В Москве состоялось заседание Комиссии по приему отчетов о выполнении государственного задания региональными отделениями Российской академии наук за 2024 год. Результаты Сибирского отделения представил главный ученый секретарь СО РАН член-корреспондент РАН Андрей Александрович Тулупов.

Он отметил, что госзадание, утвержденное для Сибирского отделения РАН на 2024 год, по всем трем разделам — научное и научно-методическое руководство, популяризация науки, научных знаний, достижений науки и техники и международное научное и научно-техническое сотрудничество — выполнено без отклонений, на 100 %.

Среди аналитических материалов и предложений по вопросам развития приоритетных направлений фундаментальных наук и поисковых научных исследований, подготовленных Сибирским отделением, А. А. Тулупов выделил  аналитическую записку о развитии химико-металлургического комплекса в интересах экономического развития Сибири, а также вторую редакцию Комплексного плана развития Сибирского отделения Российской академии наук до 2035 года с учетом приоритетов и долгосрочных планов развития Сибирского федерального округа. «Были также подготовлены три аналитических отчета по по международной деятельности: о влиянии санкций на российско-германское научное сотрудничество; о критических минералах Узбекистана и об углублении сотрудничества с Национальной академией наук Беларуси», — акцентировал главный ученый секретарь СО РАН.

В ряде материалов, подготовленных Сибирским отделением РАН к докладам президенту и в Правительство Российской Федерации о реализации государственной научно-технической политики в Российской Федерации и о важнейших научных достижениях, полученных российскими учеными, Андрей Тулупов выделил предложения и сведения для подготовки ежегодного государственного доклада о состоянии и об охране окружающей среды.

«Экспертная работа по анализу научной и научно-технической деятельности научных организаций и образовательных организаций высшего образования, расположенных на территории сибирского региона и находящихся под научно-методическим руководством Сибирского отделения РАН, также выполнена на 100 %, — подчеркнул А. А. Тулупов. — Мы предоставили отчет о подготовке 1 177 экспертных заключений».

Также главный ученый секретарь СО РАН в своем докладе отметил такие важные для Отделения события, как проведение конкурса молодых исследователей по присуждению премий имени выдающихся ученых Сибирского отделения РАН, российских научных конгрессов, конференций, симпозиумов и семинаров, география которых охватывала практически все регионы РФ. «В 2024 году 55 ведущим ученым была присвоена высшая награда СО РАН — почетное звание “Заслуженный деятель науки Сибирского отделения РАН” с вручением нагрудного знака “Золотая сигма“, — рассказал А. А. Тулупов. — 8 коллективов и 25 ведущих ученых были награждены медалью имени академика М. А. Лаврентьева, еще 41 — отмечены почетным знаком СО РАН “Серебряная сигма”. Четырем выдающимся зарубежным ученым было присвоено звание “Почетный доктор Сибирского отделения РАН”».

В рамках редакционно-издательской деятельности Сибирское отделение РАН участвует в выпуске 32 научных журналов, помимо этого в 2024 году было опубликовано 18 монографий. Официальное издание СО РАН, газета «Наука в Сибири», публикующая научно-популярную информацию о достижениях ведущих российских и иностранных ученых и наиболее значимых результатах в сфере научной и научно-технической деятельности, в отчетный период заняла вторую строчку в общероссийском рейтинге цитируемости научно-популярных СМИ. «В прошлом году было запланировано проведение 50 научно-популярных докладов и лекций, этот пункт госзадания также выполнен полностью, — отметил главный ученый секретарь СО РАН. — В основном это были мероприятия проекта “КЛАССный ученый” — лекции, ориентированные на самую широкую аудиторию — от школьников до ведущих исследователей».

В ходе обсуждения Комиссия РАН постановила: «Рекомендовать представленный формат Сибирского отделения РАН о выполнении государственного задания (содержание, структурные элементы, полнота представления количественных и качественных показателей, характеризующих объем и качество работы) Дальневосточному отделению РАН, Уральскому отделению РАН и Санкт-Петербургскому отделению РАН для принятия в работу при подготовке доклада на президиуме РАН о выполнении государственного задания и последующем представлении отчетов на заседании Комиссии по приему отчетов о выполнении государственного задания региональными отделениями РАН».

Как мы уже показывали ранее, вчерашние восторги по поводу очередных климатических договоренностей сменились настороженностью, постепенно переходящей в тревожные ожидания неминуемого краха всех «исторических» соглашений на этот счет. Яркий пример тому – «прорывные» соглашения по отказу от угля, достигнутые в 2021 году на климатическом саммите ООН в Глазго. Еще три года назад такой сценарий считался вполне реалистичным, и борцы с глобальным потеплением были полны оптимизма. Политики, выступавшие за тотальную декарбонизацию, пожимали друг другу руки, приветствуя «важный прорыв» в этом деле и заявляя о том, что уголь отправлен в прошлое.

Казалось, что достигнут полный консенсус относительно угля как «грязного топлива», а значит, упомянутое соглашение является переломным по своей сути. Эксперты Международного энергетического агентства (МЭА), много лет до того предрекавшие скорое снижение спроса на уголь, вполне могли рассчитывать на начало нисходящего тренда. И такие ожидания, действительно, имели место. Однако надежды не оправдались. Судя по итогам 2024 года, спрос на уголь продолжает расти, и говорить о прохождении пика преждевременно.

По последним данным МЭА, потребление угля достигло в 2024 году нового пика на уровне рекордных 8,77 миллиардов тонн и останется на этом рекордном уровне как минимум до 2027 года. Заметный рост потребления отмечен в Китае (на 1%) и в Индии (на 5%). Фактически, Агентство перечеркнуло свои прошлые, более оптимистичные прогнозы. Как отмечается в новом годовом отчете, уголь считается топливом прошлого. Тем не менее, за последние тридцать лет его мировое потребление УДВОИЛОСЬ и в обозримом будущем также будет расти. Ежегодный прирост по фактическим объемам примерно соответствует годовому потреблению такой страны, как Япония (четвертый по величине потребитель угля в мире).

Разумеется, эксперты МЭА пытаются не утрачивать оптимизма, но согласно их же собственным выкладкам, очередные рекорды потребления угля нас ожидают и в 2025, и в 2026, и в 2027 годах. Можно, конечно, надеяться, что 2027 год окажется переломным, и далее спрос начнет снижаться. Но есть ли объективные основания для таких надежд? Ведь четыре года назад казалось, что перелом наступит ближе к нашему дню. Но этого не произошло. Напомним, что еще в 2023 году МЭА заявляло о том, что именно 2023 год станет переломным, после чего потребление угля пойдет на спад. Большие надежды в этом плане возлагались на солнечные и ветряные электростанции. Однако роль ВИЭ оказалась явно преувеличенной, чего пока еще защитники климата не решаются признать открыто.

Поэтому упования на то, что после 2027 года тенденция обязательно изменится, ничем не подкреплены, кроме чрезмерной переоценки так называемой климатической политики, проводимой в разных странах, в том числе там, где растет потребление угля (не будем забывать, что тот же Китай активно строит солнечные и ветряные электростанции, мало того – производит на экспорт огромное количество «зеленого» оборудования).

В таком случае, можно ли по-прежнему полагаться на климатическую политику, призывая к отказу от ископаемого топлива? У экологических активистов на этот счет появляется всё больше и больше сомнений, а новый годовой отчет МЭА даже навевает уныние. Некоторые уже откровенно заявляют о тайном сворачивании «зеленого курса» в угоду крупным игрокам, связанным с индустрией ископаемого топлива. К примеру, правительство лейбористов в Великобритании уже вдвое сократило инвестиции в «зеленые» проекты. Параллельно власть якобы необоснованно криминализирует активистов экологического движения, выступающих за полную декарбонизацию. В самом конце 2024 года один из авторов Bloomberg с сожалением сообщил о нерадостных климатических новостях уходящего года, где он, в том числе, упомянул о серьезном росте потребления угля в Индии. После непродолжительного спада потребления угля в энергетической отрасли этой страны, угольная генерация начала там не просто восстанавливаться, но расширяться пугающими темпами. Об остановке этой тенденции нет и речи, поскольку государственная компания Coal India Ltd планирует инвестировать 8 миллиардов долларов в строительство новых угольных ТЭС, а правительство обещает на треть увеличить их количество к 2023 году.

