Ученые Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН и Новосибирского института органической химии им. Н. Н. Ворожцова СО РАН синтезировали неорганические соединения, в которых может происходить фотоперенос протона. Им удалось создать умные люминофоры с двумя полосами люминесценции. Исследования опубликованы в международных журналах Dalton Transactions и Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 

«Нам было интересно, сможем ли мы осуществить реакцию фотопереноса протона в соединениях, которые могут быть отнесены к классу неорганических (содержат ион металла), так как большинство соединений, способных демонстрировать фотоперенос протона, — органические. Многие из них имеют низкий квантовый выход люминесценции, поддаются влиянию процессов, снижающих ее эффективность. Оказалось, что координация ионов металлов к лигандам (молекулам, которые могут образовывать связи с ионами металлов) способна решить эту проблему, повысить квантовые выходы люминесценции. Такое взаимодействие органической молекулы и ионов металла приводит к образованию соединений, называемых комплексными. Но есть сложность: если органическое соединение, способное проявлять фотоперенос протона, взаимодействует с ионом металла, он вытесняет подвижный протон и становится на его место. Нашей задачей было попробовать синтезировать такие комплексные соединения, которые были бы способны проявлять фотоперенос протона. Первый шаг в решении этой задачи — создать органические молекулы, в которых были бы группы, взаимодействующие с ионами металлов, тогда ионы металла не будут вытеснять подвижный протон», — рассказывает руководитель проекта, ведущий научный сотрудник Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН доктор химических наук Марк Борисович Бушуев.

Процессы переноса протона распространены в природе. Они включают, например, всем известные реакции между кислотами и основаниями. Исследователи изучают процессы переноса протона, происходящие не между разными молекулами, а в пределах одной, где одна часть молекулы принимает протон (акцептор), а другая отдает (донор). Взаимодействие между этими частями называется водородной связью. Протон может находиться в протонодонорной части молекулы, а может переходить к протоноакцепторной. Когда молекулы поглощают квант света, происходит перераспределение электронной плотности, протон это чувствует и переходит на протоноакцепторную часть молекулы. Этот процесс можно назвать фотоиндуцированный перенос протона или внутримолекулярный перенос протона в возбужденном состоянии (ESIPT, excited state intramolecular proton transfer). 

«Благодаря тому, что у нас две формы молекулы, люминесценция может проявляться в разных областях спектра. Например, одна в зеленой, другая в голубой. Когда протон находится у протонодонорной части молекулы — это нормальная форма, когда у протоноакцепторной — таутомерная. В этом отличие умных люминофоров от классических. Последние существуют только в одной форме, в них нет такого подвижного протона, поэтому они проявляют лишь одну полосу люминесценции», — комментирует младший научный сотрудник Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН Никита Александрович Шеховцов.

Соединения с фотопереносом протона относятся к классу умных люминофоров и отличаются от классических, проявляют другие свойства. Люминесценция таких люминофоров зависит от разных внешних воздействий, например, температуры. При комнатной температуре свечение может находиться в одной области спектра, а при температуре жидкого азота (77 К) вещество может резко поменять положение полосы эмиссии и светиться по-другому. Также ученые обнаружили зависимость эмиссии от энергии возбуждающего света, это очень редкое свойство. Когда они возбуждают молекулу различными видами волн (квантами света с разной длиной волны), цвет эмиссии начинает меняться.

«Умные люминофоры могут использоваться для изготовления органических светоизлучающих диодов нового поколения OLED. Они есть, например, в дисплеях современных телевизоров. Большинство из них основано на классических люминофорах с одной полосой эмиссии люминесценции. Наши соединения могут применяться для изготовления новых диодов, которые имеют две полосы эмиссии. Когда есть две полосы, появляется возможность переходить к новым цветовым диапазоном, получать качественное белое свечение. Полученные нами соединения были бы хорошими отечественными аналогами полупроводников зарубежных производителей. Еще один вариант применения — биовизуализация живых клеток. В данном случае возбуждение молекул люминофора, введенных в клетку, позволяет видеть определенное свечение живых или раковых клеток», — рассказывает Никита Шеховцов.

