Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН совместно с ЗАО «Экран ФЭП» создали новый тип вакуумного фотодиода, который позволяет эффективно преобразовывать свет в электричество и перспективен для использования в солнечной энергетике, особенно при размещении устройств в космосе. Результаты этой работы опубликованы в журнале Scientific Reports.

При преобразовании света в электричество есть две проблемы: как выбить много электронов и как собрать и заставить их двигаться в определенном направлении (в противном случае, если электроны мечутся по полупроводнику бесцельно, он просто нагревается). В настоящее время наиболее эффективны многокаскадные полупроводниковые преобразователи. Сибирские ученые предложили использовать вакуумный фотодиод. Его отличие в том, что полупроводниковые электроды не соприкасаются, а находятся на определенном расстоянии друг от друга в вакууме, это позволяет взять анод независимо от катода, то есть сделать их структуру и состав, не ориентируясь на то, как они будут сочетаться между собой. Исследователи ИФП СО РАН предложили упростить электронам выход в вакуум за счет состава и структуры катода: они использовали арсенид галлия, покрытый одним слоем атомов цезия и кислорода. У такого электрода очень низкая работа выхода — около 1 эВ (для сравнения: у большинства материалов показатель составляет 4-6 эВ), это значит, что электрон можно извлечь в вакуум, затратив предельно малую энергию. То есть при использовании таких структур электроны выбиваются проще (не нужно греть катод или подавать напряжение).

В ходе эксперимента ученые осветили один из электродов в диапазоне длин волн 350-900 нм (на этот диапазон приходится максимум солнечной энергии излучения), в результате чего в цепи возник электрический ток без приложения разности потенциалов между электродами.

Теоретический коэффициент полезного действия фотодиода сравним с квантовой эффективностью фотокатода — 50 % и выше. В перспективе это позволит фотоэмиссионным преобразователям конкурировать с используемыми сейчас многокаскадными полупроводниковыми, особенно для применения в космосе.

Квантовая эффективность — это величина, которая характеризует фоточувствительные приборы и материалы, количественная мера, показывающая разницу между тем, сколько фотонов материал поглотил, и сколько при этом испустилось электронов.

 — Помимо прикладного значения, в таком приборе оказалось возможным изучать очень богатую физику фотоэмиссии низкоэнергетических электронов, а также процессы инжекции свободных спин-поляризованных электронов. На базе изготовленного вакуумного фотодиода можно создать детектор спин-поляризованных электронов с пространственным разрешением, что в свою очередь пригодится в электронных спектрометрах для получения информации о зависимости энергии электронов в кристалле от его импульса и спиновой поляризации, — рассказывает научный сотрудник Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН доктор физико-математических наук Олег Евгеньевич Терещенко. Об этом опубликована статья в Physical Review Applied.

Отец рассказывал, что во времена его детства убеленные сединами старики снимали шапки перед местной деревенской учительницей. Почтительное отношение к носителю знаний было совершенно искренним даже у людей, не обученных грамоте. Всем было понятно, что учитель – это «проводник» в новую жизнь.

В наши дни отношение к школе и учителям поменялось радикально. Во всяком случае, былого почтения не осталось и в помине. Кто-то связывает это обстоятельство с моральной деградацией общества, с появлением «трудного» поколения, с общим упадком образования в стране и невниманием государства к проблемам школы. Однако из виду упускается один принципиальный момент, а именно - общие изменения, произошедшие не только в культурном плане, но и в области экономики и технологий. Уже неоднократно заявлялось о «цифровой революции», о переходе к новому технологическому укладу, о радикальных переменах, ожидающих нашу жизнь в связи с внедрением новых технологий. Но вот парадокс: система образования вместо того, чтобы стимулировать и направлять данную тенденцию, лишь стихийно ПОДСТРАИВАЕТСЯ под происходящие перемены (это в лучшем случае, в худшем – полностью их игнорирует). И до сих пор многие из нас не решаются констатировать печальный факт – «пациент» неизлечимо болен. Иначе говоря, революционные перемены в экономике и в технологиях так или иначе требуют столь же революционных, радикальных перемен в сфере образования -  и среднего, и высшего. Причем, касается это, наверное, не только нашей страны.

Не так давно глава китайской компании Alibaba Group Джек Ма обрушился с критикой на традиционную систему образования, которая, по его мнению, готовит людей к работе на заводах. Предприниматель считает, что правительства многих стран всё еще мыслят категориями индустриального прошлого, из-за чего сохраняются устаревшие подходы к образованию. С таким подходом, утверждает Джек Ма, через 30 лет люди просто останутся без работы, поскольку в скором времени на рынке труда произойдут кардинальные перемены. Традиционная заводская индустрия, уверен он, перестанет быть драйвером рынка.

Одна из претензий к системе образования заключается в том, что детей убеждают в превосходстве машин над людьми и в то же время требуют, чтобы люди были подобны машинам. В то время как в будущем, полагает Джек Ма, большую роль будут играть воображение и креативное мышление, благодаря чему человечество придет к решению множества глобальных проблем. И сделать это должны как раз представители молодого поколения.

Читая о важности «креативного мышления», я вдруг вспомнил высказывание научного руководителя Института теплофизики СО РАН Сергея Алексеенко, сделанное им еще три года назад во время молодежной научной конференции. На его взгляд, прорывные достижения в области альтернативной энергетики нужно связывать как раз с молодыми учеными, поскольку именно молодежь способна мыслить творчески, нестандартно и находить неожиданные решения. Альтернативная энергетика сама по себе – именно та область, где многое определяет именно творческий подход к делу. Показательно, что альтернативная энергетика стала с определенных пор неким символом новой технологической революции. И тот факт, что здесь многое зависит о воображения и креативного мышления, говорит о многом.

Возможно, высказывания Джека Ма были в чем-то категоричными, но нельзя не отметить главного: прорывные технологии немыслимы без огромной доли «креатива» и нестандартных решений. Из этого следует, что надежды на большие перемены необходимо связывать с людьми, у которых эти качества не задавлены шаблонными схемами и стереотипами, а наоборот, максимально развиты. Содействует ли наша система образования развитию указанных качеств? Мы понимаем, что талант в любом случае пробьет себе дорогу, но мы также знаем огромное количество примеров, когда люди, способные нестандартно мыслить, не находят ни малейшего понимания в той среде, где как раз все задавлено формализмом. Я сейчас не говорю о научном сообществе. Многое в нашей стране зависит от того, насколько лояльно относятся к нестандартным и творческим решениям представители различных администраций, финансовых структур и инвесторов. Засилье шаблонов может запросто поставить крест на любой перспективной разработке. Мне неоднократно приходилось видеть характерную реакцию людей, принимающих решения, на представленные им инновации. Было ощущение, что всё новое если и не пугает их, то, по крайней мере, оставляет совершенно равнодушными. В глазах таких людей любой «инноватор» выглядит либо как смешной чудах, либо просто как мошенник.

