высокой концентрацией кобальтосодержащих марганцевых корок, тоже потенциальная зона для добычи полезных ископаемых. Мы были поражены биологическому разнообразию, которое существует у подножия этого вулкана и покрывает его склоны. Абиссальные участки у подножия вулкана покрыты огромными стадами пасущихся глубоководных голотурий (морских огурцов, морских кубышек). Вот как на бескрайних равнинах в африканской саванне бесчисленные стада антилоп-гну, зебр, так и тут. Все дно покрыто вот этими копошащимися существами. Начинаем двигаться вверх — подводные аппараты у нас прошли от подножия по склону, идем выше — одни сообщества голотурий сменяются другими. Появляются актинии, морские звезды, глубоководные асцидии. И вдруг мы «входим» в зону коралловых рифов! В наших холодных водах, представьте себе, — рифы, образованные кораллами! Это мягкие холодноводные кораллы, на 100% покрывающие поверхность камней и валунов, которые лежат на склоне этого вулкана! И уже ближе к вершине — выходы газогидротермальных источников, где за счет хемосинтеза существуют сообщества морских организмов: моллюсков, креветок, крабов.

И возникает очень важный вопрос: по-видимому, мы должны задаться целью создания охраняемых морских акваторий не только на мелководье, где мы тропические коралловые рифы охраняем, но и [в местах] уникальных глубоководных экосистем.

— Есть такие международные усилия по созданию морских заповедников, насколько я знаю.

— Да. Но, во-первых, очень много таких экосистем находится вне зон национальных юрисдикций, и пока нет механизмов для того, чтобы учреждать там заповедные акватории.

Но здесь приходится решать задачу, которую и вы тоже упомянули: что правильнее на данный момент? У нас есть какая-то морская акватория. На ней ведется добыча неких биологических ресурсов. Например, в районе Антарктики мы ловим криль, некоторые глубоководные виды рыб и т.д. Одновременно раздаются голоса: в этом районе нужно создать морскую охраняемую акваторию. Какое решение мы должны принимать?

— Создавать акваторию, конечно! Меня никто не спрашивает, конечно, но я бы сказала именно так. Я просто знаю, что у нас сложная история конкретно с Антарктикой…

— Но ведь понимаете, в чем дело? Приантарктические воды — самая высокопродуктивная область на нашей планете, здесь наибольшая концентрация и запасы морских биологических ресурсов.

А добыча биологических ресурсов очень важна. Миллиард людей на нашей планете попросту голодает! [А еще] несколько миллиардов могли бы существенно улучшить свою диету. И лишь «золотой миллиард» получает все в достаточном количестве.

Кроме этого, те же самые экологи говорят: «Хорошо, давайте снизим давление на Мировой океан, снизим промысел за счет аквакультуры. Давайте все выращивать в аквакультуре, как Китай, который выращивает 50 млн тонн морепродукции». Но эти аквакультурные объекты надо кормить — где вы возьмете столько корма? И Китай ловит огромное количество криля в тех же самых приантарктических районах, чтобы кормить гидробионтов, которых он выращивает в марикультурных хозяйствах.

В Антарктике не такая однозначная ситуация, потому что идеология создания морских охраняемых районов тоже может использоваться как некий механизм давления на своего конкурента за ресурсы. Вот Мировой океан: вы ловите здесь, а я ловлю здесь, все у нас хорошо. Вдруг я говорю: «Да вы знаете, хорошо бы вот здесь организовать морской охраняемый район, акваторию. Нужно же природу охранять?» Вы возражаете: «Стоп, стоп, стоп! Я же здесь ловлю, давай в другом месте». Отлично — здесь ловим, здесь ловим, здесь и здесь — охраняем. Море — это система сообщающихся сосудов. Если вы здесь черпаете, а здесь все будет нетронуто, ресурсы восполнятся довольно-таки быстро. Но я начинаю вас убеждать: «Нет, огородить надо именно там, где вы ловите, потому что именно там совершенно уникальная экосистема, а там, где я ловлю, там все в порядке, запасов много, ничего уникального». Тогда как нам решить эту проблему?

Очень просто. Мы с вами должны на стол наших переговоров положить научные исследования, где мы видим: это уникальная экосистема или, наоборот, не уникальная, но высокопродуктивная — лови, не переловишь!