Как так получилось, что, несмотря на международные соглашения по отказу от угля, «грязное топливо» продолжает пользоваться такой популярностью в развивающихся странах? Эксперты из числа сторонников «зеленого курса» (включая и экспертов МЭА) не стали утруждать себя длительными размышлениями и выдали свое «исчерпывающее» объяснение. Главным виновником, на их взгляд, является… Россия, развязавшая боевые действия на Украине! Логика здесь «железная». Дело в том, что в мире растет потребность в электроэнергии. И эту потребность во многих третьих странах пытаются реализовать с помощью расширения угольной генерации. Почему ставку сделали на уголь? Все просто – потому что развивающиеся страны не могут себе позволить более дорогой природный газ. А природный газ якобы подорожал как раз из-за России, позволившей себе вторжение в другую страну.

На самом деле, как мы знаем, цены на газ взлетели за несколько месяцев до СВО, что прекрасно известно экспертам МЭА (в годовом отчете за 2021 год также отмечено подорожание природного газа, хотя никакое СВО – по понятным причинам – там не упомянуто). Тем не менее, авторы из леволиберальных западных СМИ проводят связь между высокими ценами на газ и «российской агрессией» против Украины как что-то само-собой разумеющееся. Соответственно, именно на Россию возлагают ответственность за несостоявшиеся прогнозы МЭА о грядущем снижении спроса на уголь. Вместо снижения, как мы показали, получился дальнейший рост и обновление прошлых рекордов потребления угля. Почему так произошло? Потому что уголь оказался дешевле газа, а газ оказался слишком дорогим из-за «агрессивных» действий России. В общем, виновник найден.

Здесь бы впору спросить: почему происходит выбор между двумя видами ископаемого топлива, а не между углем и ВИЭ? Ведь как нас уверяли не один год, именно стремительное увеличение объектов «чистой» генерации снижает потребность в «грязном топливе». Почему это никак не отразилось на угле? Всё оказалось до банальности просто и в то же время – очень показательно и поучительно. Как выяснилось, в данном пункте мы сталкиваемся с удивительным парадоксом «зеленого» энергетического перехода, на который начали обращать внимание западные эксперты.

Проблема в том, что основное «зеленое» оборудование (солнечные панели, ветряные генераторы и тому подобное), а также необходимые для этого материалы (литий, кобальт, медь, никель и т.д.) производятся преимущественно в развивающихся странах (включая Китай). Это очень энергоемкие производства, требующие много электроэнергии. И по мере реализации «зеленых» проектов их приходится постоянно расширять, что неизбежно подталкивает спрос на электроэнергию. А этот спрос, о чем мы говорили выше, в развивающихся странах обеспечивается за счет ввода новых угольных электростанций. Таковы реалии: ради глобального перехода на «чистую» энергию приходится воспользоваться «грязным» углем.

То есть амбициозные планы по декарбонизации на практике подталкивают спрос на уголь! Говорить об этом стали совсем недавно, что само по себе звучит как шокирующее откровение. И мы бы доверяли авторам, раскрывающим нам глаза на темные стороны энергетического перехода, если бы не одна очевидная натяжка с их стороны: попытка взвалить на Россию ответственность за возрастающее использование угля. 

Андрей Колосов

Молодые ученые ЦКП «СКИФ» и Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН разработали три метода и создали программы для измерения и коррекции ошибок магнитной системы в ускорительном комплексе ЦКП «СКИФ». Эти методы позволят получить проектные параметры магнитной системы накопителя, благодаря чему будет достигнут требуемый эмиттанс (фазовый объем пучка) и получена необходимая яркость излучения.

Ускорительный комплекс СКИФ включает в себя линейный ускоритель, где электроны рождаются, формируются в пучки, получают начальное ускорение и энергию 200 МэВ, бустерный синхротрон, где пучки электронов разгоняются до рабочей энергии 3 ГэВ, и основное накопительное кольцо, где электронные пучки, проходя через магнитное поле поворотных магнитов или специальных устройств генерации (вигглеров и ондуляторов), генерируют синхротронное излучение (СИ).

Накопительное кольцо СКИФ включает в себя более 1000 элементов – фокусирующих и поворотных магнитов. Для того чтобы пучок был стабилен и соответствовал заявленным параметрам, все элементы по орбите кольца должны работать с высокой точностью. Неточности при изготовлении магнитов или ошибки в их геодезической выставке приводят к рассогласованию оптических функций накопителя.

«Несмотря на высокую машиностроительную точность при производстве магнитов, прецизионные магнитные измерения каждого из них, использование специальных систем для позиционирования всех элементов, этих усилий недостаточно для получения проектных параметров накопителя ЦКП «СКИФ». Наблюдение за периодическим движением пучка электронов позволит определить и скорректировать возможные источники возмущения в процессе работы установки.  В данном случае сам пучок является сверхточным измерительным инструментом, так как система измерения его положения позволит определять орбиту пучка с точностью около 100 нм», - объясняет заместитель директора по научной работе ЦКП «СКИФ» к.ф.-м.н. Павел Пиминов.

Для измерения и коррекции магнитной структуры ускорителя ученые ЦКП «СКИФ» и ИЯФ СО РАН разработали методы и создали программы, которые, анализируя данные, получаемые с ускорителя, способны обнаружить возмущения в структуре, локализовать их положение, а затем компенсировать. Подобные методы используются и на других ускорителях, в том числе и на источниках СИ. Однако каждый ускоритель - уникальная научная установка, поэтому для достижения проектных параметров необходимо значительное усовершенствование и модернизация существующих методов.

Младший научный сотрудник ЦКП «СКИФ», аспирант Института ядерной физики СО РАН Расим Мамутов разработал программный комплекс для автоматизированной настройки бустерного и накопительного колец СКИФа. Программа получает данные о положении замкнутой орбиты пучка электронов при вариации дипольных корректирующих магнитов. Анализ этих данных позволяет восстановить магнитную структуру накопителя и определить источники возмущений. На основе проектной модели накопительного кольца СКИФ смоделированы первоначальный запуск установки и получение проектных параметров. Когда начнется работа с пучком, программа будет адаптирована к инфраструктуре реальной установки и начнет активно использоваться.

«В перспективе мы хотим, чтобы оператор принимал минимальное участие в процессе настройки и корректировки, потому что периметр накопительного кольца — 476 метров, в нем установлено более тысячи магнитных элементов, более 200 датчиков положения пучка. Вручную проследить за всеми данными и сделать вывод, где нужна коррекция, просто невозможно, особенно в условиях жесткой фокусировки. Соответственно, алгоритм сам должен контролировать работу и выставлять правильную конфигурацию магнитной структуры», — рассказывает разработчик программы Расим Мамутов.

Программа, разработанная научным сотрудником ЦКП «СКИФ» и ИЯФ СО РАН Иваном Морозовым, анализирует оптические функции ускорителя на основе положения пучка на каждом обороте кольцевого источника. При инжекции (впуске нового пучка электронов в накопитель) или однократном ударе по пучку, возникают его колебания относительно замкнутой орбиты, параметры этих колебаний позволяют восстановить оптические функции ускорителя и проанализировать работу магнитной системы.

«Моя программа позволяет выполнять быстрые измерения оптических функций на основе пооборотных положений пучка. Программа может работать в фоновом режиме и в реальном времени собирать данные с датчиков положения пучка, расположенных по всему периметру накопительного кольца. На начальном этапе работы анализировать данные измерений и при необходимости корректировать настройки системы будет оператор. После апробации алгоритма на СКИФе, программа будет дорабатываться и автоматизироваться», — рассказал автор разработки Иван Морозов.

Третий метод разработан младшим научным сотрудником ЦКП «СКИФ» и ИЯФ СО РАН Дарьей Дороховой. Программа направлена на определение оптических функций из пооборотных измерений положения пучка, который совершает вынужденные колебания. Подобные колебания возбуждаются периодическим электромагнитным полем, создаваемым парой пластин, на собственной частоте колебаний электронного пучка. 

