28 сентября стартовала основная программа фестиваля EUREKA!FEST-2016 – предлагаем краткий обзор некоторых мероприятий.

Открывал этот день блок, подготовленный совместно с ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН». Сначала научный сотрудник лаборатории генетики развития Алексей Мензоров рассказал о современных достижениях клеточной терапии. Затем зав. сектором геномики стволовых клеток Нариман Батуллин (победитель прошлогоднего Science Slam) поднял тему реальных и мнимых опасностей ГМО.

А в завершение научный сотрудник лаборатории биоинформатики растений Алексей Дорошков вместе со своей коллегой Марией Юдиной провели экскурсию в Центр геномных исследований.

Геномными проектами занимаются многие подразделения ИЦиГ, но оснастить каждую лабораторию собственным комплексом необходимой аппаратуры было бы невозможно из-за нехватки средств (один современный секвенатор стоит свыше 100 млн рублей).

Поэтому в 2009 году в стенах института и появился этот центр коллективного пользования.

Сегодня в его помещениях решают самые разные задачи. Например, создают колонии бактериальных штаммов, используемых в генно-инженерных и геномных исследованиях (самый распространенный вид «лабораторной бактерии» – кишечная палочка).

В другой лаборатории Центра ведут работы по созданию собственной базы реагентов, обеспечивающих потребности геномных проектов и экспрессии целевых белков.

Ну и конечно, здесь занимаются секвенированием геномов, а также обработкой полученной информации, для чего привлекают мощности суперкомпьютера СО РАН, о котором мы рассказывали ранее.

В ходе экскурсии посетителям рассказали и о том пути, который прошли технологии секвенирования генома. Первая концепция секвенирования была предложена Сэнгером в 1977 году. Технология получила название «метод обрыва цепи». На ее основе и развивались методы первого поколения, но они занимали много времени и стоили достаточно дорого. К тому же, часто для решения задачи не надо «читать» всю цепочку генов, достаточно анализа определенного участка (например, этим пользуются в современной медицине для выявления наследственного заболевания у пациента). Эти задачи успешно решают секвенаторы второго поколения. Но эта фрагментарность результатов является одновременно и их слабой стороной. Как отметил Алексей Дорошков, пытаться изучить такими методами весь геном – то же самое, что читать «Войну и мир», предварительно пропустив несколько экземпляров через шредер и перемешав результаты.

Наука не стоит на месте, и сегодня есть уже секвенаторы третьего поколения, которые позволяют достаточно быстро секвенировать относительно длинные участки генома, и составить общую картину исследователю становится значительно легче – словно вам читают «Войну и мир» по радио с помехами, по образному выражению Алексея.

Биологическое направление было не единственным в первый день фестиваля. На всем его протяжении будет работать трек «Умные технологии», в рамках которого ученые и исследователи расскажут слушателям о самых последних достижениях науки и техники. А открывал этот цикл главный инженер компании «OptiPlane. Беспилотные Системы»  (Новосибирск) Дмитрий Стеклов рассказом о беспилотниках завтрашнего дня, который, впрочем, наступает уже сегодня.

А начался рассказ с небольшого исторического анекдота. В 1895 году президент Лондонского общества физиков сэр Уильям Томпсон (барон Кельвин) заявил, что летательные аппараты тяжелее воздуха противоречат здравому смыслу. А уже через восемь лет в воздух впервые поднялся самолет братьев Райт. И сегодня, когда многие скептики сомневаются в перспективах развития личного воздушного транспорта как альтернативы автомобилям, в мире уже реализуются первые проекты подобного рода. Причем, сразу в нескольких направлениях.

Одно из них – мультироторные летательные системы или мультикоптеры. Они стоят намного дешевле вертолетов, проще в эксплуатации и намного маневреннее и безопаснее. Достаточно сказать, что для мультикоптера жесткая аварийная посадка становится необходимость лишь после отказа трех двигателей, а взлетать и садиться он может на обычную автопарковку.

Сегодня существует порядка 200 проектов мультикоптеров и в числе лидеров – дрон «184» китайской компании EHANG (название модели расшифровывается как «1 человек, 8 двигателей, 4 руки»). Его действующая модель была представлена уже в этом году. Дрон выдерживает до 118 кг веса и создан для перелётов на расстояние до 16 км, со скоростью до 150 км/час. Пассажиры смогут управлять машиной лишь минимально: отдавать команды на взлёт, остановку и посадку; а значит владельцу аппарата совсем не нужны навыки пилота (что является одним из главных преимуществ проекта).

Второе быстро развивающееся направление – аэромобили, появление которых еще в 1940 году предсказывал Генри Форд. Одним из лидеров в этой области стала словацкая разработка AeroMobil 3.0, прототип которой был представлен в 2014 году, а в следующем году словаки планируют запускать уже мелкосерийное производство. Аэромобиль от словацких изобретателей позволяет использовать инфраструктуру, созданную для обычных автомобилей и самолетов. В роли машины  AeroMobil 3.0 может вписаться в стандартную стоянку, использует обычный бензин и может участвовать в дорожном движении, как любой другой автомобиль.

В качестве самолета, он может использовать любой аэропорт в мире, а кроме того, может взлетать и садиться, используя любую полосу с травяным покрытием или дорожное полотно. В автомобильном режиме он потребляет порядка 8 литров на «сотню», разгоняя машину до скорости свыше 160 км/ч. В «самолетном» режиме расход составляет 15 литров в час, а бака хватает на 700 километров — расстояние, вполне отвечающее понятиям частных «бытовых» перелетов. Максимальная скорость — свыше 200 км/ч. Размах крыльев в разложенном состоянии — 8,32 метра. Указана даже необходимая длина взлетной и посадочной полосы. Так, для взлета достаточно менее 300 метров более-менее ровной поверхности, а для посадки вообще можно обойтись сотней метров.

Аналогичный проект – TerraFugia – успешно реализуется в США: первые экспериментальные экземпляры осваивают продвинутые фермеры, а компания заявляет о готовности начать серийный выпуск в 2018 году. По своим техническим характеристикам он вполне соответствует словацкому аналогу. А в компании тем временем полным ходом идет разработка новой модели – TF-X, оснащенной электродвигателем, который можно будет заряжать от бытовой электросети.