Но чтобы принимать такие решения, у нас должны быть эти научные результаты. Против научных фактов не попрешь. Но их-то и не хватает.

Все сохранить — это иллюзия. Потому что нам нужны ресурсы. Мы не можем прекратить лов рыбы в океане. Мы не можем прекратить добычу бентоса (донных обитателей). Мы не можем прекратить добычу нефти. В Европе 90% нефти и газа получают с морских месторождений, в Северном море, у побережья Норвегии. Или взять Соединенные Штаты: 15% нефти и 25% газа качаются на морских акваториях. Мы не можем от этого отказаться! Тем более что большая часть минеральных ресурсов, нефти и газа сосредоточена именно в океане. А есть там еще один источник энергоресурсов — газогидраты. Это когда под большим давлением в очень холодной воде молекулы метана и воды образуют корку, внешне похожую на лед. Запасы газогидратов в океане колоссальны, их побольше, чем всех запасов угля, нефти и природного газа на планете. Только никто не умеет их добывать, потому что, если вы поднимаете кусочек газогидрата на поверхность, он тает.

Почему я так долго вам это все рассказываю? Потому что может возникнуть вопрос: зачем нам сейчас эти глубоководные ресурсы? А зачем астроному изучать квазары? Сейчас телескоп «Хаббл» уже устарел, и очередной выводят — очень недешевый — на орбиту, чтобы смотреть на далекие звезды (прим. «Чердака»: имеется в виду телескоп «Джеймс Уэбб»). Зачем?

— Потому что это очень интересно! Потому что мы знаем, что они там есть, и просто не можем сидеть спокойно, зная, что они там есть, а мы про них в неведении находимся. Как-то так? Это вообще в нашей природе.

— Вот! А здесь и интересно, и, что самое главное, без этого мы уже в ближайшее время не проживем — исчерпаем ресурсы суши. А океан — это огромный пока что источник биологических и минеральных ресурсов. Если создадим систему рационального природопользования, человечество получит на долгие-долгие годы, десятилетия и столетия вперед очень хороший ресурс, чтобы нормально развиваться. Но, чтобы принимать правильные решения, нужны научные исследования. Нужна модернизация нашего крайне устаревшего научного флота, нужно строительство новых подводных робототехнических средств!

А сейчас мы даже не понимаем степени изученности наших близлежащих дальневосточных морей! Она очень низкая. Куда бы мы ни ткнули нашими глубоководными роботами — сталкиваемся либо с уникальной экосистемой, либо с совершенно неожиданным биологическим разнообразием.

— Насколько я поняла, то, что есть у нас, тоже представляет интерес не только для нас — в научном плане?

— Конечно! Уникальные глубоководные экосистемы интересны всему мировому сообществу. Например, наши немецкие коллеги были поражены тому огромному биологическому разнообразию, которое оказалось на максимальных глубинах наших Японского, Охотского и Берингова морей. Мы четыре совместные экспедиции сделали и планируем следующую либо в 2019-м, либо в 2020 году — уже в район Алеутских островов. Да, это не наша территория, но там ведь тоже интересно. Курильская цепь, Камчатка, Командорские острова — и пошло: Алеутская гряда, Северо-Западная Пацифика — все очень интересно. Плюс мы проводим самостоятельные экспедиции. У нас есть глубоководные аппараты с манипуляторами. Мы можем собирать глубоководных животных для лабораторных исследований. Прямо сейчас, например, в июне — июле работает наша глубоководная экспедиция на подводных вулканах в Беринговом море. Это экспедиция нашего Национального научного центра морской биологии ДВО РАН. В ней принимают участие наши коллеги и из других научных институтов и университетов России. Если в первой экспедиции в этот район мы делали упор на биологические объекты, то сейчас у нас на борту команда геологов, которая попытается более точно оценить минеральные ресурсы в районе подводных вулканов Берингова моря.

— Вам не кажется, что если бы мы изучали космос, руководствуясь тем, какие ресурсы в космосе можно было бы освоить, то это выглядело бы совсем иначе в плане миссий, которые мы проводим, объектов, которые нам интересны? Вам не кажется, что такая же логика применима к Мировому океану? Что геополитическая идея — там есть что-то, что надо застолбить, — руководит научными действиями?