Умные люминофоры можно получить разными способами, и создание предпосылок для фотопереноса протона в молекуле — один из них. Самое важное при дизайне молекул, которые могли бы демонстрировать фотоперенос протона, — сформировать специальный сайт (место), где протон сможет переходить от протонодонорной части к протоноакцепторной.

Для исследования синтезированных веществ ученые применяют как экспериментальные, так и теоретические методы. Сначала они проводят эксперимент, регистрируют спектр эмиссии, а уже после делают квантовохимические расчеты. Основное свойство, люминесценцию, а также ее характеристики (времена жизни возбужденных состояний, квантовый выход) измеряют с помощью приборов. Чтобы понять, за счет каких электронных переходов в молекуле происходит свечение и установить механизмы люминесценции, проводят квантовохимические расчеты. По результатам эксперимента и расчетов ученые делают выводы, что нужно ввести в молекулу, чтобы повысить квантовый выход эмиссии, какие части молекулы необходимо модифицировать. 

«В итоге участникам нашего проекта удалось синтезировать серию соединений на основе имидазола и пиримидина. Наш коллектив синтезировал как сами лиганды, так и комплексные соединения цинка с этими лигандами. Изучили их люминесценцию и установили, как координация иона металла влияет на положение полосы люминесценции. Также мы смогли понять, как меняется люминесценция при переходе от твердого состояния к раствору, и объяснили это с помощью методов квантовой химии. Помимо этого оказалось, что в некоторых наших соединениях нарушается правило Каши, а это одно из фундаментальных правил фотофизики, которое не соблюдается в редких случаях. Правило простое: у молекулы есть основное состояние (S0), а есть возбужденные (Sn, n = 1, 2, 3, …), и в большинстве молекул люминесценция происходит с самого нижнего возбужденного состояния S1 в S0. В наших же соединениях люминесценция проходит из второго возбужденного состояния S2 в S0. Исследование электронного строения этих молекул методами квантовой химии позволило нам установить причины, ответственные за такую нетипичную люминесценцию», — делится Никита Шеховцов.

Дальше исследователи планируют совершенствовать дизайн соединений, проявляющих фотоперенос протона: сначала рассчитывать молекулы методами квантовой химии, выбирать наиболее эффективные и синтезировать те, которые могут потенциально обладать хорошими фотофизическими свойствами.

Полина Щербакова

Фото предоставлено исследователями
 

Наверное, многие и нас помнят прошлогоднее заявление главы Еврокомиссии Урсулы фон дер Ляйен о том, будто в России принудительно изымают чипы из микроволновок и стиральных машин, чтобы установить их на крылатые ракеты. Дескать, благодаря санкциям российский ВПК лишился доступа к современной микроэлектронике, и теперь образовавшуюся брешь пытаются заткнуть вот таким вот «тоталитарным» способом.

Заявление, конечно же, анекдотическое. И все же подобное восприятие нашей страны возникло не просто так. Как говорится, дыма без огня не бывает. Микроэлектроника и в самом деле является нашим слабым местом. Причем, это досадное обстоятельство признается теми, кто так или иначе связан с высокими технологиями. Например, представитель «Ростеха» Виктор Славянцев, выступая на одной из панельных сессий Международного технологического форума «Технопром-2023», прямо обозначил неприглядную ситуацию с финансированием разработок в области критически важных технологий. Он обратил внимание на один досадный «перекос» в плане показателей развития. Так, по уровню ВВП Россия вышла на шестое место, тогда как по затратам на научно-технологическое развитие мы находимся на восемнадцатом месте. А без адекватных инвестиций в данный сектор говорить о технологическом суверенитете (а тем более – технологическом лидерстве) бессмысленно. Наглядный пример тому – ситуация с радиофотоникой. Несмотря на то, что радиофотоника была объявлена одной из приоритетных областей исследований, за последние десять лет по количеству публикаций и производственных заявок наша страна существенно отстает от Китая (примерно в 20 раз!). 

В общем, технологическое отставание нашей страны от наших конкурентов и прямых соперников вполне очевидно. Удивляться тому не приходится, если учесть, что по объемам расходов на НИОКР Россия уступает тому же Китаю в 12 раз и США – в 15 раз! По словам Виктора Славянцева, в России показатель расходов на НИОКР (относительно ВВП) деградирует уже три десятилетия, хотя в реальном выражении (благодаря фактическому росту ВВП) эти объемы за последние двадцать лет выросли. Если проводить сравнение с Советским Союзом, то оно опять не в нашу пользу, поскольку данный показатель в СССР был выше нынешнего.