Конечно, аэромобили еще много лет останутся редким гостем на дорогах, поскольку их массовое внедрение потребует серьезной перестройки дорожной инфраструктуры (напомним, для взлета-посадки им нужны довольно длинные участки прямой трассы). А дронам еще предстоит на практике доказывать свою безопасность, особенно, когда число таких аппаратов в небе над мегаполисами станет довольно большим. Но в целом, тенденция перехода к персональному летающему транспорту прослеживается достаточно четко, чтобы опровергнуть критику скептиков.

Эстафету у Дмитрия на треке «Умные технологии» принял директор-организатор лаборатории аналитики потоковых данных и машинного обучения ММФ НГУ,  к. ф.-м. н. Евгений Павловский, предложивший обсудить, насколько опасным или полезным может быть развитие систем с искусственным интеллектом.

История этого вопроса насчитывает полвека. За это время разработчики прошли значительный путь. Научились писать эффективные алгоритмы обучения глубоких нейронных сетей (именно на этом принципе, к примеру, работает известный сервис «OK, Google»). Освоили работу с Big Data и научились производить высокомощные процессоры. Этот путь был отмечен рядом вех, о которых рассказал Евгений: в 1997 году ИИ одержал победу над чемпионом мира по шахматам, в 2014 году прошел тест Тьюринга (в ходе которого компьютер должен «обмануть» человека, убедив его, что тот общается с другим человеком), а в прошлом году выиграл у чемпиона мира по го (считается, что эта игра требует больше творческого подхода, чем шахматы).

Сегодня системы искусственного интеллекта могут определять объекты на картинке, угадывать пол и возраст людей на фотографии, обрабатывать мелодии в заданном музыкальном стиле, читать вслух тексты, имитируя диктора-человека. И даже – писать правдоподобные научные статьи – есть даже неподтвержденная история, что одну такую статью опубликовал научный журнал, ставший объектом розыгрыша.

Но один важный вопрос не решен до сих пор – насколько дружественным будет ИИ по отношению к своим создателям. С каждым годом мы совершенствуем эти системы, даем им новые алгоритмы и возможности. И одновременно сообщаем все больше информации о себе, посредством тех же социальных сетей. Но никто не может гарантировать, что однажды ИИ не захочет использовать все это против нас. Просто из соображений эффективности для решения каких-нибудь задач. И эту проблему еще предстоит решать исследователям будущего.

Конечно, вышеперечисленным программа первого дня фестиваля не исчерпывалась. Его гостей ждала лекция про человека и инстинкты от ведущей известной программы «Все как у зверей» Евгении Тимановой. Выставка «Городские текстуры: сопротивление материала». Интерактивный лекторий «СЫР» и гостевая программа Байкальского фестиваля документального кино «Человек и природа». И многое другое. А о том, что, где и когда можно посетить сегодня и в остальные дни EUREKA!FEST-2016 смотрите на официальном сайте фестиваля. И следите за нашими репортажами с фестивальных площадок.

Георгий Батухтин

Специалисты по рентгенэндоваскулярным диагностике и лечению Новосибирского научно-исследовательского института патологии кровообращения им. акад. Е.Н. Мешалкина провели показательные операции пациентов с ишемической болезнью сердца со сложной формой поражения коронарных артерий (окклюзией коронарных артерий) в рамках Ежегодного Всемирного конгресса кардиологов TOBI-2016 (Total Occlusion and Bifurcation Interventions).

В течение тридцати минут участники конференции в Италии наблюдали за действиями новосибирских коллег посредством телемоста «Новосибирск – Венеция». Хирурги выполнили эндоваскулярные операции двум пациентам с продолжительной непроходимостью коронарных артерий на значительном участке вследствие патологических процессов. В этом случае затруднительно восстановить кровоток в сосуде. Эндоваскулярная процедура стала единственно возможным способом лечения больных.

В немногих центрах мира выполняют данный вид лечения, так как вероятны осложнения во время вмешательства. ННИИПК им. акад. Е.Н. Мешалкина является ведущим центром не только в России, но и Европе по этому виду операций.

Институт демонстрирует наибольшее количество успешных эндоваскулярных операций по лечению сложной формы поражений коронарных артерий в России. Так, за 2015 год было проведено 620 реканализаций окклюзий коронарных артерий, 400 из них – процедуры повышенной сложности.

«Мы продемонстрировали иностранным коллегам инновационный подход в лечении данной категории больных: во время операции мы использовали навигацию с помощью компьютерной томографии. Эта технология дает возможность хирургу до операции оценить морфологию поражений сосудов и в зависимости от этого интраоперационно подобрать необходимые инструменты. Другими словами, мы с помощью компьютерной томографии делаем виртуальную карту коронарных артерий и выбираем инструменты – это позволяет понять, на каких участках сосуда безопасно и эффективно работать определенным инструментом», – комментирует врач по рентгенэндоваскулярным диагностике и лечению, главный рентгенэндоваскулярный хирург Новосибирской области Евгений Иванович Кретов. 

Во время эндоваскулярного вмешательства при лечении окклюзий коронарных артерий хирурги используют специальные коронарные проводники, которые предназначены для реканализации окклюзий сосудов. Задача врачей – с помощью катетеров пройти окклюзированный участок, тем самым восстановить кровоток, не повредив артерии, после чего в это место имплантируют коронарный стент.

Всемирный конгресс кардиологов TOBI проходит в Венеции (Италия). Это курс для интервенционных кардиологов, направленный на тесное взаимодействие участников. Конгресс стал площадкой для обмена мнениями кардиологов-интервенционистов, сердечно-сосудистых хирургов и других специалистов, применяющих в практике интервенционные методы диагностики и лечения. В конференции участвовали специалисты из Италии, Германии, Греции, Японии, России, Кувейта, Саудовской Аравии, Омана и др.

Два дня конгресса были посвящены сложным поражениям артерий сердца и инновационным методам диагностики и лечения. Это прежде всего ишемическая болезнь сердца – основная причина смертности населения во всем мире.

Менеджер проектов ННИИПК им. акад. Е.Н. Мешалкина Дарья Семенюта

27 сентября в рамках «VI Всероссийского Фестиваля науки NAUKA 0+» в Новосибирском государственном университете (НГУ) открылась научно-техническая проектная лаборатория для школьников и студентов «Инжевика». Это совместный проект университета и компаний Intel, Polymedia, LEGO Education и Dell EMC.