Подчеркиваю, в таком отношении к инновационным решениям нет никакого злого умысла. Хотим мы того или нет, но здесь господствуют те навыки, которые закрепляются в уме со школьной скамьи. Проблема в том, что дожившая до наших дней система образования была целиком подчинена вопросам индустриализации страны. Отработка типовых решений, закрепление стандартизированных приемов и внедрение в сознание людей определенных знаний в виде «окончательных и непререкаемых» истин играли большую роль в повышении технической грамотности населения страны. В середине прошлого века это было необходимо. Когда крестьяне пересаживались с лошади на трактор, когда молодые люди, не знавшие телевизора, осваивали станки и машины, такая система была вполне прогрессивной.

Но сегодня технологии развиваются намного быстрее, чем совершенствуются школьные и вузовские программы. Любая система, неспособная, образно говоря, угнаться за временем, становится консервативной и исподволь формирует враждебное отношение к переменам. Не стоит забывать, что в школах и вузах работают люди, которые далеко не всегда проявляют лояльность к различным техническим новинкам.

В то время как современный школьник виртуозно обращается со смартфоном, создает аккаунты в соцсетях, свободно находит любую информацию через Интернет и регулярно пользуется многочисленными гаджетами  и девайсами, его учительница морально продолжает жить в прошлом веке и с опаской взирает на компьютер, воспринимая его как символ «бездушного технократизма».

Это отнюдь не выдуманный пример.  Технически ученики уже на несколько шагов опередили своих учителей, что, разумеется, нисколько не содействует авторитету последних.

Но главная проблема заключается даже не в этом. Некогда сильная сторона школы, дававшей детям определенный объем научных знаний, сегодня становится ее слабым местом. К сожалению, научные знания преподносились в догматической манере, как законченные абсолютные истины. Ученик не осознает, что получение знаний – это непрерывный процесс, и то, что сегодня кажется незыблемым, завтра может быть пересмотрено и отвергнуто. Именно в этом плане наука не похожа на религию, а не совсем в том, что она будто бы отрицает религиозное откровение. Догматическая манера изложения научных знаний искажает само представления о науке. В итоге мы постепенно столкнулись с ситуацией, характеризовавшей средневековые университеты, где знания о мире черпали из трудов Аристотеля, считая это достаточным для того, чтобы слыть ученым человеком. Именно с такими догматиками пришлось вступить в спор Галилею, который настаивал на непосредственном изучении природы. В наши дни новаторский дух также испытывает сопротивление со стороны схоластически настроенной интеллигенции. Отсюда – недоверие к целому ряду инноваций, неспособность оценить по достоинству их потенциал.

Сейчас сложно сказать, как конкретно должна перестраиваться система образования. Ясно только то, что одними корректировками программ здесь не обойтись. Менять придется сами подходы к передаче знаний. И, конечно же, дело никак не обойдется без широкого применения гаджетов и девайсов, не говоря уже об Интернете.

Олег Носков

Недавно в Россию приезжал доктор Питер Джексон, генеральный директор британского Центра антимикробной резистентности. Он участвовал в круглом столе по антимикробной резистентности, организованном медико-биологическим кластером «Сколково» на форуме «Открытые инновации». Кроме этого, Джексон пообщался с «Чердаком» и рассказал о том, в каком направлении, по его мнению, стоит двигаться в разработке новых антибиотиков.

— Какие из механизмов действия антибиотиков кажутся вам наиболее эффективными в лечении бактериальных инфекций? На чем ученым необходимо сконцентрироваться в поиске и разработке новых антибиотиков? В каком направлении ученым стоит двигаться, чтобы найти или разработать новые антибиотики?

— Прежде всего, нам необходимо избегать применения антибиотиков [там, где это возможно] и добиваться этого за счет улучшения системы здравоохранения и уровня гигиены населения. Например, такими рутинными способами, как обязательное мытье рук медперсоналом, пациентами и посетителями в клиниках и больницах. Помимо этого, снизить употребление антибиотиков помогает и самое обыкновенное просвещение — распространение знаний среди населения и повышение квалификации фармацевтов и врачей. Иногда достаточно, например, четкого понимания того, что антибиотики не применяются против вирусных инфекций.

Кроме этого, стоит больше внимания уделять совершенствованию диагностических методов. Точная диагностика позволит наверняка использовать существующие антибиотики для лечения инфекций, вызванных бактериями, чувствительными к этим антибиотикам, а новые антибиотики использовать только в том случае, когда они действительно необходимы для борьбы с резистентными к лекарствам инфекциями.

Что касается разработки новых методов лечения. Это весьма непросто. Особенно это касается туберкулеза и инфекций, вызываемых наиболее опасными грамотрицательными бактериями. Тут нужны новые, инновационные подходы. Одни из них будут в области разработки лекарств, нацеленных на специфические виды бактерий, другие — еще более узконаправленные — в области разработки лекарств против резистентных к лекарствам штаммов бактерий. И все это будет использоваться в сочетании с диагностическими методами выявления возбудителей заболеваний. Использование таких таргетированных препаратов также поможет снизить вероятность возникновения у бактерий устойчивости к лекарствам в будущем.

Для нас жизненно необходимо разработать лекарственные средства с новыми механизмами действия, а не только предлагать новые варианты известных классов антибиотиков, к которым, как можно ожидать, так же быстро возникнет резистентность.

Кроме разработки таргетированных антибиотиков, сейчас идут исследования в нескольких новых направлениях решения проблемы. Один из них — так называемые «взломщики» резистентности — это препараты, которые могут «отключать» у патогенов механизмы устойчивости к лекарствам. Их применение позволит существующим препаратам продолжать действовать. Другой подход — изменение микробиома пациента. Это позволяет остановить развитие инфекции, а также минимизирует распространение резистентности.

Чем-то из этого занимаемся мы в британском Центре антимикробной резистентности — например, помогаем нашим партнерам в разработке новых таргетированных антибиотиков для лечения инфекций, вызванных бактериями т.н. группы KAPE, которые ВОЗ оценивает как особо опасные.

— Считаете ли вы возможным создание полностью синтетических молекул или же стоит продолжать поиск новых антибиотиков в природе?

— Почти все новые лекарства — это синтетические варианты природных веществ. Новые природные антибиотики могли бы стать ценной отправной точкой для разработки лекарственных средств. Хотя я предполагаю, что потребуется провести серьезные исследования, чтобы на выходе получить безопасные и эффективные препараты, готовые к клиническим испытаниям.

Понимание генома бактерий и возможность обрабатывать большие массивы данных также дают возможности открывать новые природные вещества. Примером может служить проект Warp Drive Bio и Roche [по поиску и разработке новых классов антибиотиков с новыми структурами].

В синтетической биологии также есть потрясающие разработки. Они могли бы привести к созданию новых молекул для создания антибиотиков.

— Говорят, что фармацевтические компании препятствуют разработке антибиотиков. Это так? Можно ли преодолеть эти препятствия?

— Многие фармацевтические компании больше не поддерживают франшизу на антибиотики, в основном из-за убыточности инвестиционных вложений в этом секторе по сравнению с другими секторами, например с онкологией.

Стратегия рационального использования антибиотиков также требует пересмотра: миру нужны инвестиции в исследования и разработки новых антибиотиков, но мы хотим использовать их как можно меньше (тут доктор Джексон вторит недавнему заявлению британских медиков, о котором мы рассказывали — прим. «Чердака»)! Зачем компаниям инвестировать в продукцию, которая будет редко использоваться и экономически невыгодна?