Вынужденные колебания позволяют анализировать больший временной диапазон.  Программа получает данные с датчиков положения пучка, после чего специальный алгоритм на основе полученной информации рассчитывает оптические параметры ускорителя и сравнивает их с проектной моделью. Если системы работают корректно, параметры будут совпадать, при обнаружении возмущения (расхождения с проектными параметрами), оператор получит понимание того, на каком участке кольца требуется коррекция магнитной системы.

Все три разработанные программы используют разные подходы к решению задачи коррекции магнитной системы для обеспечения качественной работы пользователей. Алгоритмы будут дополнять друг друга и служить независимыми методами диагностики магнитной системы. В перспективе возможно объединение алгоритмов в единый программный пакет для глобальной коррекции оптики ускорительного комплекса СКИФ. Программы успешно протестированы на ускорительном комплексе ВЭПП-4 в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН и после запуска СКИФа будут контролировать работу ускорительного комплекса новой установки.

Ученые впервые обнаружили в Сибири опасный патогенный гриб хвойных пород — Diplodia sapinea P. Karst. Этот вид вызывает некроз сосны обыкновенной. Ранее он встречался только в регионах с мягким климатом. Однако исследования показали, что сибирские штаммы гриба устойчивы к холоду и имеют высокую фитопатогенность. Это представляет серьезную угрозу для распространения гриба на новые территории и растения-хозяева. Результаты исследования опубликованы в Сибирском экологическом журнале.

Изменение климата может оказать существенное влияние на развитие болезней растений и повысить их вредоносность. Это связано с тем, что глобальное потепление влияет на температуру, влажность и доступность питательных веществ. В результате патогенные микроорганизмы, вызывающие болезни растений, могут быстрее распространяться и адаптироваться к новым условиям, что увеличивает их вредоносность. Особую опасность представляют завезенные патогены, которые могут скрытно распространяться и не причинять вреда хозяину до тех пор, пока не возникнут благоприятные условия для массовых вспышек заболеваний. Отсутствие видимых симптомов затрудняет своевременное обнаружение новых патогенов и принятие мер по ограничению их распространения.

Коллектив красноярских ученых, в который вошли специалисты ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», сообщил о первом обнаружении на территории Сибири опасного патогенного гриба хвойных пород — Diplodia sapinea P. Karst. Гриб был найден на соснах разного возраста в парковой зоне Красноярска. Из древесины зараженных деревьев было выделено три штамма. Молекулярно-генетические исследования подтвердили их принадлежность к виду Diplodia sapinea. Этот вид является опасным патогеном хвойных деревьев, вызывающим некроз и последующую гибель. Специалисты отмечают, что раньше гриб D. sapinea вызывал вспышки только в мягком климате, например, в Южной Африке и Новой Зеландии. Однако последнее десятилетие рост числа вспышек также наблюдался в Европе.

Исследователи изучили характеристики и фитопатогенные свойства гриба: его способность вызывать некрозы на побегах сосны обыкновенной и яблоках сорта «Гренни Смит». Поражение оценивали через 10 суток после начала эксперимента. Все три сибирских штамма D. sapinea оказались очень опасными для растений. Они быстро распространяются и взывают обширные некротические поражения коры, тканей дерева и мякоти плодов. Кроме того, эти грибы обладают высокой активностью ферментов — пероксидазы и протеазы, которые помогают им окислять органические соединения в древесине и расщеплять белки. Высокая активность этих ферментов обеспечивает питание и развитие грибов, а также способствует их распространению и негативному воздействию на растения.

Сибирские штаммы также показали высокую устойчивость к холоду. Исследователи провели серию экспериментов по замораживанию мицелия в диапазоне температур от –8 до –31 °С с последующей оценкой его жизнеспособности. В конце эксперимента штаммы по-прежнему быстро активировались на питательной среде. Тогда ученые провели три цикла замораживания вместо одного, однако выживаемость гриба оставалась высокой. Специалисты отмечают, что наличие длительной бессимптомной фазы, высоких адаптивных способностей и фитопатогенности у вида, впервые обнаруженного в Средней Сибири, представляет серьезную угрозу для его распространения на новые территории и растения-хозяева. Это требует особого внимания и изучения.

«Основным препятствием для массового распространения грибов D. sapinea ранее считалась их термофильность, то есть любовь к теплу. Низкие температуры влияют на жизнеспособность спор и, как следствие, на распространение гриба. Наши исследования выявили не только выраженную фитопатогенность гриба, но и высокую устойчивость к холоду у сибирских штаммов D. sapinea. Эксперимент в определенной степени снимает вопрос о трудностях преодоления температурного барьера грибами D. sapinea из-за их термофильности и указывает на возможность их активного распространения в новом регионе с более холодным климатом. Глобальное потепление, несомненно, будет только способствовать ухудшению фитопатологической ситуации. Длительная бессимптомная фаза у гриба D. sapinea, при которой колонизированные деревья остаются без видимых повреждений, а также высокие адаптивные возможности и фитопатогенность позволяют возбудителю оставаться необнаруженным карантинными службами при транспортировке живых растений и их фрагментов. Это представляет особую опасность для распространения инвазивных высоко агрессивных штаммов на новых территориях и растениях-хозяевах», — рассказала одна из авторов статьи, ведущий научный сотрудник Института леса им. В. Н. Сукачева ФИЦ КНЦ СО РАН доктор биологических наук Юлия Александровна Литовка.

Исследование поддержано Российским научным фондом (№ 23-26-00052). В работе также принимали участие специалисты Сибирского федерального университета и Сибирского государственного университета науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева.

Группа научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН

Как мы знаем, в Западной Европе обозначился один модный тренд: сокращение поголовья в животноводческих хозяйствах ради экологии. Подобное мы наблюдаем в Германии, в Нидерландах, в Великобритании. Там уже давно с высоких политических трибун и с университетских кафедр раздаются голоса в пользу вегетарианской диеты, дабы привить населению отвращение к мясу. Об этом мы уже достаточно много писали, чтобы еще раз останавливаться.

Полагаем, что на фоне таких событий многих из нас волнует вопрос: а затронет ли данный тренд нашу страну? Есть ли необходимость в урезании животноводства в целях решения экологических проблем? Возможны ли здесь альтернативные технологические решения, позволяющие сделать животноводческую отрасль более «чистой», более «зеленой»?

К счастью, такие решения есть. Об этом рассказал на форуме «Золотая долина – 2024» заведующий лабораторией Исследовательского центра переработки органических отходов НГАУ Петр Мирошников, выступая на инновационном форуме «Золотая долина-2024» (тематическая секция «Сельское хозяйство»). 

Как подчеркнул ученый, за последние пять лет в нашей стране стали более внимательно относиться к проблеме отходов, что выражается не только в ужесточении экологического законодательства, но также в государственном запросе на переход к более эффективному и безопасному сельскому хозяйству в рамках экономики замкнутого цикла. «Переход на эту экономику невозможен без решения вопроса с отходами. Даже если открыть основные направления национального проекта «Экология»», то отходы там стоят на первом месте», - заявил Петр Мирошников.

Как у нас борются с органическими отходами на сегодняшний момент? В основном либо сжигают, либо где-то хранят.  Еще пять лет назад таких отходов оставалось более 90 процентов. Согласно официально утвержденным целевым показателям, эти объемы необходимо снизить до 59 процентов. В экономике замкнутого цикла такие отходы используются повторно через организацию биологических или технологических циклов. Если говорить об отходах сельского хозяйства, то здесь, как мы понимаем, используется биологический цикл. В общем, государством четко обозначены ориентиры, хотя пока что говорить об успех рановато, признался ученый. Ситуация здесь пока что выгляди не радужно: отходов до сих пор образуется очень много, и далеко не всегда с ними обращаются правильно. А это, в свою очередь, грозит хозяйствам серьезными штрафами. Следовательно, аграриям, так или иначе, придется переходить к новейшим технологиям переработки органических отходов. И научные организации в этом плане идут им навстречу.