Год назад эти компании уже запустили подобный проект – лабораторию «Илмаринен» в Карелии. И теперь вновь объединились уже в Новосибирске, на этот раз с акцентом на инженерию. Отсюда и название лаборатории, «Инжевика», сочетающее в себе направление будущего STEM-центра и природную специфику Сибири. Проект был реализован при информационной поддержке Министерства образования и науки РФ и Министерства образования, науки и инновационной политики Новосибирской области.

Структурно лаборатория относится к факультету информационных технологий, курирует ее ФМШ НГУ, а заниматься там смогут школьники со всей Новосибирской области (в настоящее время рассматривается возможность дистанционных обучающих курсов для старшеклассников из отдаленных районов).

– Мы сделаем все возможное и невозможное, чтобы лаборатория работала и в ней занималось как можно больше школьников, – пообещал ректор НГУ Михаил Федорук на открытии. – Мы в этом прямо заинтересованы: дети занимаются, развивают свои способности, а затем становятся абитуриентами нашего университета. Для этого в ее работу включен элемент преемственности – школьники будут получать знания от наших «действительных» студентов и аспирантов.

Лаборатория (а точнее комплекс лабораторий из нескольких комнат) разместилась в цокольном этаже одного из новых общежитий университета. И это место было выбрано не случайно. Как рассказал зам. председателя Президиума СО РАН (и экс-ректор НГУ) Николай Диканский, еще когда эти общежития планировались, он настоял на включении в проект цокольных этажей, подразумевая именно такое их использование. Чтобы лабораторные помещения были под боком у студентов университета.

– И очень приятно, что я сумел увидеть, как мои мечты воплотились в реальность, – подчеркнул Николай Захарович. – Теперь самое главное, чтобы в «Инжевику» пришли хорошие преподаватели, которые умеют «зажигать» молодежь, мотивировать ее на творчество. Потому что здесь будут не только игрушки, мы планируем проводить в стенах лаборатории настоящую исследовательскую работу. Учить ребят думать и творить.

Помочь в этом намерены и компании-участницы проекта: они вложились не деньгами, а оборудованием, технологиями и своими разработками. Впрочем, и получить в обмен они рассчитывают не прибыль.

– Мы как российская инжиниринговая компания понимаем, что уже сейчас очень важно вкладывать в кадровый потениал, – заявила представитель компании Polymedia Ольга Плоская. – Тем более, здесь, в Новосибирске, где внушительный научный комплекс соседствует с развитой промышленной индустрией.

Такая синергия науки и производства способна на впечатляющие результаты. Мы искренне верим, что те технологии, которые мы предоставили в распоряжение учащихся, помогут им полюбить науку, найти для себя интересующее направление или даже определиться с профессией.

В том же ключе высказывались и представители Intel, LEGO Education и Dell EMC. Для Intel такая работа не в новинку: компания уже участвовала в создании сети СТЭМ-центров в 50 регионах России. А подобные лаборатории (первая в Петрозаводске, вторая – в нашем Академгородке) означает выход на качественно иной уровень. В свою очередь, НГУ этот проект  позволил сохранить сотрудничество с Intel, которая недавно закрыла все свои структурные подразделения разработчиков численностью менее 300 человек.  Представители Dell EMC и вовсе заявили, что «Инжевика» рассматривается ими как одна из стартовых точек нового направления работы компании – на стыке информационных и биотехнологий. И поскольку в Академгородке оба направления представлены мощными научными институтами, они связывают с этим проектом большие надежды.

Начало деятельности «Инжевики» будет основано на темах Летней школы инженерных проектов НГУ 2016 года и на инженерных проектах компаний-партнеров. Большая часть из них была представлена авторами на церемонии открытия лаборатории.

Вот лишь некоторые из них. Механическая игра «Перетягивание каната силой пульса». В ее основе прибор, который с помощью двух пульсометров, одетых на игроков, управляет положением «флага», перемещая его в сторону того участника, чей пульс меньше изменяется (то есть, чье эмоциональное состояние стабильнее). В данный момент разрабатывается набор режимов игры, направленных на развитие способностей полного контроля собственного пульса.

Другой интересный и перспективный проект – «Умная лаборатория» – представляет собой систему автоматической регистрации двигательной активности лабораторных животных в клетке. Установка включает в себя плату Intel^©Edison, набор датчиков, SD-карту для записи результатов. Во время эксперимента происходит сбор данных, после чего животных помещают в клетку, где также можно получать информацию об их поведении с помощью датчиков. Анализ двигательной активности помогает понять скорость старения разных видов животных и выделять из них виды с «пренебрежимым» старением.

Как видите, проекты вполне себе серьезные (для уровня старших классов). И организаторы лаборатории намерены в дальнейшем только «повышать планку». Результаты этой работы можно будет оценить на 3-м Турнире юных инженеров-исследователей (который пройдет в Новосибирске в апреле следующего года) и на очередной Летней школе инженерных проектов НГУ-2017 для школьников.

Георгий Батухтин

В истории науки и техники было немало примеров, когда передовые, прогрессивные изобретения определенное время существовали, что называется, гипотетически. Причем, само их появление на свет сопровождалось массой неурядиц, что давало скептикам хороший повод признать сие детище совершенно нежизнеспособным. Давайте вспомним, как непросто пришлось реализовать свои замыслы изобретателям телеграфа, парохода, самолета. И только упорство прозорливых людей дало возможность воплотить идеал в жизнь. Собственно, так и происходит научно-технический прогресс, когда всё передовое, всё принципиально новое пробирается через тернии, встречая на своем пути сомнения и даже насмешки.

Только что сказанное во многом совершенно справедливо и в отношении квантового компьютера. Во время недавно прошедшего в Академгородке XVII «Семинара-конференции Проекта 5-100» данной теме был посвящен специальный доклад доцента кафедры квантовой электроники НГУ Ильи Бетерова. Ранее мы уже писали о том, что на этом мероприятии целая сессия была посвящена фотонике. Квантовый компьютер, как мы знаем, имеет прямое отношение к указанному направлению и считается компьютером будущего.