Поэтому правительства и международные организации, такие как ВОЗ, привлекают государственное финансирование и фонды общественных организаций для решения проблемы антимикробной резистентности.

Рано или поздно нам придется начать ценить новые антибиотики больше, чем сейчас. И это станет настоящим вызовом, с которым предстоит иметь дело системам здравоохранения и страховым компаниям. Это значит, что стоимость лечения должна будет соответствовать способности препарата помочь справиться с наиболее опасными, угрожающими жизни пациентов мультирезистентными инфекциями.

— Сколько сейчас проходит времени между обнаружением нового штамма бактерий, созданием подходящих антибиотиков и возникновением устойчивости к ним? Можно ли как-то сократить первый временной интервал и увеличить второй?

— Угроза антимикробной резистентности — это комбинация двух факторов: глобального распространения и естественной эволюции микробов. Александр Флеминг открыл пенициллин в 1928 году и уже в 1942 году предсказывал, что у микробов начнет развиваться устойчивость к пенициллину, как только этот препарат начнут широко использовать для лечения. Прошло 75 лет, и теперь более 60% инфекций, вызванных кишечной палочкой, проявляют резистентность к пенициллинам. Эволюция микробов неизбежна, и ее ускоряют передозировки антибиотиков и их неправильное применение во всем мире.

На распространение резистентности в мире во многом влияет глобализация: международные путешествия и миграция населения и животных могут способствовать быстрому переносу резистентных микроорганизмов по странам. Например, случаи возникновения у бактерий резистентности, обусловленной синтезом этими бактериями ферментов бета-лактамаз, в Великобритании выросли с двух в 2003 году до 577 в 2015-м. В 2008 году был зафиксирован первый случай специфической резистентности, обусловленной продуцированием Нью-Дели металло-бета-лактамаз (NDM-1), у пациента в Швеции, который вернулся из Индии. Ген, кодирующий фермент металло-бета-лактамазу NDM-1, является эндемичным для бактерий в Индии и Китае, широко распространен в России, Европе, Северной и Южной Америках.

Разработка новых антибиотиков стоит больших денег. Путь от исследований до коммерциализации занимает 10-20 лет. Поэтому многие правительства предпринимают действия для стимуляции новых исследований и разработок и координируют международные усилия в этой области.

Я, собственно, приехал в Россию для этого. Мы стремимся укрепить связи между британскими и российскими организациями, чтобы исследователи обеих стран могли вместе работать над решением глобальной проблемы антимикробной резистентности.

Думаю, есть большой потенциал для работы с фондом «Сколково», для координации наших действий, направленных на развитие новых стартапов в области антимикробной резистентности. Я уже успел познакомиться с несколькими интересными компаниями и вижу прекрасную возможность для нашего центра, как и других британских организаций, работать вместе с профессором Романом Козловым, и.о. ректора Смоленского государственного медицинского университета, над стратегическими аспектами проведения совместных российско-британских исследований и разработок в области антимикробной резистентности.

Алиса Веселкова

Тема глобального экологического кризиса стала набирать популярность с конца прошлого столетия. Считается, что серьезный разговор на эту тему был положен в начале 1970-х годов в связи с обнародованием исследования, проведенного по поручению Римского клуба группой ученых во главе с Деннисом Медоузом. Исследование называлось «Пределы роста». О его популярности свидетельствует тираж опубликованного доклада, составивший 12 миллионов экземпляров, вышедших на тридцати языках.  

Содержащиеся в докладе прогнозы вызвали на Западе невероятный шум, в связи с чем был задан новый идеологический тренд, направленный на изменения всей парадигмы развития. Точнее, развитие цивилизации - в привычном для нас понимании - было поставлено под сомнение. Считалось, например, что человечеству – при растущем уровне потребления – просто не хватит необходимых природных ресурсов для поддержания прежних темпов роста экономики. В свою очередь, небывалую остроту приобрела экологическая тема. В итоге сложилось устойчивое мнение о том, что ничем не ограниченный рост экономики поставит современную цивилизацию на грань выживания. В результате на повестку дня вышли требования сократить потребление, остановить техническое развитие, «вернуться к природе» и т.д.

Полагаю, что в нашей стране адепты экологического движения до сих пор следуют в русле устоявшихся штампов о «несовместимости» технической цивилизации с жизнью природы.

По большому счету, мысль о том, будто техническое развитие неизбежно несет в себе некий порочный заряд, оставляет в душе образованного человека нездоровый осадок, вызывает некую тревогу, навевая порой апокалиптические переживания. Если учесть, что рост потребления накладывается на стремительное увеличение населения планеты, то будущее, в самом деле, начинает восприниматься как неизбежный кошмар. Но так ли все трагично и фатально на самом деле?

Недавно вышла книга известного немецкого публициста Ральфа Фюкса «Зеленая революция: экономический рост без ущерба экологии», где были приведены довольно любопытные факты, вселяющие в нас надежду на лучшее. Как следует из названия книги, ее автор является убежденным сторонником «зеленых» технологий, с которыми он связывает утверждение совершенно новых принципов развития. Эти технологии существенно меняют характер взаимоотношений природы и цивилизации. И самое важное – они уже показывают серьезный практический результат, перечеркивающий мрачные прогнозы сорокалетней давности. Точно так же они перечеркивают современные прогнозы относительно угрозы глобального потепления вследствие эмиссии углекислого газа.

Опыт Германии, утверждает Фюкс, говорит о том, что экономический рост вполне может сочетаться с повышением качества окружающей среды и сокращением выбросов. Так, благодаря активному внедрению «зеленых» технологий экономика ФРГ после падения Берлинской стены выросла на треть, а выбросы парниковых газов сократились при этом на четверть. Автор приводит такой показательный факт: после Фукусимы в Германии оперативно заморозили почти половину АЭС. «Никто не кричал, - пишет он, - что завтра не будет света. Это стало возможным только потому, что по сравнению с 1986 годом значительно окрепла альтернатива ядерной энергии -  энергия из возобновляемых источников». По мнению Фюкса, отказ от ядерной энергии стал не просто оборонительным маневром, а отправной точкой перехода к новой, «восхитительной эпохе возобновляемых видов энергии, началом зеленой революции».

Фюкс отмечает, что тревожные прогнозы, прозвучавшие в упомянутой работе Медоуза, не учитывали тех радикальных изменений, которые произошли в самом западном обществе – от прогрессивных инициатив в области экологического законодательства до создания новых технологий, способных снизить негативное воздействие человека на окружающую среду. По сравнению с 1970-ми годами, замечает автор книги, «значительно улучшилось состояние наших рек и озер». Также исправляется положение в химической промышленности, успешно сдерживается загрязнение почв тяжелыми металлами, создана промышленность по переработке отходов, исчезли стихийные свалки, снизилось энергопотребление предприятий.

Пожалуй, самый красноречивый и самый обнадеживающий факт: в Европе увеличивается площадь лесов! Это происходит несмотря на то, что 30 лет назад им предрекали полную гибель. За последние 20 лет лесные массивы в Европе выросли на 17 млн га, из них на Германию приходится 1 млн га, что составляет 10% всех занятых лесом площадей европейских стран. Наконец, вопреки «пророчествам», повысилась безопасность пищевой продукции.