В принципе, в сельском хозяйстве экономика замкнутого цикла существовала изначально. Скажем, вначале выращиваются кормовые культуры, потом они скармливаются животным, животные производят компост, который затем используется для повторного выращивания растений. Данная схема известна каждому из нас, и в ней нет ничего экстраординарного. Сложность этой схемы только в том, отметил Петр Мирошников, что между коровкой и кучкой компоста проходит слишком много времени.

В данном случае продукт, произведенный коровкой, нельзя напрямую использовать в качестве удобрения. Такое сырье должно соответствовать целому ряду показателей по ГОСТУ. И одним из самых труднодостижимых показателей является наличие или отсутствие патогенов. А такое достижимо только в компосте. Поэтому использование навоза напрямую карается серьезными штрафами (а в ряде случаев – и уголовным наказанием). Однако слишком высокая продолжительность процесса компостирования создает дополнительные проблемы и расходы. С одной стороны, необходимо учитывать выбросы газов (в том числе – парниковых). Также на это дело накладываются экологические сборы, когда вам необходимо платить за каждую тонну накопившихся отходов.

Такой, традиционный подход обращения с отходами можно назвать экстенсивным. В современных условиях он создает вполне ощутимые затраты. Однако, по словам ученого, при внедрении современных технологий интенсивной переработки сельские труженики могли бы не только сократить расходы, но и получить дополнительный доход. К сожалению, между сельхозпроизводителями и теми, кто внедряет технологии переработки, пока еще не налажено серьезного конструктивного взаимодействия, констатировал Петр Мирошников. Сельхозпроизводители до сих пор действуют по старинке, а владельцам технологий часто не хватает ресурсов для внедрения своих разработок. Внедрение – процесс очень сложный, где вам нужны не только финансы, но и подготовленные кадры.

«Дело в том, что каждое сельхозпредприятие по-своему уникально. И для каждого случая нужно подбирать отдельную команду. Кроме того, здесь есть очень большая зависимость от конкретных лабораторных исследований, поскольку всё должно соответствовать ГОСТу», - объяснил ученый.

Говоря об органических отходах, необходимо понимать, что мы имеем дело с двумя различными субстанциями – это животноводческие стоки и твердая фракция. Обычно они утилизируются схожим образом. Стоки сливаются в лагуны, а твердые фракции хранятся где-то на специальных площадках. Как мы понимаем, для экологии ничего хорошего здесь нет. Однако интенсивные методы успешно решают эту проблему. Их можно разделить на несколько условных групп. Например, физико-химические методы, предполагающие обеззараживание с помощью каких-то химических реагентов и использующие различные физические приемы для ускорения реакции. Есть также термические методы, которые применяются, когда отходы необходимо ликвидировать подчистую. К таким методам относят пиролиз, экстрагирование и вакуумную сушку. Правда, здесь возможны большие потери продукта, что является недостатком. Названные методы не являются уникальными, поскольку их широко применяют и в перерабатывающей промышленности.

Более интересными, по мнению Петра Мирошникова, являются биологические методы, которые вполне можно использовать и в комбинации с традиционными экстенсивными методами. Их главное достоинство – возможность получать из отходов высоко маржинальные продукты. Скажем, высокоэффективные органические удобрения. Здесь могут использоваться микробиологические препараты, либо осуществляться переработка с помощью червей и насекомых. Именно этими технологиями, подчеркнул ученый, занимается возглавляемый им Исследовательский центр переработки органических отходов НГАУ. Центр, по его словам, обладает своими учебными хозяйствами, опытными полями, испытательными площадками и лабораториями. В настоящее время, отметил Петр Мирошников, разрабатываются схемы взаимодействия с сельскохозяйственными предприятиями, благодаря чему появится возможность преодолеть упомянутое выше рассогласование с аграриями и владельцами технологий. Работа в данном направлении уже ведется, и, как уверяет ученый, для каждого сельхозпредприятия подбирается соответствующая технология, более всего подходящая именно этому предприятию.

Разумеется, мы находимся только в начале пути внедрения новых технологий замкнутого цикла в сельском хозяйстве. Актуальность этого направления оспаривать не приходится. И в этой связи нельзя не напомнить, что данную тему мы поднимаем уже несколько лет, даже применительно к садоводам-любителям и владельцам подсобных хозяйств, где ту же органику можно утилизировать примерно теми же способами, что сегодня предлагаются профессиональным аграриям. Причем, озвученные выше биологические методы могут пригодиться и для утилизации органических бытовых отходов, создающих сейчас серьезную проблему для наших городов (о чем мы также писали). Возможно, широкое внедрение этих технологий в сельском хозяйстве позволит в будущем найти им применение и в решение проблем с городскими органическими отходами.  

Николай Нестеров

Александр Леонидович Асеев – экс-председатель Сибирского отделения РАН, член бюро Отделения нанотехнологий и информационных технологий РАН, член бюро Научного совета РАН по квантовым технологиям. О ситуации, которая сложилась в Сибирском отделении РАН.

Гипер-испытание для российской науки

У России есть три вида гиперзвуковых ракет, у США — ни одной. В результате нашего первенства в инженерно-физической отрасли весь мир мог недавно убедиться – наша страна продемонстрировала в действии МБР «Орешник». Теперь, внимание, вопрос: с чем был связан тот факт, что с начала специальной военной операции в ведущем по данному направлению и знаменитом на весь мир Институте теоретической и прикладной механики (ИТПМ) им. С.А. Христиановича Сибирского отделения РАН были выведены из строя – подвергнуты уголовному преследовании и осуждены с посадкой в тюрьму сразу несколько ведущих специалистов по аэродинамике и гиперзвуку? Им дали по 14 и 15 лет лишения свободы. Одному из них – заместителю директора Анатолию Маслову, в силу его почти 80-летнего возраста уже, наверное, и не выйти на свободу...

Многочисленные факты травли и уголовного преследования ведущих ученых в Сибирском отделении РАН начались с 2017 года. Такого не было за всю предыдущую 60-летнюю историю Отделения, а тут – за последние семь лет парализована работа 17 (!) ведущих ученых, талантливых академиков и член-корров. Вопрос – «Зачем?».

Каток репрессий обрушился на многих ведущих сотрудников Сибирского отделения. Начали с медиков. По надуманным, на мой взгляд, обвинениям в нарушениях в хозяйственной и финансовых сферах (во многих случаях коллеги приводили контрдоводы) к пребыванию в колонии были приговорены академик Александр Караськов, многолетний директор знаменитой клиники им. Е.Н. Мешалкина, выдающийся кардиохирург, на счету которого тысячи операций на открытом сердце и тысячи спасенных жизней. Задержаны были также его заместители – член-корр. РАН Евгений Покушалов и кандидат медицинских наук Ирина Бойцова. Никто в руководстве СО РАН не счел возможным выступить в защиту своих коллег, много сделавших для развития методов современной кардиохирургии, или хотя бы проявить к ним простое человеческое сочувствие.

Уголовные дела летом 2022 года были возбуждены в отношении молодых членов дирекции знаменитого и старейшего в системе СО РАН Института горного дела им. Н.А. Чинакала – директора Андрея Кондратенко, его заместителя Владимира Тимонина и научного сотрудника и руководителя инновационной фирмы при институте Александра Смоленцева. Невероятная жесткость обвинений не подтвердилась в суде, но обвиняемые оказались в СИЗО и под домашним арестом, были лишены своих должностей, уволены из института и приговорены к уплате штрафов. Несмотря на протесты коллектива ИГД и научной общественности, какой-либо значимой реакции со стороны руководства СО РАН не последовало.

Благодаря усилиям адвокатов в 2023 году было прекращено уголовное дело в отношении выдающегося ученого-физика, автора уникальных лазерных технологий, научного руководителя Института лазерной физики СО РАН академика Сергея Багаева, необоснованно обвиненного в мошенничестве и в растрате. Скончавшийся в 2024 году академик Багаев так и не дождался решения о своей реабилитации и извинения от прокуратуры. Одновременно необоснованные обвинения были предъявлены и директору этого института члену-корр. РАН Алексею Тайченачеву, вынужденному покинуть занимаемый им пост директора ИЛФ.