В настоящее время, утверждает Илья Бетеров, вычислительная техника подошла к определенному рубежу, за которым должен произойти некий качественный, революционный скачок. «Вот здесь, на этом графике, – разъясняет ученый, – вы видите знаменитый закон Мура. Он показывает, каким образом происходило развитие электроники в течение последних пятидесяти лет. Каждые два года происходило удвоение числа транзисторов, которые размещались на чипе в электронных схемах. Это, собственно, было материальной, физической основой для того колоссального прогресса в электронике, наблюдаемого нами в течение всего этого периода».

Согласно представленному графику, количество транзисторов на кристалле интегральной схемы еще в начале 1970-х годов составляло примерно десять в третьей степени, в 1980-е годы этот показатель вырос примерно до десяти в пятой степени, в самом начале «нулевых» это уже было десять в седьмой степени. Сегодня это почти десять в десятой степени.

Однако дальше расти в том же направлении и с той же прогрессией уже невозможно, поскольку здесь мы приближаемся к весьма серьезным физическим ограничениям, – пояснил Илья Бетеров.

По его словам, в силу объективных причин закон Мура в скором времени просто перестанет работать. Фактически это означает, что прогрессу традиционных компьютеров поставлена непреодолимая преграда.

«А можем ли мы создать для себя что-то принципиально новое, что позволило бы нам эти ограничения либо обойти, либо, наоборот, превратить их в преимущества?», – задается вопросом ученый.

Как раз одной из таких идей и является идея квантового компьютера. Причем, идея эта была высказана еще достаточно давно. В качестве примера квантовой информатики Илья Бетеров привел книгу советского математика Юрия Манина «Вычислимое и невычислимое», опубликованную еще в 1980 году. В этой книге отмечалось, что для моделирования сложных физических процессов (в частности, для моделирования ДНК) нужен «квантовый автомат». В дальнейшем в научной литературе вместо «квантового автомата» стали использовать понятие «квантовый симулятор», – пояснил Илья Бетеров.

Популярность же идеи квантового компьютера пришла в тот момент, когда на нее обратил внимание нобелевский лауреат Ричард Фейнман, выступавший на конференциях по вычислительной физике. Его книги когда-то были опубликованы на русском языке. Это – «Моделирование физики на компьютерах» (1982) и «Квантовомеханические ЭВМ» (1985). Ричард Фейнман высказал в своих книгах мысль, что для моделирования сложных квантовых систем можно использовать простые квантовые системы, или квантовые симуляторы. И уже потом могут быть созданы квантовые компьютеры, которые позволят решать серьезные вычислительные задачи.

В чем состоит основополагающая идея квантового компьютера? «В обычном компьютере, – разъясняет Илья Бетеров, – мы имеем дело с битами, каждый из которых может находиться в двух возможных состояниях – либо ноль, либо единица. В квантовом компьютере используются квантовые биты – кубиты, отличающиеся тем, что они могут находиться в состоянии квантовой суперпозиции, то есть быть и нулем, и единицей одновременно».

Как правило, непрофессионалу очень сложно понять «алхимический» язык квантовой физики. Здесь нужна специальная подготовка. Если суммировать сказанное простыми словами, то преимущество квантового компьютера в том, что он позволяет решать задачи, которые для обычных компьютеров потребовали бы необозримого времени решения, сравнимого с временем существования Вселенной, – отметил Илья Бетеров.  В этом, поясняет ученый, заключается идея квантового параллелизма. Суть ее в том, что при классическом вычислении элементарная операция совершается с одним числом, при квантовых вычислениях – параллельно с огромным массивом чисел. Это отрывает новые возможности, связанные с решением задач экспоненциальной сложности: факторизацией больших чисел или поиском в неупорядоченной базе данных.

Естественно, перед учеными сейчас встает главный вопрос: как же сделать квантовый компьютер? Критерии такой машины, пригодной для практического использования, в свое время были уже достаточно четко сформулированы. Также есть определенные практические наработки «в железе». В частности, в американском университете Висконсин-Мадисон создан действующий прототип квантового компьютера. Конструкция, надо сказать, с виду весьма внушительная, где достаточно много железа в буквальном, физическом смысле. К чести новосибирских ученых, они также стараются шагать в ногу со временем. Аналогичные эксперименты «в железе» сейчас проводятся в лабораториях НГУ. Данные указанных экспериментов как раз и были представлены докладчиком.

Разумеется, во время сессии не обошлось без скептических замечаний в таком духе: «А что от них толку, если обычные компьютеры и без того работают прекрасно?». Удивляться тут не приходится. Как я уже сказал выше, всё новое и прогрессивное именно так и пробивает себе дорогу. Квантовым компьютерам в любом случае придется пройти фазу «гадких утят». И это – нормально. Кстати, разве первые пароходы были так уж хороши? В океан их было выпускать опасно, хотя океанские просторы вовсю бороздили огромные (по тем временам) четырехмачтовые фрегаты.

Если проводить аналогию, то нынешние суперкомпьютеры – это такие же «фрегаты», а квантовый компьютер похож еще на первый пароход – неуклюжий, хрупкий, медлительный, капризный. Но нет никаких сомнений, что время всё расставит на свои места. А значит, работа наших ученых не выглядит напрасной.

Олег Носков

В середине сентября ИАиЭ СО РАН посетила делегация Министерства промышленности и торговли Российской Федерации. Рабочий визит состоялся в рамках подготовки заседания рабочей группы по реализации Программы реиндустриализации экономики Новосибирской области.

В рамках Флагманского проекта Программы реиндустриализации «Сибирский металлурго-машиностроительный кластер аддитивных цифровых технологий и производств» Институтом автоматики и электрометрии СО РАН разработан и изготовлен (совместно с ООО «ЭПОС-Инжиниринг» и НГТУ) первый 3D-принтер по металлу. Делегации во главе с Директором Департамента региональной промышленной политики Минпромторга России А.С. Беспрозванных было продемонстрировано оборудование в процессе отработки технологии под различные металлы и представлены тестовые образцы.

В составе делегации Институт посетили директор департамента региональной промышленной политики Минпромторга России А.С. Беспрозванных, заместитель директора департамента металлургии и материалов Минпромторга России П.В. Серватинский, генеральный директор АНО «Агентство по технологическому развитию» М.Л. Шерейкин, заместитель директора ФГАУ «Российский фонд технологического развития» Ю.В. Шамков, заместитель Губернатора Новосибирской области А.К. Соболев, помощник Губернатора Новосибирской области М.И. Ананич, заместитель директора ИЭиОПП СО РАН В.Е. Селиверстов.