«С момента публикации «Пределов роста», - пишет Фюкс, - средняя продолжительность жизни в мире на фоне экологических успехов увеличилась на 10 лет».

Нельзя, конечно, говорить о том, что европейский пример полностью снимает проблему. Проблема как таковая никуда не исчезла, особенно на фоне бурного индустриального развития третьих стран, где за последние годы экологическая ситуация стала угрожающей. Особое внимание обращает на себя Китай, поражающий воображение небывалым ростом экономики. Как пишет Фюкс, 40% китайских рек считаются опасными для здоровья, в 8-10% городов «превышены и без того высокие нормы загрязнения воздуха». Параллельно расширяются засушливые зоны, растет уровень загрязнения почв тяжелыми металлами. И, тем не менее, корректировка экономической политики, обращение к «зеленым» технологиям способствуют в настоящее время заметному улучшению ситуации даже в этой стране.

Так, в ноябре 2012 года на очередном партийном съезде китайское руководство провозгласило сохранение экологического равновесия первоочередной партийной задачей. Это положение было включено в Устав Коммунистической партии Китая, и в итоге построение «экологической цивилизации» стало рассматриваться в качестве долгосрочного плана развития страны. Устойчивый рост стал официальным лозунгом. Сегодня Китай активно инвестирует в возобновляемые источники энергии, пытаясь снизить долю угольной генерации. В частности, растет доля ветровых электростанции, суммарная мощность которых составляет не менее 25% от мирового показателя. Китай стал крупнейшим в мире производителем солнечных батарей. Соответственно, расширяется и доля солнечных электростанций. Поэтому есть надежды на то, что Поднебесная успешно перейдет к принципиально новой модели развития.

Печальным фактом на фоне китайского разворота в сторону «зеленых» технологий остается российская политика, до сих пор нацеленная на извлечение ископаемых ресурсов и очень медленно переключающаяся в русло новых трендов. Соответственно, в нашей стране до сих пор остаются невостребованными перспективные научные разработки, которые в свое время предвосхитили то, что именно сегодня активно развивается за рубежом. Причем, не только в развитых странах, но теперь уже и в соседнем Китае.

Олег Носков

21 ноября SPF-виварий ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» принимал высокопоставленных гостей – на его территории прошло небольшое совещание с участием и.о. губернатора Новосибирской области Андрея Травникова, председателя президиума СО РАН Валентина Пармона, главы Сибирского управления ФАНО Алексея Коловича и руководства ФИЦ ИЦиГ СО РАН. Темой совещания стали проекты, которые ученые предлагают включить в Программу реиндустриализации области.

Сначала директор ФИЦ академик РАН Николай Колчанов кратко рассказал о текущем состоянии дел и показателях работы исследовательского центра, а затем перешел к конкретным проектам:

– Сегодня мы готовы рассказать о нескольких проектах полного цикла, каждый из которых не просто способен принести пользу экономике области, но и направлен на решение задач государственного уровня.

Первым был представлен уже известный в области проект создания российско-китайского высокотехнологического кластера по картофелеводству. Его реализация уже началась, первые гектары картофеля были высажены минувшей весной, а вскоре на территории области должен заработать селекционно-семеноводческий центр, где будет создаваться элитный посадочный материал, крупное сельхозпредприятие по выращиванию картофеля и завод для его последующей переработки в крахмал и картофельный порошок. Китайская сторона готова инвестировать в этот проект около 9 млрд рублей в течение нескольких лет.

Перспективной для области технической сельскохозяйственной культурой, считают ученые, может стать мискантус. Это, пока экзотическое для нашего региона, растение может служить ценным источником целлюлозы, а для его выращивания можно использовать площади, непригодные для более ценных культур зерновых. Первые шаги в этом направлении уже сделаны – наши селекционеры вывели адаптированный к сибирским условиям сорт «Мискантус Сорановский» и отработали на экспериментальных полях технологические приемы посадки, выращивания и уборки этой культуры.

В области животноводства был предложен проект предприятия по разведению элитного поголовья молочного скота с использованием методов экстракорпорального оплодотворения. Это создало бы для сибирских аграриев привлекательную альтернативу закупки импортного скота, который обходится недешево и не всегда соответствует установленным стандартам породы.

Целый ряд проектов в области высокотехнологичной и персонализированной медицины, а также диспансеризации и профилактики заболеваний среди населения подготовили медико-генетические подразделения ФИЦ ИЦиГ СО РАН.

Подводя итог совещания, и.о. губернатора Андрей Травников отметил:

– В последнее время мы часто говорим о задачах внедрения инноваций и наукоемких технологий, это объективная необходимость. Практика показала, что, увы, но универсального решения в этой сфере нет, в каждом конкретном случае приходится справляться с задачей «в ручном режиме», искать свое решение. И хорошо, что в ходе этой встречи я увидел, как минимум, три предлагаемых подхода к решению задачи внедрения, а  значит, шансы на успешную реализацию того или иного проекта существенно выше.

Со своей стороны, ученые надеются, что в обозримом будущем эта положительная оценка будет подкреплена конкретными шагами со стороны областной администрации. Ведь, в конечном счете, от реализации представленных проектов выигрывает экономика всего региона.

Пресс-служба ФИЦ "Институт цитологии и генетики СО РАН"

Еще в XVIII столетии некоторые европейские философы-просветители, рассуждая о светлом будущем, утверждали, будто однажды тяжелую и унизительную работу обслуги возьмут на себя машины. Долгое время эта мечта казалась несбыточной. Да, с определенного времени роботы стали активно вытеснять ручной труд. Но до последнего времени нам казалось фантастикой сама возможность человека общаться с машиной. В экспериментальных целях, конечно, создавались «умные» говорящие машины, способные имитировать человеческую речь и выполнять какие-то голосовые команды, – примерно как в фантастических фильмах. Но всё это мы воспринимали как развлечение.

Однако в последнее время выясняется, что «говорящие» роботы – совсем не шутка. Мало того, массовое появление таких устройств может серьезно повлиять и на экономическую ситуацию, поскольку робот, умеющий распознавать человеческую речь, способен вытеснить большой список профессий. То есть машина в состоянии заменить человека не только там, где применяется ручной труд, но и там, где происходит общение между людьми. А таких областей достаточно много.

Своими достижениями в области IT-технологий поделился директор компании «Группа Фэмили» Андрей Заворин. Речь как раз шла о «говорящих» роботах. Как подчеркнул докладчик, с кейсом, который называется «речевые технологии», его компания столкнулась только в 2017 году.

«Если коротко, то с речевыми технологиями на рынке России работают всего около десятка компаний и несколько корпоративных подразделений. Вообще, рынок речевых технологий появился только в ноябре 2016 года, после того, как известные гиганты – Гугл, Яндекс, Амазон – открыли несколько библиотек, позволяющих получить очень высокое качество распознавания речи», - отметил Андрей Заворин.