Верхом цинизма правоохранительных органов, а также бездействия нынешнего руководства СО РАН явились обвинения в государственной измене, предъявленные сотрудникам важнейшего в системе СО РАН Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича – директору института члену-корр. РАН Александру Шиплюку, научным сотрудникам, докторам наук, профессорам Анатолию Маслову и Валерию Звегинцеву, а также заведующему лабораторией Новосибирского государственного университета, доктору наук, профессору Дмитрию Колкеру, главной виной которых явилось изложение открытых частей их научной работы на зарубежных конференциях. Надо отметить, что все данные из их докладов предварительно проходили проверку в соответствующих органах.

После более чем двухлетнего пребывания в Лефортово выдающиеся и талантливые специалисты в области аэродинамики, люди, чья приверженность науке и отечеству не вызывает сомнений у научной общественности, патриоты России А. Шиплюк и А. Маслов были приговорены к пребыванию в колонии строгого режима на сроки 15 и 14 лет, соответственно. Отметим, что А. Маслов, выпускник НГУ 1969 года, был ярким представителем Лаврентьевского призыва в науку! Крайняя и ничем не оправданная жестокость правоохранителей противоречит исключительно высокой репутации А. Маслова и А. Шиплюка среди коллег и научных сотрудников. Согласно консультациям юристов, представляется неоправданным применение в их отношении статьи 275 УК РФ, а не статьи 283 УК РФ «Непреднамеренная выдача государственной тайны», которая предусматривает значительно более мягкое наказание, особенно для А.Маслова, который в силу своего возраста (78 лет) и состояния здоровья фактически приговорен к заключению до конца своих дней…

Наиболее драматической оказалась судьба физика-лазерщика Дмитрия Колкера, которому Советский районный суд дал разрешение на этапирование в Лефортово, несмотря на его тяжелое онкологическое заболевание. В результате Д. Колкер скончался на второй день после его заточения в Лефортово. Налицо явное нарушение закона со стороны правоохранительных органов всех уровней, в том числе судьями Советского районного суда.

Больше года в Советском районном суде рассматривается уголовное дело заведующего лабораторией Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе, члена-корреспондента РАН Олега Кабова, находящегося все это время под домашним арестом. Олег Кабов обвиняется в хищении бюджетных средств при выполнении конкурсной НИР по актуальной теме разработки технологии создания охлаждения теплонапряженных элементов с использованием однокомпонентных двухфазных потоков, результаты которой имеют большое значение и востребованы практически при конструирования систем охлаждения. Многочисленные показания свидетелей по данному делу, экспертные заключения авторитетных специалистов в данной области, отзывы профильного отделения РАН говорят о том, что работа, выполненная ученым, не вызывает никаких нареканий. Однако ни эти доводы, ни представленные следствию результаты рассмотрения работ Кабова научными семинарами и конференциями не могут поколебать уверенность обвинителей в преступности ученого, они настойчиво продолжают преследовать его за, по сути, несовершенное преступление.

Еще одно уголовное дело, семнадцатое по счету, начиная с 2017 года, возбуждено в отношении члена-корреспондента РАН, директора Института угля в ФИЦ «Кемеровский научный центр» Владимира Клишина, который решением суда заключен в СИЗО. Клишин обвиняется в превышении служебных полномочий при переводе бюджетных средств в подконтрольное Институту угля малое предприятие, что якобы нанесло финансовый ущерб Институту угля. Надеемся, что столь надуманное обвинение в отношении уважаемого ученого и известного специалиста не будет поддержано судом, хотя моральный и материальный ущерб действиями правоохранителей Владимиру Клишину и угольной науке Кузбасса уже нанесен.

Отметим, что созданное гением великого Михаила Александровича Лаврентьева и его сподвижников Сибирское отделение АН СССР оказало громадное влияние на развитие академической науки, высшего образования и высоких технологий на востоке нашей страны и внесло большой вклад в развитие производительных сил и экономики Сибири, Дальнего Востока, Арктики и России в целом. В период драматических событий 90-х годов благодаря самоотверженной работе председателя СО РАН академика Валентина Афанасьевича Коптюга коллективы академических институтов и научных центров СО РАН во многом восстановили и укрепили свои позиции ведущих научных центров в России и в мире.

Но недолго суждено было быть успешным Сибирскому отделению РАН. Реформа РАН 2013 года нанесла тяжелый удар по сложившейся системе научных центров и институтов. Иллюстрацией этому, в числе многих других примеров, явилась судьба знаменитого Института математики, где необдуманное кадровое решение привело к конфликту нового и.о. директора с коллективом научных сотрудников. Ликвидированными оказались Иркутский, Бурятский и Кемеровский научные центры. Как было отмечено бывшим полпредом Президента РФ в СФО и бывшим губернатором НСО Виктором Толоконским, СО РАН утратило позиции координирующего и хозяйствующего субъекта на территории научного центра мирового уровня в Новосибирском академгородке, что явилось причиной постепенной деградации некогда знаменитого во всем мире научного центра и его институтов в Новосибирске.

Выдвижение в СО РАН на первый план таких областей научных исследований, как катализ и археология, безусловно, важных и интересных, все же не отвечает быстро формирующимся и крайне актуальным запросам настоящего времени со стороны государства, общества и бизнеса. Страна нуждается в стремительном развитии искусственного интеллекта и робототехники, квантовых технологий и нанотехнологий, микро- и наноэлектроники, генетических и природоподобных технологий, критически важных в настоящее время технологий для ОПК. У нас же физиков, математиков и механиков, чьи работы ложатся в основу самых перспективных видов вооружения, наоборот, подвергают неслыханным гонениям и репрессиям. Положение стало крайне угрожающим –  затруднено проведение актуальных и востребованных научных исследований. Новое поколение молодых научных кадров уже отказывается идти в вышеназванные институты – они ясно осознают, что на пике успешной научной карьеры их могут ожидать уголовное преследование и многие годы заключения в колонии строгого режима.. Представляется, что необходимы решительные меры со стороны руководства наукой всех уровней по ограждению науки от необоснованных преследований правоохранительных органов.

Научные сотрудники Лаборатории ультраструктурных исследований НИИКЭЛ – филиал ИЦиГ СО РАН совместно с коллегами из Новосибирского филиала ФГАУ «НМИЦ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С. Н. Федорова» Минздрава России впервые исследовали уровни экспрессии белков, связанных с аутофагией и везикулярным транспортом, в трех гистологических типах увеальной меланомы человека. Результаты исследования показали, что прогностически неблагоприятные формы заболевания характеризуются повышением экспрессии определенных белков в опухолевых клетках.

Увеальная меланома — злокачественная опухоль, которая развивается из меланоцитов, расположенных в цилиарном теле, радужке или сосудистой оболочке глаза. Ежегодно в мире регистрируется 7095 новых случаев увеальной меланомы, средняя заболеваемость – 4,3 случая на 1 млн человек. Почти 85% всех известных клинических случаев приходится на опухоли, развивающиеся из сосудистой оболочки (меланомы хориоидеи). При таких опухолях гораздо быстрее, чем при меланомах радужной оболочки или цилиарного тела, развиваются метастазы. В зависимости от вовлеченных в опухолевый процесс клеток выделяют три гистологических типа меланом хориоидеи: веретеноклеточный, эпителиоидный и смешанный. Наиболее злокачественным считается эпителиоидный тип, наименее – веретеноклеточный. Риск метастазирования при заболевании смешанного типа повышается с ростом количества эпителиоидных клеток опухоли.

Несмотря на то, что ученым удалось понять основные механизмы развития опухоли, до сих пор не ясно, какие именно молекулярные процессы и маркеры влияют на высокий риск метастазов. Известно, что на прогрессирование заболевания может влиять в том числе и система внутриклеточных транспортных везикул, регулирующая метаболизм клеток.

Исследование новосибирских ученых было направлено на проведение сравнительного анализа ультраструктуры нормальных меланоцитов сосудистой оболочки глаза и клеток увеальной меланомы. Акцент был сделан на изучение экспрессии белков, связанных с аутофагией (процесс, при котором дефектные компоненты клетки подвергаются деградации, чтобы восстановить ее нормальное функционирование) и везикулярным транспортом (перенос различных компонентов внутри клетки), в серии случаев увеальной меланомы. Для оценки ультраструктуры нормальных меланоцитов и клеток увеальной меланомы использовалась трансмиссионная электронная микроскопия. Уровни экспрессии белков анализировались с помощью иммунофлуоресцентного окрашивания.