После осмотра оборудования членами делегации и участниками кластера было проведено совещание по аддитивным технологиям. С презентацией проекта по созданию металлурго-машиностроительного кластера выступили заведующий лабораторией лазерной графики ИАиЭ СО РАН, кандидат технических наук В.П. Бессмельцев и генеральный директор ООО «ЭПОС-Инжиниринг» И.А. Безруков.

В.П. Бессмельцев представил информацию о научном заделе Института в области лазерных технологий 3D-формообразования, отметил, что возглавляемая им лаборатория имеет почти сорокалетний опыт создания лазерных систем сканирования и систем прецизионной лазерной микрообработки. Из последних крупных работ Институтом разработан, поставлен и в настоящее время успешно эксплуатируется в ОАО «Швабе – Оборона и Защита» лазерный технологический комплекс прецизионной обработки оптических элементов (формирование сеток, масок, шкал, лимбов), а также сканирующий профилометр, предназначенный для прецизионного контроля качества с помощью измерения профиля и рельефа поверхности изделий.

И.А. Безруков представил основные задачи и технологическую схему проекта, серийные продукты и ожидаемые результаты проекта, подчеркнул, что все участники кластера имеют необходимые профессиональные компетенции для реализации такого сложного и масштабного проекта.

В процессе оживлённой дискуссии были обсуждены варианты привлечения финансирования, этапы реализации проекта, перспективы выхода на рынок и перечень потенциальных потребителей продукции кластера. Плодотворный обмен мнениями позволил увидеть новые возможности развития проекта и более чётко сформулировать концепцию его реализации.

Мы продолжаем подводить итоги прошедшей недавно в Новосибирске юбилейной X мультиконференции по биоинформатике и системной биологии. Наш сегодняшний собеседник – зав. лабораторией эволюционной биоинформатики и теоретической генетики ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН», к.б.н. Дмитрий Афонников. А начался разговор с известной цитаты Феодосия Добржанского: «Ничто в биологии не имеет смысла кроме как в свете эволюции». Тезис этот не утратил актуальности до сих пор, потому и на конференции, посвященной самым молодым направлениям в биологии, отдельная секция была посвящена эволюционной биоинформатике.

Эволюционная биология в целом изучает закономерности, которые управляют изменчивостью живых организмов во времени. Изучение это проходит на самых разных уровнях, от молекулярного (изменения генных сетей, белков и т.п.) до масштаба целых популяций. А не так давно (по научным меркам) произошла небольшая революция в сфере методов исследований: исследователи смогли получать данные о белковой последовательности генома в масштабах всего организма, причем в достаточно сжатые сроки. Соответственно, возникла необходимость в новых инструментах обработки таких больших объемов данных, что и стало причиной зарождения эволюционной биоинформатики. А возможность сравнивать не отдельные гены, а целые геномы породила еще одну новую и перспективную область научных знаний – сравнительную геномику.

О результатах работы по этим направлениям, которых достигла наша наука, мы и попросили рассказать нашего собеседника.

– Нам приходится решать разные задачи, есть из области исключительно фундаментальной науки. Допустим, анализ ДНК у ископаемых организмов как с целью идентификации, так и для сравнения с современными образцами. Но есть и прикладные исследования, например, изучение влияния мутаций на последовательность генов. Это очень важно для биомедицины. Допустим, нам известно, какие гены отвечают за определенную функцию организма. Мы находим схожие части генома у других организмов, выделяем наиболее консервативные, то есть менее всего подверженные изменениям. Как правило, они же являются наиболее важными для выполнения этой функции. И если у пациента с наследственным заболеванием находится мутация именно в этих генах, то, скорее всего, она и является причиной заболевания. То есть, медикам уже понятно, с чем работать.

– Если говорить о результатах прошедшей конференции, какие Вам показались особенно значимыми?

– На пленарной секции было представлено несколько докладов мирового уровня, я так говорю, потому что результаты исследований, о которых в них говорилось, были опубликованы в Nature. А это как раз уровень передовой мировой науки. В их числе Федор Кондрашов, который представляет одновременно МГУ и Центр геномной регуляции в Барселоне. Он рассказал об одном очень важном и одновременно изящном исследовании мутаций. Объектом стал белок, обеспечивающий зеленое свечение у медуз. Поскольку это свойство организма достаточно легко наблюдать и измерять, то и результаты получились впечатляющие: методом высокопроизводительного секвенирования ученые смогли выделить несколько десятков тысяч возможных мутаций этого белка и оценить их влияние на функции, которые он выполняет. В результате, были получены важные знания как по самим повреждающим мутациям, так и по включающимся механизмам их компенсации. Можно сказать, что теперь наука лучше представляет мутационные процессы, которые происходят в белке, и эти знания можно применять, изучая аналогичные механизмы для других белков, в том числе и в человеческом организме.

Другой интересный доклад по результатам секвенирования генома мамонта был подготовлен группой ученых из Курчатовского центра и представлен на конференции Артемом Недолужко. Им удалось найти гены, которые, возможно, были подвержены адаптивным мутациям. Помимо того, что был полностью расшифрован геном вымершего животного (что само по себе важно для науки), результатом этой работы стало создание платформы, которая позволяет изучать древнюю ДНК. Мы таким образом можем глубже изучать эволюцию и животных, и человека.

Важные результаты показали и представители нашего ИЦиГа. Например, были представлены итоги работы по секвенированию и анализу генома описторха. И некоторые результаты очень интересные. Так, у этого паразита оказался очень нетипичный механизм синтеза матричной РНК, который почти не встречается у высших животных.

Аналогичные механизмы бывают у ряда паразитов, но у них его имеют порядка 10 % генов, а у описторха – практически половина. Это придает его геному особенную пластичность, прежде всего для преодоления иммунной системы организма-хозяина. Кроме того, было показано, что некоторые белки червя-паразита, которые выделяются в организм хозяина, способны быстро накапливать мутации и, тем самым, уходить от ответа его иммунной системы. Такой механизм эволюционного ответа на иммунитет хозяина широко встречается у вирусов, а для червей-паразитов был ранее неизвестен.