Согласно представленным данным, способность роботов распознавать человеческую речь неуклонно возрастает. Так, в 1996 году порядок распознавания речи составлял 84%, в 2016 году этот уровень составил уже 94%. В текущем году мы уже можем говорить о 97 процентах. По словам Андрея Заворина, сегодня искусственный интеллект делает прогресс в данной области просто фантастическим. Если эти темпы сохранятся, то через год-два, считает он, процесс распознавания речи будет вплотную приближен к человеческому уровню.

Как воспользовались этой технической возможностью новосибирские разработчики? На базе речевых технологий они попытались сделать конкретные продукты для массовых клиентских коммуникаций. Как мы знаем, в наше время очень сложно дозвониться, например, до регистратуры местной поликлиники, чтобы записаться к врачу. Думаю, многие сталкивались с ситуацией, когда нужный нам телефон постоянно занят. Иногда уходит полдня, чтобы на другом конце провода вам кто-то ответил. С той же ситуацией мы сталкиваемся, когда пытаемся сдать показания счетчиков ЖКХ. Происходит это «событие» в строго определенный период, когда в службах коммунального хозяйства скапливаются огромные очереди. А если брать такие службы, как Ростелеком, то операторы бывают там порой так заняты, что приходится их «вызванивать» в течение нескольких дней.

«Когда мы сталкиваемся с большим количеством пиковых коммуникаций и загрузками колл-центров, - разъясняет Андрей Заворин, - то сразу же возникает проблема автоматизации. Собственно говоря, мы создали голосового чат-бота, который позволяет строить «умные диалоги» на базе существующей телефонии или в любых других каналах голосовых коммуникаций».

Предложенное техническое решение, по утверждению Андрея Заворина, очень легко масштабируется, позволяя одновременно обрабатывать до пяти тысяч коммуникационных линий. Причем, работающее решение было выдано только в конце августа этого года. А в октябре уже было осуществлено несколько сот тысяч распознаваний. В ноябре их будет около миллиона, и в течение следующего года ожидается кратный рост. «Созданные голосовые сервисы очень хорошо взаимодействуют с любой телефонией – облачной, виртуальной или реальной. И интегрируются с любой учетной платформой», - пояснил докладчик.

Интересно, что распознавание русской речи очень долго «тренировалось» Яндекс-навигатором. В итоге робот теперь «понимает» любые акценты, диалекты и шумы. Поэтому такой роботизированной услугой может воспользоваться даже иностранец или гость с юга. Система  способна также делать шумоподавление, семантический анализ, делать рассылки, вести расписание. То есть осуществлять весь комплекс решений, являющихся удобной платформой для клиента. Можно также делать автоматизированные рассылки и автоматизированные звонки.

Для наглядности были представлены конкретные диалоги клиента с роботом, где сдавались данные по оплате ЖКХ-услуг. Действительно, качество генерируемой речи было очень высоким, почти неотличимой от человеческой речи. Клиенту вежливо сообщалось, что он общается с роботом. Чтобы не возникало ошибок, машина повторяла сообщенные ей данные и просила подтверждения. Сам диалог, в принципе, не вызывал никакого эмоционального отторжения. Поэтому есть надежда на то, что эти системы со временем вполне нормально приживутся в сфере услуг.

Принципиально важно здесь то, что такой робот способен заменить значительную часть колл-центра, выполняя работу в 5-10 раз дешевле и в десятки раз быстрее! Автоматизация клиентских коммуникаций серьезно сокращает количество рутинных операций в клиентском отделе, делая выполнение операций в несколько раз эффективнее.

Правда, нарисованная перспектива не может не навести на некоторые философские размышления. Если машины так активно наступают по всем фронтам, то как это в итоге отразится на занятости населения? Примечательно, что об угрозе со стороны искусственного интеллекта сегодня заговорили выдающиеся личности. Например, знаменитый английский физик-теоретик Стивен Хокинг несколько раз обратил внимание на опасность, исходящую-де от «умных» машин. Совсем недавно схожие опасения высказал авторитетнейший бизнесмен-инноватор Илон Маск. 

Возможно, не стоит принимать близко к сердцу мрачные прогнозы. Во всяком случае, сценарий в духе голливудского «Терминатора» нам вряд ли грозит. Однако сокращение привычных рабочих мест, скорее всего, – неизбежность ближайшего времени. Эффективность, помноженная на высокое качество, – это именно то, к чему стремятся продвинутые руководители. Поэтому у голосовых технологий, вне всяких сомнений, есть будущее. В том числе и в нашем городе.

Олег Носков

Президиум Сибирского отделения РАН согласился с объединением семи научно-исследовательских институтов Республики Саха (Якутия) в единый центр федерального значения.

Представляя членам президиума СО РАН проект нового Федерального исследовательского центра (ФИЦ) «Якутский научный центр СО РАН», председатель президиума действующего ЯНЦ СО РАН член-корреспондент РАН Михаил Петрович Лебедев подчеркнул, что обсуждения в коллективах институтов, на заседаниях ученых советов и президиума ЯНЦ шли с конца 2015 года, и предлагаемое решение о слиянии институтов системно проработано и вполне добровольно. «Главным аргументом создания ФИЦ является сохранение единого центра управления всеми фундаментальными и прикладными исследованиями на территории республики, а в перспективе — укрепление материальной базы, в частности, создание мощного центра коллективного пользования», — отметил Михаил Лебедев. Врио директора Института космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН доктор физико-математических наук Сергей Анатольевич Стародубцев уточнил, что речь идет, прежде всего, о планах открытия на базе ИКФИА СО РАН центра космических технологий, способного обследовать земную поверхность с разрешением до десяти метров.

Интегральной задачей создаваемого ФИЦ должно стать выполнение поручения президента России Владимира Владимировича Путина о комплексном исследовании ресурсов РС(Я), а также решение актуальных задач — например, климатических испытаний на полигоне в Тикси новых материалов для аэрокосмического комплекса совместно с ВИАМ. Задачей всего Сибирского отделения является поиск месторождения, аналогичного не подлежащей восстановлению алмазной трубке «Мир».

«Почти все cорок тысяч жителей города Мирный рискуют остаться без работы, если в радиусе 100 километров от него за короткий срок не будет разведаны перспективные объекты. Кроме специалистов Сибирского отделения РАН эту работу проделать не сможет никто. Мы надеемся, что к проблеме будут подключены полпреды Президента России в двух федеральных округах — СФО и ДВО», — акцентировал Валентин Пармон.

В новый ФИЦ войдут сегодняшний Якутский научный центр СО РАН, Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова СО РАН, Институт биологических проблем криолитозоны СО РАН, Институт проблем нефти и газа СО РАН, Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского СО РАН, Якутский научно-исследовательский институт сельского хозяйства им. М.Г. Сафронова, Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН, Институт гуманитарных исследований и проблем малочисленных народов Севера СО РАН. В составе Федерального центра они утратят статус юридических лиц, но сохранят форму институтов, названия и финансово-хозяйственную самостоятельность. В рамках ФИЦ будет работать Объединенный ученый совет, к которому перейдут функции президиума ЯНЦ СО РАН. Институт мерзлотоведения им. акад. П.И. Мельникова СО РАН, Институт геологии алмаза и благородных металлов СО РАН и Якутский научный центр комплексных медицинских проблем продолжат работу в прежнем формате.