Результаты электронной микроскопии показали, что внутриклеточных структур, ассоциированных с процессами аутофагии, было больше в нормальных меланоцитах сосудистой оболочки, чем в клетках увеальной меланомы. Таким образом, процесс аутофагии понижен в клетках опухоли. Нормальные хориоидальные меланоциты также характеризовались активным внутриклеточным везикулярным транспортом. Однако доля кавеол (колбообразные выпячивания плазматической мембраны, принимающие участие в передаче внутриклеточной сигнализации) была выше в клетках увеальной меланомы. Роль этого процесса в развитии опухоли еще предстоит исследовать.

В ходе иммунофлуоресцентного окрашивания были обнаружены высокие уровни экспрессии белка-маркера аутофагии LC3 бета в опухолях веретенообразного типа. Экспрессия транспортных белков Rab7 и Rab11 была значительно повышена в опухолевых клетках смешанного типа. Ученые предполагают, что повышение экспрессии Rab7 и Rab11 в опухолевых клетках может быть связано с неблагоприятным прогнозом для больных увеальной меланомой. Таким образом, белки Rab7 и Rab11 потенциально могут быть молекулярными маркерами одного из прогностически неблагоприятных типов увеальной меланомы. Однако эта гипотеза нуждается в проверке в ходе исследования с более широкой выборкой.

- Исследования увеальной меланомы идут годами и десятилетиями: в первую очередь это связано с редкой встречаемостью данной онкопатологии. Кроме того, существуют некоторые технические сложности пробоподготовки биологического материала для исследования: сосудистая оболочка очень тонкая и хрупкая структура, ее сложно изучать в лабораторных условиях. Наше исследование проводилось в течение пяти лет. Мы впервые изучили белки, которые могут быть связаны с прогрессированием увеальной меланомы. Данные, полученные нами, имеют шансы стать основой для новых, более широких исследований. Новые исследования помогут лучше понять молекулярные механизмы развития этого опасного заболевания, - говорит старший научный сотрудник Лаборатории ультраструктурных исследований НИИКЭЛ, к. м. н. Юлия Таскаева.

Итоги своего исследования ученые обнародовали в научной статье, опубликованной в международном журнале Microscopy Research and Technique (MRT).

Как мы знаем, на волне экологических инициатив в наше время набирает популярность так называемое органическое земледелие и его разновидности (регенеративное, или почвовосстановительное земледелие, бесплужное земледелие и т.д.). В странах ЕС даже закрепляют соответствующие нормативы, направленные на ограничение использования пестицидов и химических удобрений. Всё это прямо относится к современным трендам в области сельскохозяйственных инноваций, и именно в этом ключе трактуется сейчас образ земледелия будущего, не приемлющего никакой привычной для наших дней «химии».

Однако полвека назад картина была совсем иной. «Химия» в сельском хозяйстве выходила на первый план, без чего современные, научно обоснованные методы выращивания растений не мыслились вообще. В первую очередь речь шла об использовании пестицидов и минеральных удобрений. Все это сочеталось с обязательной механической обработкой почвы с помощью самых разных сельхозмашин. Несмотря на то, что данные приемы используются по сей день, их нежелательные последствия для экологии осмысливались уже в 1960-е годы (о чем мы писали). Впрочем, отсюда еще не следовал категоричный отказ от «химии», как это происходит в наши дни. В некоторых странах (включая и Советский Союз) в конце 1960-х рассматривались различные варианты более прогрессивного, более рационального и эффективного использования «химии», и как раз таким путем тогда надеялись смягчить экологические проблемы и даже полностью решить некоторые из них. Об этих предложения имеет смысл вспомнить сегодня.

Фундаментальной проблемой земледелия во все времена считалась эрозия почв, не в последнюю очередь вызванная частой механической обработкой. Чем больше почва механически обрабатывается, тем сильнее ее поверхность страдает от эрозии, выветриваясь и размываясь водой. Для борьбы с эрозией верхний слой необходимо как-то закреплять. По мнению ученых, лучше всего эту задачу решает жнивье, как будто специально созданное природой для предотвращения выветривания и размывания. Отсюда возникла идея: а нельзя ли вообще обойтись без пахоты и сеять прямо по жнивью?

Казалось бы, с позиций агрономической науки такая идея звучит абсурдно, ведь пахота считается неотъемлемой составляющей любого «цивилизованного» земледелия. На самом деле это не совсем так. Как показали опыты, урожай пшеницы, ячменя, кормовой свеклы в большей степени зависит от наличия сорняков, чем от вспашки поля.  Некоторые ученые пришли к выводу, что главным условием для получения высоких урожаев является не вспашка, а именно прополка.

Заметим мимоходом, что рассуждения о пользе и вреде плуга у нас в стране имели место еще до революции (вспомним труды и опыты Ивана Овсинского, о котором мы также писали). В 1940-е годы американский фермер Эдвард Фолкнер также проводил соответствующие опыты и написал по этому поводу книгу с красноречивым названием - «Безумие пахаря». Схожими опытами поделился и японский аграрий Фукуока Масанобу в своей книге «Революция одной соломинки». Правда, упомянутых авторов объединяла одна общая черта – они не были сторонниками «химии». Скорее, их методы можно отнести к органическому земледелию, мода на которое, как мы сказали выше, сегодня растет. По этой причине может сложиться впечатление, что отрицание пахоты совершенно несовместимо с химическими обработками полей.

Тем не менее, в нашей стране (и не только) в самом начале 1970-х годов обсуждался такой метод, где отказ от вспашки четко сочетался с «химией». Именно «химия» открывала здесь возможность засевать поля без вредного механического воздействия на почву. Как мы уже сказали, урожайность напрямую сопряжена с прополкой. Плуг в какой-то степени решает эту задачу, поскольку содействует предварительному очищению поля от сорной травы. А что, если очищать поля не путем вспашки, а путем химической обработки гербицидами перед посевом? Идея выглядит вполне здраво, но только в том случае, если в вашем распоряжении имеются гербициды, не наносящие вреда основной культуре и не дающие вредных экологических последствий от их регулярного применения. То есть в данном случае речь шла о прогрессе в области химических препаратов для земледелия. И такой прогресс, судя по научной периодике тех лет, действительно имел место.

Так, уже в то время крупнейший английский химический концерн ICI (Imperial Chemical Industries) рекламировал особые марки гербицидов, позволявшие засевать поля практически сразу же после обработки. Как правило, использование обычных гербицидов требует перерыва в несколько недель, чтобы не погубить всходы. За этот период, естественно, могут проклюнуться новые сорняки. Преимущество новых (на то время) препаратов упомянутой английской компании как раз и заключалось в том, что они очень быстро теряли активность. Поэтому вскоре после опрыскивания полей их можно было засевать семенами прямо в дерн с помощью обычной дисковой сеялки. К началу 1970-х годов данный метод прошел строгую проверку во многих странах.

Серьезной сложностью стало здесь то, что каждая высеваемая культура требовала индивидуального подхода. Фактически под нее необходимо было подбирать конкретную марку гербицида. То есть препараты должны были действовать строго избирательно, уничтожая только сорняки (ведь обработка полей была многократной). Создавая такие соединения, химики учитывали, в том числе, физиологическое строение растений. Например, разбрызгиваемая жидкость могла быстро стекать с гладких листьев культурного растения, не принося ему вреда. И в то же время задерживаться на шероховатых или волнистых листьях сорных трав.

Были и другие предложения по предотвращению эрозии посредством «химии». Как отмечали советские ученые той поры, плодородный слой почвы толщиной 18 см формируется в течение нескольких тысячелетий, но уничтожить его можно за каких-то 10-20 лет неправильными методами хозяйствования. В результате талые воды, дожди и ветра сведут его на нет.