– Можно ли говорить, что сегодня наша наука в этих направлениях соответствует уровню мировой или есть определенное отставание?

– По ряду направлений я бы не стал говорить об отставании, мы вполне соответствуем мировому уровню развития. Мы, также, как и зарубежные коллеги, выходим на эволюционную геномику, сравнение не генов, а целых геномов. Таким образом, происходит анализ сложных биологических систем в комплексе, а не по частям. И это очень перспективное направление. Сейчас очень важно интегрировать информацию о структурах белков, функциях генов, изучать эволюционные механизмы в масштабе генных сетей (хотя это никоим образом не отменяет необходимость дальнейшей работы с отдельными белками). Тогда мы выходим на принципиально новый уровень знания о механизмах эволюции, можем изучить те, которые были недоступны науке, пока она работала на уровне отдельных генов. В ближайшее время можно ждать интересных результатов от коллективов, работающих над моделированием эволюционных процессов в сообществах, причем самых разных – от бактериальных до целых экосистем. И наши ученые также ведут работы по всем перечисленным направлениям.

Георгий Батухтин

В воскресенье в Академгородке прошла вторая прогулка по «Тропе предков». Можно сказать, что этим мероприятием был дан старт очередному фестивалю EUREKA!FEST. Эта увлекательная прогулка (когда участники за каждый шаг преодолевают сотни тысяч, а то и миллионы лет истории нашей планеты и развития жизни) впервые была проведена в Англии. Такой способ популяризации эволюционной теории Дарвина оказался очень привлекательным и с каждым годом расширяет свою «географию». В Академгородке прогулку по «Тропе предков» организовали впервые прошлой осенью как раз на EUREKA!FEST.  Эксперимент оказался удачным и в этом году она уже воспринимается как одна из  добрых традиций фестиваля.

В этот раз всем желающим было предложено зарегистрироваться на одном из пяти маршрутов на выбор, каждый имел свое место старта и был посвящен отдельной теме (естественно, в рамках эволюции жизни на Земле). На каждой тропе были свои ведущие, которые по ходу маршрута читали научно-популярную лекцию.

Тропа Человека – началась у памятника В.А. Коптюгу (ведущий Александр Пилипенко, ИЦиГ). Тропа Млекопитающих стартовала от памятника лабораторной мыши  (ведущие: Павел Бородин, ИЦиГ; Анна Дружкова, ИМКБ; Игорь Косенко, ИНГГ).  Участники прогулки по Тропе Птиц и Рептилий собирались у стен Дома учёных СО РАН (ведущие: Иван Фролов, НГУ и Артём Лисачёв, ИЦиГ); по Тропе Беспозвоночных - у Ректорского корпуса НГУ (ведущие: Михаил Сергеев, НГУ и Евгения Тимонова, Интернет-проект "Всё как у зверей"). А по Тропе Растений от Президиума СО РАН всех ее гостей повели Александр Дубынин, фонд "Академгородок" и Инесса Селютина, ЦСБС.

– Каждый метр, который мы пройдем, будет «переносить» нас на 150 тысяч лет назад, - предупредил собравшихся Иван Фролов и тут же предложил «переместиться» на тридцать миллионов лет в прошлое. Прогулка началась…

На каждой из остановок ведущие рассказывали о каком-то значимом этапе эволюции, массовом вымирании одних видов и зарождении новых классов живых организмов. Отвечали на многочисленные вопросы участников прогулки и предлагали им, в свою очередь, проверить собственные знания.

Так, отматывая историю Земли назад, новосибирцы могли почувствовать родство с древнейшими предками – археоптериксом, динозаврами и более простыми живыми организмами. По мере продвижения к истокам эволюции группы объединялись. И к финалу маршрута - на пляж  - подошла уже внушительная делегация.

Там всех ждали заключительная часть лекции о происхождении жизни, горячие чай и кофе от организаторов и приятный сюрприз – театральная постановка по мотивам сказок маори о происхождении жизни. Причем, в амплуа актеров себя попробовали и ведущие, получилось удачно. А маленьким участникам прогулки предложили еще и пройти небольшой мастер-класс по росписи камней и сучьев, которых хватало на пляже. В итоге, у организаторов получилась насыщенная и очень познавательная «программа выходного дня», а у тех, кто прогулялся вместе с ними по «Тропе предков» не осталось вопросов – почему такие прогулки год от года собирают все больше участников.

Ну и конечно, не стоит забывать, что «Тропой предков» фестиваль EUREKA!FEST не исчерпывается, а наоборот, только начинается. И впереди его гостей и участников ждет немало интересного. Подробнее познакомиться с программой фестиваля можно на сайте EUREKA!FEST. Ну а если не получится побывать лично (что является на наш взгляд оптимальным вариантом), то можно будет почитать наши репортажи с фестиваля, которых, надеемся, будет немало.

Георгий Батухтин

На прошедшей в Новосибирске конференции «Кремний-2016» ведущие ученые России и ближнего зарубежья рассмотрели актуальные проблемы физики, материаловедения, свойств наноразмерных структур и состояния разработок в промышленности.

Конференция по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и приборов на его основе проводится с 1999 года по инициативе Московского института стали и сплавов, а с 2000 года в рамках форума проходит Школа для молодых ученых и специалистов. С периодичностью в два года мероприятие проходит в Москве, Новосибирске, Иркутске, Красноярске, Нижнем Новгороде, Черноголовке.

— Среди научных интересов собравшихся на конференции специалистов — получение металлургического и поликристаллического кремния, рост и материаловедение его объемных кристаллов и тонких пленок, а также физика, технология и диагностика наноструктур на их основе, — отметил со-председатель конференции директор Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН член-корреспондент РАН Александр Васильевич Латышев. — Все эти направления исключительно важны для развития микро- и наноэлектроники, где наша страна имеет все шансы стать мировым лидером.

Заместитель директора Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН член-корреспондент РАН Анатолий Васильевич Двуреченский подчеркнул, что за годы мероприятие стало основным форумом, где академическое сообщество, вузы и промышленность России и зарубежных стран обсуждают основной круг вопросов по кремниевым технологиям.