«Это шаг в чем-то вынужденный, но позитивный, — отметил председатель Сибирского отделения РАН академик Валентин Николаевич Пармон. — Объединение должно привести к консолидации научных сил, сохранению кадрового ядра. Последнее является ключевым вопросом». Кадровые проблемы сегодняшнего ЯНЦ стали основным предметом обсуждения членами президиума СО РАН. В некоторых институтах Якутска ощущается недостаток научной молодежи и специалистов высшей квалификации, а их приток извне трудно обеспечить при кратном превышении московских зарплат научных сотрудников над якутскими и дефиците служебного жилья. «Необходима отдельная программа ФАНО, правительства Республики Саха (Якутия) и СО РАН по стимулированию научных кадров», — высказался глава Сибирского теруправления ФАНО Алексей Арсентьевич Колович. В конце ноября академик В.Н. Пармон и А.А. Колович встретятся в Якутске с президентом РС(Я) Егором Афанасьевичем Борисовым для согласования вопросов реструктуризации научных организаций и мер по привлечению к работе в них молодых специалистов и ведущих ученых.

Для справки: в институтах ЯНЦ СО РАН работает 1183 человека, в том числе 574 научных сотрудника. Среди них один академик, два члена-корреспондента РАН, один профессор РАН, 92 доктора и 307 кандидатов наук. В академических институтах Якутска действуют два диссертационных совета (горного и языковедческого профиля), в аспирантуре обучается 72 человека.

Ежегодно в Международный день геоинформационных систем специалисты компании «Дата Ист» проводят «Открытый урок по геоинформатике» для учащихся одной из новосибирских школ. В этом году пригласили учеников 9 класса гимназии № 5. А пока в компании ждут юных гостей, наш корреспондент задал несколько вопросов советнику генерального директора по связям с общественностью компании «Дата Ист» Екатерине Вронской.

– Открытые уроки – не самая распространенная форма проведения профессионального праздника. Откуда взялась эта идея?

– Вообще, у нашей компании немало проектов, в той или иной мере, адресованных юным поколениям новосибирцев. Мы выступили разработчиками интерактивной карты для Краеведческого музея «Природа Новосибирской области», мобильного приложения для Новосибирского зоопарка «Зоопарк Нск». Наша компания поддерживает открытую контрольную по географии «Контурная карта» в НГУ и участвует в образовательном проекте для школьников «Школьная IT-мастерская». И в 2013 году как раз в рамках этого проекта мы пригласили к себе старшеклассников из гимназии «Горностай». С помощью наших специалистов они изучали язык программирования C# и решали задачи из реального бизнеса.

Для школьников этот проект стал и первым опытом взрослой работы – они были трудоустроены, получили зарплату. Мы увидели искренний интерес школьников, их горящие глаза, готовность выдвигать свои идеи и реализовывать их.

Не хотелось, чтобы такое общение стало разовой акцией. И мы решили проводить подобные открытые уроки ежегодно, в день нашего профессионального праздника.

– Эти уроки проводятся для учеников одной и той же школы?

– Нет, каждый год мы приглашаем разные классы из разных школ. И в формате полуторачасового урока рассказываем им, что такое геоинформационные системы, какую роль они играют в обществе и как работают наши специалисты.  А учитывая, что классы привлекаются самые разные - от четвертых до одиннадцатых - то каждый раз мы подбираем индивидуальную программу урока и форму подачи материала.

– А каков критерий отбора школьников?

– Все очень просто. Мы стремимся привлечь детей, которые как-то связаны с нашей компанией, приглашаем классы, в которых учатся дети наших сотрудников. Во-первых, нам в этом случае, проще выйти на учителей и договориться о проведении урока. А во-вторых, мы знаем, что хотя бы один из детей уже имеет представление о том, что такое геоинформационные технологии. И мы с его помощью можем выстроить коммуникацию с его одноклассниками. А дети наших сотрудников еще больше узнают о работе родителей. Мы считаем, что это важно.

– Имея опыт работы с разными школами, Вы можете оценить, насколько информационные технологии близки и интересны новосибирским школьникам?

– Ребята очень эрудированы, схватывают все на лету и задают смелые вопросы. Бывает и нас озадачивают. Многие серьезно увлекаются программированием. Когда мы ставим задачу найти новую информацию с помощью наших продуктов, они быстро с этим справляются. Однако мы всегда говорим, что надо много учиться, чтобы стать профессионалом. Одно дело – пользоваться геоинформационными системами, а совсем другое – разрабатывать их. В ходе урока мы стараемся донести эту мысль.

– Вы рассматриваете этот проект исключительно как социальную «нагрузку» или видите в нем для себя какую-то пользу?

– По сути, это урок профориентации. И мы надеемся, что среди наших гостей будут и наши будущие коллеги, те, кто придет работать в нашу команду на постоянной основе.

– Подобное уже было?

– Да, одна из участниц первого проекта – Виктория Филькова – стала сотрудницей «Дата Ист» и занимается разработкой тематических ГИС-модулей для органов власти. Надеемся, это только «первая ласточка»…

– У компании не было желания проводить эту работу по профориентации старшеклассников в большем масштабе?

– У нас есть одна идея. Это образовательный проект «Люби и знай свой край», с помощью которого мы хотим познакомить ребят с геоинформационными системами и научить их применять практические знания из разных областей – географии, информатики, биологии, экологии -  для создания тематических карт родного края.

Представьте себе, ученики приходят в Ботанический сад и вместе с учителем по биологии изучают растения, птиц и животных, делают фотографии, а затем на уроке информатики они анализируют эти данные, создают карту, наносят схему расположения дорожек, описывают объекты. Они учатся работать командой и понимают, что у каждого есть своя роль и ответственность.

Замечательно и то, что уроки можно проводить на свежем воздухе, чего современным детям не достает. Пока данный проект у нас в «листе ожидания», активным его продвижением мы не занимались. Но мне кажется, что такая форма интерактивной учебной работы становится все более востребованной.

К этому времени разговор пришлось завершить, подошло время урока. Учителя – разработчики и ГИС-специалисты – рассказали о волшебстве создания электронных карт и путеводителей. Ребята выбирали самое удачное место для открытия нового магазина в Сан-Франциско, анализируя местность и целевую аудиторию с помощью Business Analyst. Проверили свои знания географии во время короткой, но захватывающей викторины. Узнали, как с помощью геоинформационных технологий можно повысить урожай морковки, как с помощью ГИС и дополненной реальности провести замену трубы под землей. И даже выяснить, в каком месте люди чувствуют себя самыми счастливыми. ГИС проникают во все сферы жизни, помогая людям в решении самых разных задач – эту мысль сотрудники компании пытались донести до своих юных гостей на протяжении всего урока. И мне кажется, что им удалось.

Наталья Тимакова

Космическая эра, начавшаяся в 1957 году, может закончиться, не дождавшись своего столетия. Полеты в космос становятся все более опасными из-за множащегося на околоземной орбите мусора.