— Не совсем так. Ученые ведь должны помимо чисто фундаментального, академического интереса думать и о каких-то национальных интересах своего государства. Решать поставленные государством задачи. Например, государство поставило задачу: «Товарищи ученые, скажите, что у нас с подводными экосистемами и с биологическими ресурсами в приантарктических областях?» Потому что возникает вопрос: в каких-то районах что лучше — добывать или сохранять? Такой вопрос возник по некоторым районам в Антарктике. Но со своей стороны государство должно не только ставить такие масштабные вопросы, но и обеспечить возможности для практического решения этих задач со стороны научного сообщества.

Ученые, со своей стороны, тоже должны помогать государству ставить такие актуальные задачи. Давно назрело: «Товарищи ученые, давайте инвентаризируем те минеральные и биологические ресурсы, которые есть в океане? Посчитаем запасы. Не одним же днем живем — надо и о будущих поколениях подумать!» Мне кажется, это правильно.

Ученые должны откликаться на требования времени и на поставленные государством задачи. В конце концов, да, есть и национальные интересы, и геополитические задачи у нашего государства.

Мне кажется, ваш пример с космосом немножко некорректен, и вот в чем. Когда мы говорим об океане, мы говорим о нашей планете, где страны, я еще раз повторюсь, конкурируют за ресурсы между собой, в том числе за ресурсы океана. А когда мы говорим об изучении космоса, то мы все выступаем на одной стороне. Мы — земляне — изучаем ближний и дальний космос. Да, усилиями отдельных стран или международных коопераций. Но мы не конкурируем за районы космоса, участки и ресурсы на других планетах. Здесь мы все вместе. Мы земляне. Пока смотрим на разные планеты и фантазируем, с какой планеты мы можем добывать какие-то полезные ископаемые, а на какую-то эвакуироваться, когда мы изживем все ресурсы на нашей планете Земля. Это в значительной степени далекие фантазии.

— Еще более далекие, чем освоение глубоководных ресурсов?

— Неизмеримо более далекие. Глубоководные ресурсы здесь. Они рядом. Они уже сейчас, если развить технологии в достаточной степени, готовы сослужить эту службу. И эти технологии стремительно развиваются. И России важно не отстать в этом. А космос… Все вот это крайне интересно, но с точки зрения ресурсов, вы понимаете, еще очень далеко.

— То есть здесь аналогия космоса, пусть даже ближнего, и Мирового океана, международных вод, заканчивается? Мы не можем представить себе международные воды как некое общее благо?

— Нет, оно и есть общее благо. Международные воды — это уже общее благо, ресурсы в международном районе Мирового океана — это уже общее благо! Но приобщение к этому общему благу все равно идет с национальных платформ. Например, международное сообщество, тот же самый АНТКОМ — комиссия по сохранению морских живых ресурсов Антарктики, — выдает разрешение отдельным странам на ведение промысла или создание охраняемых районов в приантарктических водах. Международный орган по морскому дну при ООН выдает разрешение на разведку полезных ископаемых, но тоже отдельным странам или международным консорциумам. Он же не выдает всему мировому сообществу. Когда вы получаете квоту на лов в каких-то открытых частях океана, все это оговорено в межправительственных соглашениях. Когда ловят в международных водах, страны же договариваются: у тебя такая акватория, а у тебя такая. Ты ловишь вот здесь и столько, а ты ловишь вот здесь и столько. Квота не выдается всему сообществу. За эти квоты большая конкуренция, и каждый борется за свой национальный интерес в этом «общем благе».

Когда мы изучаем космос, у нас позиция немножко другая. Мы земляне. Это глобальное. Мы представляем нашу планету.

— На Луне, между тем, стоит американский флаг, а не флаг ООН.