— В конференции приняли участие 146 ученых из ведущих организаций России, Казахстана, Белоруссии, Украины и Бразилии, а также представителей производственной отрасли — в частности, зеленоградского завода «Микрон», — сказал Анатолий Васильевич. — Наше сотрудничество не ослабевает с годами и позволяет надеяться, что со временем все больше новых технологий в области кремния и наноструктур будет востребовано российскими предприятиями — это поспособствует возрождению отечественной электронной промышленности.

Необходимость развивать эту сферу выделяет и начальник лаборатории радиационных методов, технологий и анализа Московского института электронной техники доктор физико-математических наук Николай Николаевич Герасименко.

В числе наиболее перспективных отраслей — создание приборных структур на основе новых материалов, а также развитие рентгеновской аппаратуры для анализа технологических процессов в микроэлектронике — этим направлением занимаются ученые МИЭТ совместно с коллегами из Физического института им. П.Н. Лебедева РАН.

Как отмечают исследователи из России и ближнего зарубежья, сейчас одна из самых перспективных сфер прикладной науки — это солнечные батареи, и важнейшая задача — повысить их эффективность во время работы в космосе. По словам директора Физико-технического института (Казахстан) Каира Хамзаевича Нусупова, в его организации могут создавать кремниевые элементы с многослойной структурой — вырабатываемая ими мощность приблизительно в полтора раза больше, чем у традиционных. В ближайшем будущем специалисты планируют усовершенствовать технологию и испытать ее на орбитальных аппаратах.

— Общая мощность солнечных батарей в мире удваивается каждые два года и уже сейчас превысила 200 гигаватт, — отметил директор Института физики твердого тела РАН член-корреспондент РАН Виталий Владимирович Кведер. — Через 40-50 лет половина человечества будет использовать энергию Солнца. Сейчас наша основная цель — снизить себестоимость батарей, сохранив их качество и коэффициент полезного действия.

Пока что основным способом удешевления солнечных элементов является использование менее качественного мультикристаллического кремния. Главный минус такого материала — наличие примесей, например, железа, кобальта или никеля, которые снижают КПД. Для того, чтобы устранить эти негативные последствия, ученые занимаются инженерией дефектов, делая их электрически неактивными. По мнению Виталия Кведера, это одно из направлений, которое будет интенсивно развиваться в ближайшее время.

Заместитель директора Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН кандидат физико-математических наук Александр Владимирович Каламейцев обратил внимание на интенсивное развитие исследований и разработок по совмещению существующих кремниевых и оптических технологий в едином оптоэлектронном устройстве, что обещает существенное увеличение быстродействия процессоров.

Собравшиеся на форум ученые отметили высокий уровень представленных разработок, включая достижения организаторов — Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН и Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН. Неизбежно возникает вопрос о внедрении фундаментальных наработок в практику. Старший научный сотрудник Государственного научно-исследовательского и проектного института редкометаллической промышленности «Гиредмет» Аркадий Валерьевич Наумов полагает: несмотря на наличие передовых технологий, Россия упускает большие экономические возможности, потому что индустрия в ряде случаев просто не успевает за международной конъюнктурой. Так, несколько лет назад РФ не смогла встроиться в мировой рынок поликремния, который является базовым сырьем для электроники. Отечественный завод по его производству вышел на опытную стадию слишком поздно — фактически, когда в мире уже наблюдался переизбыток этого материала. Специалисты полагают: если в нашей стране будут быстрее принимать решения о создании инновационных предприятий и со столь же высокой скоростью вести их строительство, то наши разработки ждет несомненный успех на международной арене.

Павел Красин

Стартовал EUREKA!FEST-2016. Его гостей ждет немало интересных и познавательных мероприятий, о многих из них наш сайт – информационный партнер фестиваля – вам обязательно расскажет. А сегодня мы предлагаем  интервью с одним из ведущих экспертов фестиваля, зав. кафедрой сравнительной психологии НГУ, зав. лабораторией поведенческой экологии в ИСиЭЖ СО РАН, д.б.н., профессором Жанной Резниковой.

Наша справка. Жанна Ильинична Резникова. Доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой сравнительной психологии НГУ, зав. лабораторией поведенческой экологии в ИСиЭЖ СО РАН, член консулата Международной этологической конференции от России. Автор более 200 научных статей, более 10 учебников и монографий. Один из редакторов и автор статей в "Encyclopedia of the Sciences of Learning", опубликованной в Springer в 2012 г. в 7-ми томах. Член редколлегий журналов “Frontiers in Psychology” и “Myrmecological News”. Эксперт European Science Foundation, эксперт РИНКЦЭ. 9 защищенных кандидатов биологических наук, 1 доктор. Основные направления исследований: язык муравьев (совместно с Б.Я. Рябко); интеллект и коммуникация животных; поведенческая, когнитивная и социальная специализация в популяциях.

– Жанна Ильинична, Вы не первый раз активно участвуете в фестивале. Почему Вы считаете это важным?

– Фестиваль несет важную просветительскую функцию. Я считаю чрезвычайно существенным, чтобы знания о современной науке интересующиеся люди получали от экспертов, участвующих в мировом научном процессе, находящихся на передовых рубежах, каждый – в своей области. И EUREKA!FEST как раз решает эту задачу, к фестивалю проявляют интерес люди разных профессий и возрастов, родители приводят детей, старшеклассники и студенты набегают волнами и задают интересные вопросы. Эта работа очень важна. Просвещенные люди должны противопоставлять научные знания мракобесию, которое в последние годы не просто набирает силу, а еще и маскируется под науку.

– О чем Вы хотите рассказать гостям фестиваля в этот раз?

– Я выступаю с лекцией, которая называется “Видовая гениальность: разнообразие когнитивных потенциалов в животном мире”. Одна из самых интересных нерешенных проблем когнитивной этологии связана с исследованием взаимодействия  наследственно обусловленных стереотипов поведения с навыками, основанными на индивидуальном и социальном опыте, и со способностями применять результаты этого взаимодействия в новых ситуациях.

Животные разных видов демонстрируют чудеса интеллекта, но в пределах весьма узких доменов. В лекции рассматриваются примеры проявления “видовой гениальности” у животных, включающие “пространственный интеллект”, способности к абстрагированию, способности к количественным оценкам. Вот об этом я и хочу рассказать.