Химики придумали весьма оригинальный способ борьбы с этим бедствием. Они предложили использовать для обработки почвы искусственные структурообразователи на основе полимеров. Этими веществами пропитывается верхний слой почвы на глубину 5 – 10 см. Затем пашня боронуется, благодаря чему внесенный химикат перемешивается с землей. Полимер обволакивает комочки земли, после чего они становятся водопрочными, но в то же время пористыми. Такая земля уже не заплывает и не смывается. При этом она хорошо впитывает воду даже во время сильных ливней. Мало того, ее мелкокомковатая структура очень подходит растениям, поскольку способствует интенсивному протеканию основных биофизических процессов – аэрации и газообмену между почвенным и атмосферным воздухом.

Обычно, для восстановления почвы поля приходилось периодически отправлять на «покой», превращая сельхоз угодья в залежи. Либо засевать поля травами, способствующими восстановлению структуры и плодородия. Такой способ «лечения» занимал годы (соответствуя, кстати, принципам органического земледелия). С помощью же полимеров поле можно было «оживить» всего за 2 – 3 дня!

Было также предложено и средство от ветровой эрозии. Для этого применялся синтетический латекс в виде водной суспензии полимеров. Латексом в смеси с минеральными маслами пропитывался верхний слой почвы. После испарения влаги на поверхности образовывалась эластичная пленка. Она свободно пропускала воду и вместе с тем предохраняла почву от удара падающих дождевых капель. Но главное – служила надежной защитой от выдувания. При этом семена спокойно прорастали сквозь такое синтетическое покрытие. По этой причине было предложено наносить латекс на поле сразу после сева. Как указывали наши ученые, данная химическая смесь была совершенно нетоксичной. Ее даже можно было использовать на участках, покрытых травой и кустарниками. Причем, латекс не густел при низких температурах. Наносился он на поверхность машинными опрыскивателями и превращался в пленку в течение пары часов. Такая быстрота, подчеркивали ученые, давала возможность срочной защиты почвы и посевов в случае прогноза о приближении сильных ветров.   

Мы привели далеко не все подзабытые примеры «умной химии» в земледелии. Кое-что вошло в современные растениеводческие практики. Однако основополагающие проблемы, связанные с той же почвенной эрозией, за прошедшие полвека так и не были решены. О причинах пока говорить не будем. Наша задача сводилась к тому, чтобы показать, насколько разнообразными могут оказаться сами пути решения проблемы. И набирающее популярность органическое земледелие – далеко не единственный вариант в этом списке. Не исключено, что «химию» слишком рано списывать со счетов, поскольку ее потенциал еще далеко не исчерпан.

Николай Нестеров

В прошлом году ученые НГУ закончили разработку программного модуля для дифференциальной диагностики новообразований головного мозга на МРТ-изображениях. В основу разработки заложены двух- и трехмерные модели компьютерного зрения с предварительной обработкой данных МРТ-последовательностей. Данные модели позволяют с высокой точностью обнаруживать и распознавать несколько типов новообразований головного мозга, а также выделять их компоненты и размеры. Программный модуль был обучен на разработанном исследователями Лаборатории аналитики потоковых данных и машинного обучения Механико-математического факультета Новосибирского государственного университета наборе данных, в котором содержится информация о более тысячи пациентов нейрохирургического профиля с диагнозами, подтвержденными гистологическими и иммуногистохимическими методами в постоперационном периоде. Этот набор данных был сформирован на базе Федерального центра нейрохирургии (г. Новосибирск). База данных снабжена экспертной разметкой, которую выполнили радиологи из Федерального центра нейрохирургии и Научно-исследовательского института клинической и экспериментальной лимфологии — филиала Федерального исследовательского центра Институт цитологии и генетики СО РАН.

Заместитель директора Института Цитологии и генетики СО РАН по научной работе, заместитель руководителя Института клинической экспериментальной лимфологии по научной и клинической работе, доктор медицинских наук, профессор, врач высшей категории по специальности «рентгенология» Андрей Летягин участвовал в экспертизе разметки опухолей – подтверждал ее или отбраковывал. Также он сотрудничает с Лабораторией инновационной и ядерной медицины Физического факультета НГУ.  Совместно с научными сотрудниками лаборатории Андрей Юрьевич участвует в работе по созданию алгоритмов для программного модуля «помощника врача-ветеринара», предназначенного для диагностики онкологических заболеваний у домашних животных по изображениям компьютерной томографии.

Внедрение искусственного интеллекта в ветеринарную диагностику новообразований и построение их контуров необходимо для проведения доклинических исследований нейтронозахватной терапии онкологических заболеваний, которые в настоящее время проводятся научными сотрудниками ЛИЯМ ФФ НГУ под руководством кандидата медицинских наук Владимира Каныгина. Искусственный интеллект призван избавить научных сотрудников лаборатории от рутинной и утомительной работы по анализу изображений. Безусловно, человека в процессе диагностики и лечения онкозаболеваний у животных искусственный интеллект не заменит, но он может стать надежным помощником, справляющимся с данной задачей с большей точностью, затрачивая значительно меньше времени.

О перспективах внедрения искусственного интеллекта в работу томографического центра ЛИЯМ ФФ НГУ рассказывает Андрей Летягин.

Золотой стандарт диагностики

— В медицине магнитно-резонансная томография является золотым стандартом исследований головного мозга. Благодаря ей нейрохирурги и неврологи получают ценные данные для диагностики и лечения онкологических заболеваний головного мозга. Именно данной сферой деятельности я и занимался на протяжении последних 20 лет. В настоящее время к ней добавилось использование искусственного интеллекта для диагностики опухолей и подготовки необходимых данных для нейрохирургов. Данная работа проводилась в партнерстве с Федеральным центром нейрохирургии при финансировании РФФИ. Основные результаты были получены научными сотрудниками Лаборатории аналитики потоковых данных и машинного обучения ММФ НГУ под руководством Евгения Павловского. Они создали программный продукт, который позволяет в полуавтоматическом режиме проводить сегментацию патологических очагов на магниторезонансных рентгенограммах — в цифровом формате определять четкие границы опухолей, отделяя их от здоровых тканей. Также возможно построить и вывести на монитор 3D-модель изображения, чтобы нейрохирурги, готовясь к оперативному вмешательству, сориентировались, в каком месте делать доступ к пораженным тканям и какой их объем необходимо убрать. Двух- и трехмерные модели компьютерного зрения с предварительной обработкой данных МРТ-последовательности, которые лежат в основе этой разработки ученых НГУ, позволяют с высокой точностью распознавать несколько типов новообразований. Программный продукт прошел апробацию и проверку на международном конкурсе BraTS Challenge 2020 и 2021. Точность работы алгоритма проводилась на тестовом наборе данных по метрике Дайс. По классификации очагов (дифференциальной диагностики) результаты продемонстрировали высокие показатели точности — до 92 %. В результате алгоритм, разработанный специалистами НГУ, вошел в десятку лучших, опередив почти тысячу команд.

Обучение искусственного интеллекта было сложным и длительным процессом. Данные более тысячи пациентов и контуры опухолей необходимо было ввести вручную и объединить оба процесса – сегментацию, а затем еще и классификацию (диагностику) опухолей.

К сотрудничеству с ЛИЯМ меня пригласил руководитель этой лаборатории Владимир Каныгин для того, чтобы создать аналогичный программный продукт для животных. Здесь нас ожидают довольно большие сложности. Все дело в том, что ветеринарный реестр очень обширен. Безусловно, люди отличаются друг от друга по полу, размерам тела, возрасту и другим показателям. Но между животными данные различия более значительны. Представители разных видов и пород отличаются друг от друга более значительно, чем люди. Например, собаки брахицефалы и долихоцефалы по своим морфометрическим параметрам разнятся очень значительно. Огромный сенбернар сильно отличается от крохотного шпица. Между кошками различия не столь велики, но все же значительны. А, значит, база данных должна быть очень обширной, а для этого необходимо собрать огромный массив разнородных данных.