— Конечно. Американцы туда первые добрались — там стоит их флаг. А на Северном полюсе в дно океана воткнут флаг России. Хотя и Луна, и полюс — это тоже всеобщее достояние. Кто добрался, тот и поставил. Но, тем не менее, все равно — еще раз говорю: вот здесь, на нашей планете, мы выступаем с точки зрения национальных интересов. И когда добираемся до ресурсов, мы все-таки их делим. А космос — это настолько далеко и абстрактно, что у нас более единая позиция всех стран получается. Мы не говорим, что мечтаем, чтобы внеземная цивилизация вошла в контакт с одной только американской нацией или германской нацией. Нет — с землянами, с людьми.

Я не говорю, что космос менее актуально изучать, чем океан. Изучая космос, мы понимаем, что происходит на нашей планете, какая судьба может ожидать ее в целом, какие силы, излучения оказывают влияние на нас, на живые существа… Но практическое использование дальнего космоса — в очень далеком будущем. Ближний космос — да, очень важен. Например, сканирование поверхности планеты! Сейчас из космоса можно вести даже геологоразведку и экологический мониторинг. Но все-таки, я не знаю, мне океан ближе, чем космос. Он и буквально, и фигурально ближе. Если понадобится что, из океана много что взять можно. А из космоса пока очень сложно.

Ольга Добровидова

Картинка словно из фантастического фильма: прямо-таки «теплица на Марсе»… Да, именно такое впечатление возникает, когда вы заходите внутрь: искусственная светодиодная подсветка, датчики, вентиляторы, система автоматической подачи раствора и углекислого газа, еще какие-то хитроумные приспособления  – удивительное сочетание стиля «хайтек» с зеленью плодоносящих кустов, тянущихся из контейнеров с питательным субстратом. В принципе, примерно так могли бы выглядеть марсианские теплицы. А условия Сибири, мягко говоря, по сумме параметров в чем-то действительно схожи с марсианскими. И чтобы решиться на такой эксперимент, надо обладать невиданным энтузиазмом, тем более что всё это – только начало. А дальше – по замыслу инициаторов проекта – сюда должна прибавиться совсем уж фантастическая техника, включая самых настоящих роботов!

Но обо всем по порядку. Еще в прошлом году основатель компании Alawar Александр Лысковский инвестировал в новое направление бизнеса (которое было презентовано как iFarm Project), связанное с выращиванием органической овощной продукции в закрытом грунте. По сути, речь идет об «умных» городских теплицах нового поколения, начиненных сложной автоматикой.

Впрочем, главная «фишка» заключается не столько в автоматике, сколько в стремлении соединить высокие технологии с «органикой». В принципе, автоматизация производственных процессов (в том числе и в тепличном хозяйстве) – это своего рода современный тренд. И этим активно занимаются как у нас, так и за рубежом.

Однако надо понимать, что овощную продукцию можно с успехом выращивать и на гидропонике или же без стеснений использовать минеральные удобрения и химические пестициды. Но вот «органика», соединенная с высокими технологиями, – это уже поистине новое слово в агротехнике.

Сложность задачи, которую поставили перед собой новосибирские энтузиасты, многократно возрастает как раз из-за намеренно высокой планки качественных показателей - овощи должны быть такими же вкусными, как и на бабушкиной грядке, и быть точно такими же полезными и безопасными с точки зрения экологии. Это, подчеркиваю, для новосибирских энтузиастов является принципиальным моментом. По словам Александра Лысковского, они надеются получить соответствующий сертификат на выращивание «органических» продуктов (отметим, что скоро наше законодательство пополнится соответствующими юридическими терминами). Главное требование здесь – никакой вредной «химии», никаких обильных минеральных подкормок. В тепличных условиях это сделать не так-то просто. Если к этому прибавить вопросы автоматизации, вопросы энергоэффективности (а дело происходит, напомню, в Сибири), вопросы санитарного контроля, вопросы снижения эксплуатационных издержек, то задача поистине кажется фантастической. Результаты, которые получены к настоящему моменту, можно назвать промежуточными. Накоплен определенный опыт, кое-какие подходы пересмотрены, что-то в дальнейшем придется делать совсем по-другому…

По существу, упомянутый тепличный модуль на данный момент является полноценной научной лабораторией – без всяких преувеличений. Модуль имеет общую площадь 42 кв. метра. Сама теплица обращена на юг. С северной части устроен хозблок, к которому примыкает собственно тепличное помещение, перегороженное (вдоль) на две части. В каждую половинку ведет отдельная, герметично закрывающаяся дверь. В одной половинке выращиваются огурцы (здесь поддерживается влажность воздуха не ниже 80%). В другой половинке выращиваются томаты, клубника и зелень (здесь влажность – на уровне 60%). Температурно-влажностный режим контролируется с помощью датчиков.