Кроме того, я участвую в диалоге с филологом и литературоведом Ю.В. Шатиным о проблемах языка. Пока не знаю, как нам удастся увязать воедино изучение языка у людей и животных. Дело в том, что моя область – это изучение интеллекта и языка животных, этой проблеме посвящена  моя книга “Animal Intelligence: From Individual to Social Cognition” (Cambridge University Press, 2007), а в этом году в издательстве Springer выходит моя книга “Animal Language without translation: an insight from ants”.  Интеллект и язык у животных есть, но литературоведения у них точно нет. Тем не менее, некоторые точки для диалога у нас, как мне кажется, наметились.

– Вы говорите о языке животных, то есть, о достаточно сложно организованной системе коммуникации…

– Давайте, начнем с разграничения понятий «коммуникация, язык и речь». Конечно, если сразу определять язык как прерогативу человека, то аналогии будут бесполезны. Я говорю в своем выступлении о том, что коммуникация – понятие слишком широкое, речь – действительно прерогатива человека, а к понятию «язык» можно отнестись как к рабочему инструменту, применимому к системам коммуникации некоторых видов животных.

– И насколько хорошо ученые научились сегодня понимать этот язык?

–  Результаты, получаемые в области изучения "языка животных", зависят от методологических подходов. Их в данном случае три: попытки прямой расшифровки сигналов животных; применение языков-посредников и теоретико-информационный подход. Последний метод мы с Борисом Рябко предложили на примере муравьев. Он заключается в том, что мы не пытаемся ни расшифровать сигналы, ни вступить в диалог, а оцениваем возможности "языка" животных по количеству передаваемой информации, скорости передачи информации и способности животных оптимизировать свои сообщения.

Но, несмотря на то, что достигнуты определенные результаты, сегодня в этой области еще остается немало вопросов. Вот лишь несколько. Возможно ли использование знаков в коммуникации животных? Выражена ли асимметрия полушарий у животных и играет ли она роль в их системе коммуникации? Есть ли у животных сознание? А "бессознательное" у них есть?

– Область Ваших исследований – это чисто фундаментальная наука или у нее есть прикладное значение?

– Если говорить в широком плане – я работаю в области когнитивной этологии, а более конкретно, я занимаюсь изучением интеллекта и коммуникации животных в сравнительно-эволюционном плане. Когнитивная этология – молодая наука, и она фундаментальная, так как занимается эволюционными истоками психической деятельности человека. На разных витках развития науки мы переписываем «рецепт человека» с точки зрения современных достижений науки. Сейчас в этом ансамбле участвуют эволюционная генетика, нейронаука, антропология, и, конечно, когнитивная этология. Но, пожалуй, каждый из фундаментальных аспектов когнитивной этологии имеет и  прикладное значение. Это включает разработку новых когнитивных тестов и поиск новых видов животных, которые могут служить модельными объектами для изучения нарушений в ментальной деятельности человека. Поиск закономерностей социальной организации и коллективной деятельности животных поможет оптимизировать групповую работу роботов.  Изучение устойчивых стратегий принятия решений животными в условиях риска и неопределенности уже используют в своей работе экономисты. И так можно перечислять еще долго.

Георгий Батухтин

Фестиваль науки EUREKA!FEST-2016, стартующий 28 сентября, ждет гостей не только на традиционные лекции, но и на мероприятия новых форматов, которые будут представлены на площадках Новосибирского государственного университета и Академгородка.

В первую очередь речь идет о том, что выступления ученых на EUREKA!FEST-2016 будут объединены в несколько треков, посвященных той или иной тематике: функции и форме, нейросайнс, умным технологиям. Обычно на фестивалях науки лекции не очень сильно связаны друг с другом. В прошлом году на одной из вечерних экспертных сессий появилась мысль объединить их в несколько тематических потоков — треков. Это позволяет соединить достаточно бодрый популяризаторский формат публичной лекции и возможность послушать целый «цикл» от разных экспертов — почти как пройти курс повышения квалификации!

Те, кто любит вступать в диалоги и спорить с лекторами, сможет сделать это, придя на интерактивный лекторий «СЫР», концепция которого была создана лабораторией игр Городского центра проектного творчества. Формат мероприятия подразумевает активное участие аудитории: ученый в ходе своего рассказа намеренно ошибается, а зрители должны его на этом подловить. Кстати, надо отметить, в качестве неверных предлагаются как общеизвестные, так и не очень распространенные факты — лучшими помощниками станет не только эрудиция, но и логика.

— Для участия в этом формате мы приглашаем команды школьников старших классов. Всего на площадке арт-клуба «Арт П.А.Б.» пройдет четыре лекции в нашем формате, в каждой из которых могут принять участи до 15 команд, — поясняет Михаил Вершинин, руководитель лаборатории.

Зрители, которым нравятся дискуссии по поводу острых околонаучных проблем, найдут их в «Диалогах» — ученые и популяризаторы поделятся с аудиторией (и, конечно, друг с другом) своими взглядами и представлениями о том или ином явлении. Где-то темы заданы заранее, а вот, например, биофизик Егор Задереев и научный коммуникатор Илья Кабанов решили предоставить случаю определить конкретные вопросы в рамках широкой области «Будущее» — присутствующие в зале сами выберут запечатанные конверты с тезисами, которые и обсудят участники диалога.

— Мир меняется стремительно: новые вызовы и новые технологии появляются чуть ли не ежедневно, — объясняет редактор научно-популярного альманаха metkere.com Илья Кабанов. — Мы с Егором Задереевым попробуем эмулировать этот вихрь идей, выбирая темы для обсуждения случайным образом. Каким будет мир завтрашнего дня? Стоит ли опасаться роботов? Что изменится в медицине? Когда мы пересядем на беспилотные автомобили? Случай выберет, какие из этих и многих других вопросов мы успеем обсудить.

Впервые в Новосибирске будут проведены Ночные сборы юных инженеров, где ребята смогут не только послушать интересные лекции, но и поучаствовать в квестах и командных играх. Единственное — тем, кто захочет попасть на это мероприятие, нужно учитывать: оно длится всю ночь, и необходимо хорошо оценить свои силы. Однако решившихся провести 12 часов без сна ждет увлекательное путешествие в мир технологий и технических решений настоящего и будущего.