Одним из первых о космическом мусоре заговорил польский писатель-фантаст Станислав Лем: «Вокруг самой крупной планеты Сириуса, настоящей жемчужины этой планетной системы, возникло кольцо наподобие колец Сатурна, но состоящее из пустых пивных и лимонадных бутылок. Космонавт, летящий этой дорогой, вынужден обходить не только тучи метеоритов, но и консервные банки, яичную скорлупу и старые газеты». В 1964 году эти слова из «Воспоминаний Ийона Тихого» казались шуткой, а сейчас такое кольцо вокруг Земли уже образовалось. Его, конечно, не видно глазом, но принимать защитные меры уже приходится.

Пожалуй, непревзойденный по количеству объектов (но не самый опасный) выброс космического мусора осуществили Соединенные Штаты в рамках проекта «Вестфорд». И произошло это за год до «выступления» Ийона Тихого. Тогда на полярной орбите высотой 3500-3800 км было распылено 480 млн тончайших медных проволочек-диполей (длиной 17,8 мм и толщиной 17,8 микрона). Идея состояла в том, чтобы создать в космосе искусственную среду, отражающую радиоволны для дальней связи взамен ненадежной ионосфере. Против эксперимента выступили астрономы из британского Королевского общества, в СССР газета «Правда» вышла с заголовком «США засоряют космос». ТАСС выступил заявлением, что «американская военщина полностью игнорирует те опасные последствия, которые могут возникнуть для человечества в связи с засорением околоземного пространства в результате таких экспериментов». Как бы то ни было, проект был вскоре закрыт. Большинство иголок из-за очень малых размеров сошли с орбиты в течение 10 лет. Но даже к 2016 году еще отслеживалось 38 комков иголок, которые не разделились при выбросе, и, будучи относительно крупными объектами, не сходят с орбиты.

В мае-июне 2007 года на служебном модуле МКС «Звезда» установили 17 дополнительных противоосколочных панелей для защиты от мелкого космического мусора. Для этого космонавты Олег Котов и Федор Юрчихин дважды выходили в открытый космос. Во время второго из этих выходов на поверхности модуля «Заря» было обнаружено отверстие, «похожее на пулевое». Подобное отверстие диаметром 6 мм, пробитое частицей размером 1-2 мм, видел в 2013 году в солнечной батарее станции астронавт Крис Хэдфилд. До сих пор такие повреждения не наносили станции серьезного ущерба. Однако риск неожиданно получить пробоину есть всегда.

В США, России и ЕС ведут постоянный мониторинг космического мусора. На сегодня отслеживается более 17,5 тыс. объектов. Из них 6 тыс. — действующие и неработающие космические аппараты и ступени ракет, а почти 10 тыс. — крупные обломки (5-10 см и более).

Для всех этих объектов определяются орбиты, но точно прогнозировать их движение невозможно. Во-первых, есть погрешности измерения положений и скоростей, во-вторых, орбиты обломков все время немного меняются. Прежде всего на их движении сказывается сопротивление атмосферы, плотность которой на большой высоте непостоянна. Определенный вклад дает давление солнечного света, которое зависит от отражательных свойств и ориентации объекта. Есть влияние геомагнитного поля. Наконец, гравитационные возмущения от Луны, планет и неравномерного распределения массы внутри Земли не поддаются абсолютно точному учету. Поэтому «мусорные» объекты, несмотря на свою сугубо классическую природу, представляются на практике облаками вероятности.

Если по прогнозу вероятность столкновения МКС с каким-либо объектом превышает 0,01%, станция включает двигатели и совершает маневр уклонения. Делать это приходится в среднем раз в год, но, например, на 2012 год выпало целых четыре таких маневра. Иногда обнаружить угрозу удается слишком поздно и совершать маневр уже некогда. В таких случаях на станции объявляется эвакуация: экипаж надевает скафандры и занимает места в пристыкованных космических кораблях — их размер гораздо меньше и вероятность попасть под удар ниже. За время эксплуатации МКС такое происходило четырежды.

Проблема, однако, в том, что отслеживать с Земли можно только крупные обломки — как правило, диаметром больше 10 см. Но никакие защитные панели не устоят даже против сантиметрового «снаряда», летящего с орбитальной скоростью. Она на порядок выше, чем у автоматной пули, которая при таком разгоне приобрела бы энергию разорвавшейся гранаты. И таких «гранат» сантиметрового диаметра и больше, по современным оценкам, вокруг Земли летает уже около 700 тыс. Много? На самом деле — еще не очень. Если бы все эти обломки оказались минами на поверхности Земли, среднее расстояние между ними составило бы 25-30 км. А в космосе они еще и расходятся по высоте.

Но это не должно нас как-либо успокаивать. Неприятности с космическим мусором только начинаются. Его фрагменты сталкиваются не только с МКС, но и между собой. Помните завязку «Гравитации»?

При взрывном разрушении на орбите появляются тысячи мелких обломков, большую часть из которых нельзя отследить с Земли. Эти фрагменты в свою очередь сталкиваются между собой и дробятся дальше. Такой лавинообразный рост количества орбитального мусора называется синдромом Кесслера, по имени консультанта NASA, который первым описал этот эффект. Неконтролируемое развитие синдрома Кесслера может привести к тому, что полеты в космос (или, по крайней мере, продолжительные работы на низких орбитах) надолго станут невозможными.

Чем меньше объект и чем ниже он движется, тем сильнее тормозит его земная атмосфера. С низких орбит мелкий мусор довольно быстро выпадает на Землю, сгорая в атмосфере. Даже МКС, летящая на высоте 400 км, теряет высоту со скоростью около 100 м в сутки. Но вот на высотах 700-1000 км обломки могут обращаться вокруг Земли веками, сталкиваясь друг с другом и порождая ливни обломков. Именно на этих высотах, где обломки живут долго, наиболее опасно развитие синдрома Кесслера.

Выше начинаются радиационные пояса Земли, и там летает не очень много спутников — в основном аппараты систем глобального позиционирования, поэтому мусора накапливается немного. Исключение — геостационарная орбита на высоте 35 786 км, где находятся сотни работающих и заброшенных аппаратов. Там не бывает быстрых столкновений на пересекающихся курсах: скорости относительных движений — как на автомобильной парковке. Но и они, впрочем, могут вызвать серьезные повреждения хрупких антенн и солнечных батарей, а побитый спутник в сервис не отвезешь. Потому в начале 2000-х годов, во избежание неприятностей, было решено, что все новые спутники после завершения эксплуатации должны переводиться на т.н. орбиту захоронения — примерно на 300 км выше геостационарной.

Исследования показывают, что уже в начале этого века количество околоземных объектов перевалило за тот рубеж, когда начал раскручиваться синдром Кесслера. Даже если бы космические пуски вдруг прекратились 10 лет назад, то количество космического мусора на орбите продолжало бы расти за счет столкновений. Теперь же все обстоит еще хуже.

В 2007 году Китай произвел испытания противоспутниковой ракеты «Фэнъюнь-1C». Ракета кинетическим оружием (попросту говоря, тараном) уничтожила выведенный из эксплуатации метеорологический спутник на высоте 865 км, то есть как раз в самой опасной зоне. Результатом стал самый крупный в истории выброс космического мусора. К октябрю 2016 года «эхо» этого события представляло собой 3438 крупных обломков. За девять лет 571 из них сгорели в атмосфере, остальные продолжают двигаться по своим орбитам. Но гораздо больше образовалось мелких фрагментов. Их никто не видел, и оценить их число можно только приблизительно. В одних источниках говорится о 40 тыс. фрагментах больше сантиметра, в других — о 150 тыс. без указания размера.