Вся информация передается на компьютер. Точно так же контролируется и содержание углекислого газа, и условия освещенности. Искусственная подсветка здесь необходима, поскольку ограждения теплицы выполнены из двух слоев сотового поликарбоната, задерживающих часть солнечных лучей. К тому же, при достаточно плотной посадке растений вам в любом случае придется применять искусственный свет. А в зимний период без подсветки не обойтись никак. Она осуществляется с помощью специальных панелей со встроенными разноцветными светодиодами. Каждая такая панель «съедает» где-то 50 Вт электроэнергии. По словам старшего агронома Александра Кузнецова, с помощью разноцветных светодиодов имитируется солнечный свет, точнее, выбираются те спектры, которые необходимы растениям. Замечу, что пока точных исследований на этот счет нет. Поэтому энтузиасты выявляют точные параметры освещенности эмпирическим путем.

Поскольку (еще раз отмечу) речь идет о сибирских условиях, проблема энергоэффективности выходит на первый план.

С одной стороны, вам необходимо тратить электричество на подсветку. С другой стороны, помещение необходимо отапливать в зимний период и вместе с тем – обеспечивать нормальное вентилирование в случае перегрева. Приходится всерьез подходить к вопросам теплофизики, и на этот счет каких-то готовых технических решений, давно испытанных и пригодных для наших краев, увы, пока еще нет.

Их приходится отрабатывать в ходе данного эксперимента. Пока что в этом тепличном модуле используется электрический обогрев. И пути снижения энергетических затрат определяются параллельно с решением вопросов агротехники. Здесь, как мы понимаем, всё очень тесно взаимосвязано.

К примеру, даже зимой в солнечный день тепличное помещение приходится вентилировать. Понятно, что просто «выгонять» тепло наружу через форточки – не самое умное решение. Тепло желательнее аккумулировать. В «огуречном» секторе для этого устроены тепловые аккумуляторы: нагретый воздух с помощью воздушного насоса прогоняется по трубам, уложенным под междурядьями, и вновь возвращается в теплицу уже охлажденным. По идее, накопленное тепло должно поддерживать нужную температуру в ночное время. Такое решение было придумано еще в советские годы для вегетариев Александра Иванова. Многим оно кажется очень эффективным. Но только в теории. Как выяснилось на практике, в  круглогодичных теплицах в условиях Сибири тепловой аккумулятор какого-то выигрыша с точки зрения экономии электроэнергии практически не дает. Во всяком случае, морозной зимой он становится почти бесполезным. В течение достаточно короткого зимнего дня тепла запасается слишком мало, и после захода солнца оно очень быстро улетучивается в силу интенсивного инфракрасного излучения. Гораздо эффективнее выглядит другой вариант: прикрывать прозрачную поверхность теплиц изнутри специальным белым экраном, не допуская перегрева, а от низких температур спасаться с помощью «тепловой завесы», осуществляемой за счет электрического подогрева.

Конечно, рассматриваются и другие решения – например, использование тепловых насосов. Пока что мы не можем с точностью сказать, какой способ отопления и экономии энергии окажется наиболее эффективным и подходящим для Сибири. Такие испытания в одночасье не делаются. И как раз на этом необходимо заострить внимание. Дело в том, что в наших суровых краях данная тема – круглогодичное выращивание овощных культур в закрытом грунте – в научных кругах основательно не исследовалась. Поэтому взять на вооружение что-то готовое не представляется возможным. Хотим мы того или нет, но сибирякам – чтобы угнаться за современными трендами в сельском хозяйстве – придется действовать почти что с чистого листа. И фактически сейчас небольшая группа очень увлеченных молодых энтузиастов (примерно 14 человек) выполняет в этом плане работу целого академического института.