В последние годы в ветеринарии стремительно развивается диагностика и визуализация. Рентген-аппаратура, аппараты УЗИ, эндоскопические установки и лабораторные службы диагностики имеются практически во всех ветеринарных клиниках. Создаются базы данных животных, цифровые паспорта, электронные истории болезни четвероногих пациентов. Стали появляться первые компьютерные и магнитно-резонансные томографы для животных. И это значит, применение искусственного интеллекта для анализа диагностических изображений становится необходимостью.

Ветеринария в помощь медицине

Наличие центра томографии в ЛИЯМ НГУ существенно расширяет возможности ветеринарии. Таких томографов нет в распоряжении ветеринарных клиник. Он позволяет проводить исследования на кошках, небольших собаках и кроликах, а также на крупных особях, по размерам тела соизмеримым с человеком. При этом не требуется никаких дополнительных настроек и режимов. В лаборатории работает очень профессиональный молодой коллектив. Это грамотные и добросовестные специалисты, которые в совершенстве владеют обращением с вверенной им высокочувствительной аппаратурой.

Научную и организаторскую деятельность Владимира Каныгина я оцениваю очень высоко. В возглавляемом им центре томографии в составе ЛИЯМ НГУ мы будем внедрять технологии искусственного интеллекта в проведение томографических исследований. В настоящее время идет разработка технологий. Помощь ИИ в этом остро необходима для большей эффективности, поскольку задачи перед сотрудниками лаборатории стоят прежде всего научные — проведение доклинических исследований терапевтических технологий и лекарственных препаратов на крупных животных. Наука от этого обогатится, в том числе ветеринарная, причем по нескольким направлениям — от практической ветеринарии, которая направлена на постановку диагноза и проведение лечения, до фармацевтики, где предусмотрены испытания новых препаратов с помощью рентгеноконтрастных препаратов. Однако полученные на компьютерном томографе данные требуют обработки высококвалифицированными специалистами. Объем этих данных велик – физически с обследования одного пациента (будь то человек или животное) бывает получено несколько сотен снимков. Специалист должен просмотреть и проанализировать каждый. На это может уйти целый рабочий день. Не говоря о том, что во время выполнения рутинных действий ослабевает концентрация внимания, и рентгенолог может пропустить какую-либо важную информацию или неверно ее истолковать. Нередко приходится возвращаться к одним и тем же снимкам несколько раз. Искусственный интеллект поможет решить эту проблему и ускорить процесс анализа и интерпретации томограмм. Для этого необходимо сформировать все необходимые блоки программы. Сейчас эта работа уже начата. Сначала будут решаться малые задачи. Потом мы соберем их в единый комплекс решений, который станет мощным «помощником врача-ветеринара». И, что важно, работать он сможет и на расстоянии, если на месте не окажется необходимого специалиста. Современные цифровые каналы позволяют пересылать большие объемы данных, в том числе пакеты томографических изображений. При необходимости искусственный интеллект сможет обрабатывать их уже в процессе передачи.

Развитие ИИ – неизбежность

— В настоящее время аспирант Физического факультета НГУ Руслан Тюстин занимается разработкой алгоритмов анализа изображений у животных и созданием программ, помогающих ветеринарным врачам в осуществлении их деятельности, в том числе в проведении визуальной диагностики томографических снимков. Уже получены результаты в области сегментации — выделения контуров органов на снимках, работа в данном направлении продолжается. В будущем он планирует создавать модели и программы, которые позволят классифицировать опухоли и помогать врачу определять виды патологических состояний.

Для начала была поставлена простая задача – на томографических снимках вычленить изображения костной системы. Возможно, далее перейдем к разработке алгоритмов, анализирующих состояние костной системы, потому что травмы позвоночника довольно часто не вызывают у животных болевых ощущений, в отличие от людей, которые являются прямоходящими, но без оперативного вмешательства в ряде случаев могут привести к непоправимым последствиям, тогда как вовремя проведенная нейрохирургическая операция может позволить животному полностью восстановиться. Следующая задача будет посложнее – выделить легочную ткань. Во время пандемии ковида искусственный интеллект по анализу легочной ткани шагнул далеко вперед, и этот опыт необходимо использовать и в нашей сфере. Далее будет поставлена задача научить искусственный интеллект выделять органы брюшной полости и анализировать их состояние. Начать решено с печени, так как она у кошек и собак страдает чаще всего. 

Развитие искусственного интеллекта – это неизбежность, и сейчас мы уже не рассматриваем его как отдельное направление рентгенологии. Это единый комплекс, впрочем, как и в других областях медицины. Врачи – и терапевты, и рентгенологи, и хирурги, - сетуют, что заполнение и оформление необходимой медицинской документации отнимает у них слишком много времени, и данную проблему надо как-то решать. Поток информации в медицине в последние годы многократно увеличился. Например, значительно выросло количество анализов и обследований, которые необходимо сдать и пройти как для назначения амбулаторного лечения, так и для госпитализации. Чтобы правильно их оценивать, необходимы глубокие знания в области биохимии и метаболомики. Нужно не просто посмотреть, соответствуют анализы норме или нет в отдельности, а увязать их результаты друг с другом. А потом сопоставить их с данными, полученными посредством различных видов обследования. Всеми необходимыми для этого знаниями обладает далеко не каждый врач. Зато искусственный интеллект справился бы с этой задачей без каких-либо затруднений при условии, если будет создан более крупный блок, обученный на единой базе данных, содержащей все необходимые данные для выполнения данных задач.  

31 декабря 2014 года приказом Федерального агентства научных организаций (ФАНО) России была утверждена реорганизация Института цитологии и генетики СО РАН и Сибирского научно исследовательского института растениеводства и селекции путем присоединения второго института к первому и образования ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики СО РАН».

Это была новая для российской науки организационная форма, которая возникла в ходе реформирования Российской Академии наук. ИЦиГ СО РАН стал первым ФИЦ, организованным в восточной части страны. Впоследствии было образовано еще немало подобных исследовательских центров, в ряде случаев подходы к их созданию вызывали критику со стороны научного сообщества.

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики СО РАН, напротив, стал одним из удачных примеров подобной реорганизации. Одна из главных причин – в состав нового центра вошли институты, которые и до того имели положительный опыт сотрудничества в рамках различных научно-исследовательских проектов.

А само создание ФИЦ укладывалось в рамки стратегии развития ИЦиГ СО РАН «Генетические технологии», разработанной в 2014 году под руководством академика РАН Николая Александровича Колчанова (тогда директора института, ныне – научного руководителя ИЦиГ СО РАН). В ней было прописано, что ИЦиГ СО РАН должен работать во всех отраслях, связанных с генетикой: это генетика человека, сельскохозяйственная, животных, микроорганизмов и т.д., большое внимание должно было уделяться проектам полного цикла – от фундаментальных исследований до прикладных разработок.

На первом этапе произошло объединение ИЦиГ СО РАН с СибНИИРС, между которыми еще с советских времен существовала отлаженная система взаимодействия, в рамках которого было создано свыше 40 сортов с/х культур. В 1990-е годы эта работа (не по вине ученых) свернулась. Объединение в рамках центра снова открыло возможность выполнения исследовательских проектов полного цикла. Первые результаты стали видны уже в следующем году, когда ФИЦ «ИЦиГ СО РАН» стал одним из организаторов и ведущих участников Федеральной научно-технической программы по развитию сельского хозяйства на 2017-2025 гг., а Н.А. Колчанов вошел в состав Совета по реализации этой Программы (Указ Президента РФ № 350).

Затем, в 2016 году было принято решение о вхождении в состав ФИЦ двух научных организаций медицинского направления – Научно-исследовательского института клинической и экспериментальной лимфологии и Научно-исследовательского института терапии и профилактической медицины.

Сегодня ФИЦ «Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук» – это полторы тысячи сотрудников, объединенных в 139 структурных подразделений, с общим бюджетом свыше двух миллиардов рублей. В системе Российской академии наук это самое крупное многопрофильное научное учреждение, занимающееся генетическими исследованиями.

В год первого юбилея Федерального исследовательского центра мы еще не раз вернемся к разным страницам его истории (как самого центра, так и институтов, вошедших в его состав). Сейчас же поздравляем всех сотрудников и прилагаем приказ ФАНО России, с которого и начался процесс реорганизации.