Вредоносный эффект этого события превосходит даже космические ядерные испытания конца 1950-х — начала 1960-х годов, когда заряды взрывали на высотах не более 500 км.

Прошло чуть более двух лет, и 10 февраля 2009 года случилось первое серьезное столкновение, уничтожившее действующий космический аппарат — спутник глобальной системы связи «Иридиум». В него врезался выведенный из эксплуатации российский спутник «Космос-2251», запущенный в 1993 году. Произошло это над полуостровом Таймыр на высоте 789 км — опять в самом неудачном месте. Спутники шли почти перпендикулярными курсами и столкнулись со скоростью 11,7 км/с. В результате образовалось более 2 тыс. крупных обломков и десятки тысячи мелких. В основном они распределены вдоль орбит двух спутников, но некоторые довольно сильно от них отклоняются.

В совокупности эти два события увеличили количество отслеживаемого крупного космического мусора примерно в 1,5 раза. Без них такой же уровень засоренности околоземного пространства был бы достигнут через 20−30 лет. А сейчас прогнозы звучат довольно тревожно: столкновения, подобные тому, что случилось в 2009 году, будут происходить примерно раз в пять лет.

Проблема космического мусора не решится сама собой. Число только крупных обломков приближается к 20 тыс., а на Землю они выпадают в среднем по одному в сутки (в период солнечного максимума втрое чаще, из-за разогрева и расширения верхней атмосферы, а в периоды минимумов — втрое реже). Но самое главное — синдром Кесслера уже сейчас играет большую роль в умножении числа мусорных объектов, чем новые космические запуски.

Специалисты призывают не паниковать, говоря, что реализация сценария, описанного Кесслером, не приведет к полной невозможности космических полетов, а лишь повысит их сложность и стоимость из-за необходимости постоянно маневрировать, уклоняясь от мусора. Также он не затронет высокие орбиты, куда большинству обломков не хватит энергии подняться. Но цены и риски в космонавтике и сейчас очень высоки. Если они еще возрастут, то космонавтика рискует окончательно утратить экономическую привлекательность. Поэтому сейчас все космические агентства озабочены поиском активных мер по борьбе с космическим мусором. Но это отдельная тема.

Александр Сергеев

В последние годы в биологии заметно возрос объем данных, получаемых в ходе исследовательской работы, причем речь идет о весьма разнородной информации. Естественно, что это порождает новые подходы к работе с этими массивами информации, которые с полным правом можно назвать Big data.

Долгое время в системной биологии при изучении живых систем преобладал редукционистский подход: строились отдельные модели биохимических реакций, отдельные модели взаимной регуляции работы генов и т.д. То есть система рассматривалась на отдельных уровнях биологической организации. Но еще в прошлом веке была сформирована концепция описания клеток в виде молекулярно-генетических систем. Отметим, что в ИЦиГ ещё в 60-70-х годах прошлого века профессором В.А. Ратнером была предложена расширенная концепция «молекулярно-генетических систем управления», развитая затем научной школой академика Н.А. Колчанова до теории «генных сетей». Эта концепция подразумевает, что гены очень тесно взаимодействуют между собой, образуя сети, причём именно генные сети, а не отдельные гены контролируют фенотипические признаки организмов и их метаболические системы, реализуя информацию, закодированную в геноме. А потому все уровни биологической организации – отдельные «слои» процессов, происходящих внутри клетки, – надо рассматривать взаимосвязанно, что и является предметом исследований современной системной биологии и биоинформатики, работы по которым ведутся и в ИЦиГ.

– Такой подход позволяет извлекать новую информацию даже из ранее изученных по отдельности данных, – отмечает ведущий научный сотрудник сектора компьютерного анализа и моделирования биологических систем, к.б.н. Сергей Лашин. – Когда мы связываем эти данные послойно на едином «остове» генной сети, взаимосвязь различных процессов в клетке, которые часто изучали независимые группы ученых, становится заметной и доступной для дальнейшего анализа.

Естественно, что для такой исследовательской работы требуется специфический инструментарий (программное обеспечение), его созданием и занимаются новосибирские ученые. За основу взяли бурно развивающуюся и популярную у биологов систему по анализу биологических сетей Cytoscape, которая считается стандартом для работы с различными биологическими сетями.

– Мы создали компьютерную программу для анализа генных сетей на основе эволюционных характеристик генов. И когда просмотрели Cytoscape-приложения, предназначенные для эволюционного анализа генных сетей, то с удивлением обнаружили, что наша работа оказалась первой, – рассказал аспирант сектора компьютерного анализа и моделирования биологических систем ИЦиГ Захар Мустафин.

Что же подразумевается под эволюционными характеристиками генов? Сравнивая геномы различных организмов (а их с каждым годом становится все больше), ученые отслеживают родственные гены (схожие по строению, но с возможными различиями по функциям) и сопоставляют их роль в генных сетях. Такое сопоставление родственных генов в геномах различных организмов позволяет отследить момент в эволюционной истории живых организмов, когда эти гены возникли, т.е. определить возраст гена.

– Подобный анализ в масштабе генных сетей первыми применили мы, – подчеркнул Сергей Лашин. – Причем, мы использовали его для изучения как макроэволюционных (возраст гена), так и микроэволюционных (индекс отбора или интенсивность мутаций у современных организмов) характеристик генов.

Возраст гена показывает, на какой стадии эволюции («ветви таксономического дерева») возник тот или иной ген: одни гены-гомологи встречаются только у высших приматов, другие – у всех млекопитающих, третьи – вообще у всех клеточных организмов и т.д. Для изучения индекса отбора берут гены только близкородственных организмов (например, человека и человекообразных обезьян) и смотрят, как именно в ходе эволюции изменились одни и те же гены, их функции и роль в генных сетях.

Новую систему уже успешно «обкатывают» несколько групп исследователей.

В частности, с её помощью оценили «эволюционный возраст» болезней, связанных с теми или иными генными сетями (таких известно более семидесяти). Оказалось, в развитии алкоголизма и никотиновой зависимости участвуют довольно древние гены, которые появились около 410 млн лет назад (что соответствует времени возникновения насекомых).

А вот в патогенезе астмы и ряда других автоиммунных заболеваний задействованы гены, большая часть из которых появились либо около 160 млн лет назад, одновременно с возникновением плацентарных млекопитающих, либо ещё позже, около 55 млн лет назад, с возникновением приматов.

В другом исследовании разработанная программа используется для создания более полной картины генетических механизмов, «запускающих» болезнь Паркинсона. И этими примерами область применения предложенной разработки, как в ИЦиГ, так и в других научных центрах, не ограничивается.

Тем временем сами разработчики заняты не только доработкой существующей программы, но и созданием новых ее модификаций, которые позволят осуществлять анализ генных сетей по другим параметрам. В перспективе эта работа может привести к созданию самостоятельной многослойной платформы, которая будет приспособлена для работы именно с генными сетями.

Георгий Батухтин