Еще раз отмечу, что данный стартап включает в себя целую серию вполне серьезных научных исследований, в том числе – на фундаментальном уровне (например, по проблеме освещенности и влиянию различных спектров на рост растений в условиях защищенного грунта). Здесь достаточно большой комплекс задач, нуждающихся в профессиональном решении. Причем всё это нужно потом свести воедино, и на этом основании определить какие-то стандарты и параметры. Безусловно, ученые привлекаются к работе (кстати, за неплохие гонорары). Однако они рассматривают лишь некоторые частные вопросы. А для развития всего направления было бы гораздо лучше, если бы наши научные организации взялись за решение отдельных проблем в комплексе, включив это в свои научные программы.

К сожалению, на федеральном уровне указанное направление пока еще не значится в приоритете, а потому научным организациям таких задач не ставится. Соответственно, для их решения не выделяется финансирование.

На мой взгляд, в сложившихся условиях новосибирская мэрия могла бы оказать энтузиастам  посильную поддержку, выделив гранты на такие исследования. Почему именно мэрия? Потому, что речь идет о развитии городского фермерства. В случае успешного решения научно-технических задач, стоящих в этой области, Новосибирск получил бы дополнительное право считаться современным городом, дав наглядный пример поистине революционных нововведений в важнейшей отрасли хозяйства. У Новосибирска сейчас есть такой шанс. Ведь главная ценность нашего города – это люди, способные творить что-то новое.

Олег Носков

Чем занимаются молодые ученые в лабораториях университетов? Как фундаментальные исследования реализуются в прикладных разработках, которые мы можем применять в повседневной жизни? Мы съездили в Университет ИТМО и заглянули в разные лаборатории. Научный сотрудник лаборатории «Компьютерные технологии» рассказала «Чердаку» о нейронных сетях — как они могут распознавать растения и пыльцу, чтобы помогать аллергикам и предупреждать их о начале периода опыления.

Наталья ХАНЖИНА, сотрудник лаборатории «Компьютерные технологии» Университета ИТМО:

— Наверняка многие из вас слышали про такую вещь, как нейронные сети. В настоящее время они просто окружают нас: они в наших смартфонах, в интернете, в приложениях — буквально везде. Они определяют наши вкусы, интересы и потребности. Совсем недавно такое массовое внедрение нейронных сетей было невозможно.

Однако в 2012 году случился прорыв в этой области, и нейронные сети стали побеждать в соревнованиях и решать различные задачи машинного обучения на невероятно высоком уровне. Например, задачи, связанные с классификацией изображений. Именно этой подобластью машинного обучения я и занимаюсь.

В мире 30% людей болеют аллергией. И главной причиной аллергии является пыльца. Хорошо было бы автоматически улавливать в воздухе пыльцу, что на данный момент делается стабильно, и автоматическим же образом распознавать виды растений, дабы понять, является ли эта пыльца принадлежностью растений-аллергенов. И автоматически предупреждать больных о начале периода опыления того или иного аллергена. Именно автоматизацией распознавания изображений пыльцы с микроскопа я и занимаюсь. Я начала это делать, когда еще была в бакалавриате, на третьем курсе, «зеленой» студенткой. Наконец, когда я попала сюда (в лабораторию), у меня появились возможности — как технические, так и серверные, для того чтобы решить эту задачу, можно сказать, полностью. На данный момент по этой задаче на 11 видах растений я получила точность выше 99%, чего не достиг ни один автор и ни одна группа исследователей в мире, несмотря на то что эту задачу пытаются решить последние 70 лет. Результаты своих исследований я буду внедрять на станциях пыльцевого мониторинга по всей России, а в перспективе — и в Европе. По данному исследованию я выиграла личный грант, который поможет мне в этом.

Специфика работы в нашей лаборатории состоит в том, что исследователи имеют большую свободу выбора: они могут выбирать, что именно исследовать, каким образом, с кем им коллаборироваться и т.д. В том числе такая возможность дала старт для меня — для занятия самостоятельной предпринимательской деятельностью. И уже в прошлом году мы с моими коллегами организовали первый стартап в области глубоких нейронных сетей, посвященный разработке системы для автоматической аутентификации автомобилей для пропуска их на закрытую территорию.

Сейчас мы внедряем нашу разработку в различных домах. Возможно, она уже внедрена у вас.

Машинное обучение — это не рядовая, а очень крутая и универсальная область. Я объясню почему. На мой взгляд, вы можете заниматься фундаментальными исследованиями, то есть разрабатывать новые алгоритмы или модифицировать существующие, для чего вам понадобится большой математический бэкграунд, а также бэкграунд в области теории вероятностей, конечно же. Также вы можете заниматься прикладными исследованиями, если ваше желание — помогать людям, делать что-то действительно полезное и при этом создавать так называемый личный бренд.

Сибирская генерирующая компания (СГК), купившая не так давно контрольный пакет акций у новосибирского энергетического монополиста СИБЭКО, продолжает впечатлять новосибирцев своими инициативами. Напомним, весной нашу общественность взбудоражили намерения новых владельцев перевести ТЭЦ-5 на бурый уголь. По признанию самих специалистов СГК, в силу более низкой теплотворности бурого угля его придется сжигать больше. Это обстоятельство вызвало закономерные вопросы насчет экологических и экономических последствий. То есть, будет ли больше выбросов в атмосферу, и как увеличение поставок топлива отразится на стоимости тепловой энергии? Новосибирцев на этот счет поспешили успокоить, однако некоторые сомнения все равно остались.

Совсем недавно была оглашена еще одна впечатляющая инициатива. Так, выступая на пресс-конференции, прошедшей в рамках Красноярского экономического форума, генеральный директор СГК Михаил Кузнецов сообщил о том, что с приходом компании в Новосибирск её инвестпрограмма оценивается от 10 до 20 млрд руб. По его словам, такой большой разбег в объёмах инвестиций связан с неопределённостью относительно реализации амбициозного проекта по подаче тепловой энергии от ТЭЦ-5 в Академгородок.

Для реализации этих планов компании придется проложить теплотрассу протяженностью в 15 км. Отметим, что 15 км – это предельное расстояние подачи тепла от ТЭЦ. Монополист, таким образом, стремится расширить круг потребителей, не смущаясь, по всей видимости, внушительной суммой в 10 миллиардов рублей. За какой срок, и главное – за чей счет будут «отбиты» вложенные в проект деньги, пока еще детально не разъясняется. Тем не менее, у новосибирских общественников уже появляется очередной повод бить тревогу, ибо – на взгляд неискушенных обывателей – есть все признаки того, что тепло в нашем регионе в скором времени начнет серьезно бить по карману. Еще не успели утихнуть страсти по бурому углю, как  руководство СГК дает очередной повод волноваться из-за прокладки «трубы» в Академгородок.

Примечательно, что этот проект в чём-то повторяет то, что было реализовано на Красноярской ТЭЦ-4. Примерно на таком же расстоянии (15 км) от этого объекта расположен город Железногорск, который и подключили к этой ТЭЦ-4. До этого жители Железногорска (около 100 тысяч человек) получали почти бесплатное тепло от работающих атомных реакторов. Потом атомные реакторы вывели из эксплуатации, из-за чего пришлось подключаться к ТЭЦ за 15 км от города. Новый способ теплоснабжения оказался весьма затратным. Для того, чтобы жители Железногорска смогли оплачивать счета за отопление, из краевого бюджета энергетикам ежегодно доплачивают более 500 млн руб. Естественно, нам не хотелось бы повторения такого опыта в Новосибирске (справедливости ради отметим, что Красноярская ТЭЦ-4 не принадлежит СГК).

Впрочем, не стоит думать, будто ситуация слишком проста, и мы имеем дело лишь с банальной алчностью монополиста, решившегося на такие преобразования исключительно ради чистогана. Дело в том, что оставить всё как есть, скорее всего, не получится. Система теплоснабжения Академгородка в любом случае требует коренной модернизации. В настоящее время Научный центр отапливается за счет газовых котельных, находящихся в управлении ГУП УЭВ СО РАН. Проблема здесь даже не в том, что котельные эти достаточно старые. С позиций нынешнего дня сам способ отопления – путем банального сжигания весьма дорогого природного газа – является анахронизмом и сильно портит имидж Академгородка как «центра инновационных технологий».

Является ли, в таком случае, проект СГК шагом вперед? Как ни странно, да. Пусть это и не шаг, а всего лишь шажок, однако такой способ теплоснабжения чуть больше соответствует современному дню. Напомним, что на ТЭЦ реализуется комбинированное производство тепла и электроэнергии. Точнее, главным продуктом является там все-таки электричество. Тепло же – это своего рода «сопутствующий продукт», который запускают в систему теплоснабжения.

Применительно к откровенно неэффективной системе теплоснабжения Академгородка это можно рассматривать как эволюцию, однако «поезд прогресса» все равно ушел достаточно далеко и от таких вариантов.

На первый взгляд получается, что куда ни кинь - всюду клин. Топить по-старому нелепо, но и новый проект также не соответствует нашему дню (да еще и таит в себе экономическую неопределенность). Можно ли предложить для Академгородка что-то более современное и, к тому же, реализуемое без сумасшедших денежных сумм?

Мы уже неоднократно писали о технологии «Термококс», которая вполне может стать достойным альтернативным вариантом теплоснабжения Академгородка. Активным сторонником этой идеи выступает кандидат физико-математических наук Валентин Данилов, презентовавший соответствующий проект на Международном форуме «Городские технологии» весной этого года. По его словам, «cейчас, в экологическую эпоху, в которую мы вступили в начале XXI века, есть более эффективные технологии получения тепла за счёт полигенерации. Полигенерация – это когда из угля получается не электричество и тепло, как на ТЭЦ, а ценный углеродный остаток, получаемый из угля, и тепло. Таким примером является технология «Термококс», о которой неоднократно говорилось на городских форумах по инновационной энергетике».

Напомним, что суть этой технологии состоит в том, что уголь не сжигается полностью до золы, а сгорают в основном продукты его частичной газификации – горючий синтез-газ (смесь водорода и угарного газа). Остающийся углеродный остаток (угольный сорбент) имеет достаточно высокую цену и пользуется большим спросом на международном рынке.

«Именно поэтому, – разъясняет Валентин Данилов, – при распределении затрат в стоимость тепловой энергии здесь не входят затраты на топливо. Уголь, подчеркиваю,  – это сырьё для получения углеродного материала.  По этой причине при полигенерации из стоимости тепловой энергии топливная составляющая полностью исключается. Сейчас же Академгородок снабжается от тепловых станций, которые используют природный газ, а это один из самых дорогих видов топлива, стоимость которого будет всё выше и выше, в чём мало кто сомневается. Соответственно, и тарифы на тепло также будут расти, чего не скажешь о технологии Термококс».

По словам ученого, переход на инновационную технологию «Термококс» выгоден всем. «Инвестиции СГК в перевод газовых котельных УЭВ СО РАН на эту технологию может обеспечить этой компании дополнительный доход от реализации угольного сорбента, за счёт чего уменьшатся сроки возврата инвестиций.Параллельно станет ниже стоимость тепловой энергии для потребителей. Кроме того,  угольщики, поставляющие бурый уголь, увеличат объёмы его поставок. Это редкий случай, когда все будут в выигрыше», – заявляет Валентин Данилов. По его оценке, при подключении Академгородка к ТЭЦ-5 расход угля на ТЭЦ-5 увеличится примерно на 300 тыс. тонн в год, а при переходе на технологию «Термококс» на станциях УЭВ СО РАН потребность в угле составит не менее 500 тыс. тонн в год.

И наконец, один из ключевых вопросов –  это вопрос выбросов. Здесь переход на технологию «Термококс» как раз не создаёт проблем. «Оказывается, – отмечает Валентин Данилов, – нормированные выбросы вредных веществ в технологии «Термококс» не уступают параметрам газовой котельной. И это понятно, потому что в технологии "Термококс" также сжигается газ. Есть такое понятие наилучшие доступные технологии (НДТ). Мы и предлагаем СГК перейти на такую технологию. Понимаем, что это не просто, но мы готовы участвовать в этом, поскольку сами являемся потребителями тепла, а нетленка Ильфа и Петрова: «Спасение утопающих – дело рук самих утопающих», – не потеряла своей актуальности и сейчас».

Ученый еще раз напомнил, что по данной технологии в Красноярске почти 20 лет работает завод, и все экологические и экономические параметры производства надёжно подтверждены.

Олег Носков