Однако проблема, считает Виктор Славянцев, упирается не только в проблему финансирования. Решающую роль в обеспечении научно-технологического развития играет объективный прогноз этого самого развития, благодаря чему происходит формирование опережающих научно-технологических заделов. Составление такого прогноза почему-то до сих пор не входит в круг первоочередных задач для представителей руководящих органов. И этот досадный пробел необходимо срочно устранять. Если говорить о развитии микроэлектроники, то ее такой прогноз касается не в последнюю очередь, поскольку на данном этапе мы находимся как раз накануне серьезного технологического прорыва в указанной отрасли.

На этот момент обратил внимание директор Института физики полупроводников имени А. В. Ржанова СО РАН Александр Латышев, выступая на круглом столе «От создания материалов до новых элементов Периодической таблицы», состоявшегося на площадке «Технопрома-2023». В целом его выступление было достаточно оптимистичным, несмотря на признание определенных проблем в отечественной микроэлектронике. По большому счету, наша страна обладает достаточно серьезным интеллектуальным потенциалом для развития этой отрасли. И справедливости ради надо сказать, что у руководства страны есть понимание относительно необходимой поддержки соответствующих фундаментальных исследований. Такая поддержка в определенных объемах осуществляется.

Как сказал Александр Латышев, не так давно в нашей стране был инициирован крупный проект мирового уровня с весьма хорошим финансированием, в реализацию которого были вовлечены сразу несколько серьезных научных и научно-образовательных организаций страны. А именно: Институт физики полупроводников СО РАН, Институт физики микроструктур РАН (г. Нижний Новгород), Институт физики металлов УрО РАН (г. Екатеринбург), Санкт-Петербургский государственный университет и Новосибирский государственный университет. В роли головной организации как раз выступал ИФП СО РАН.

По словам Александра Латышева, данный проект решал фундаментальные задачи по поиску новых материалов и изучению новых квантовых эффектов в конденсированных системах. Работа касалась развития технологий создания квантовых материалов и реализации электронно-компонентной базы на новых физических принципах для посткремниевой электроники. Последний момент, касающийся посткремниевой электроники, имеет здесь принципиальное значение. Речь идет, отметил Александр Латышев, о фундаментальных основах микроэлектроники будущего. Это тот пласт исследования, который вошел в научные публикации в специализированных международных научных журналах. Неспециалисту разобраться во всех этих формулах, графиках и схемах не представляется возможным. Но этими формулами работа не исчерпывается. Были получены и вполне конкретные результаты, имеющие практическое значение.

Один из таких результатов был представлен в прошлом году на общем собрании Российской академии наук и получил высокую оценку. Речь идет о разработке новых спин-детекторов для фотоэмиссии с угловым разрешением. Данная разработка позволяет проводить исследование электронной структуры и спиновой текстуры новых квантовых материалов. «Уже сейчас, - пояснил Александр Латышев, - этот детектор нашел свое применение. Он будет использоваться на одной из станций синхротрона СКИФ, строящегося под Новосибирском». И что самое важное для нашей темы, этот детектор будет использоваться вместо импортного детектора, который -  после введения санкций – нам поставлять отказываются.  Причем наш детектор, уверяет Александр Латышев, гораздо более эффективный и более дешевый, чем предыдущий.

Помимо этого, были разработаны новые гетероструктуры для СВЧ-транзисторов. В данном случае речь идет о полуфабрикате – специальном материале, необходимом для создания собственной СВЧ-электроники. Все это может использоваться в беспроводных соединениях, в современных системах связи, в локации и т.д. Оптимизированные гетероструктуры уже переданы индустриальному партнеру в Томске для изготовления монолитных интегральных схем. Когда будет проведен весь цикл испытаний, мы уже увидим конечный результат проделанной работы. Причем важно подчеркнуть, что данная разработка, по словам Александра Латышева, осуществлялась при выполнении фундаментального проекта.

Еще один показательный пример – это создание мощных фотодиодов СВЧ диапазона, которые в настоящее время весьма востребованы в высокотехнологичном производстве. Как уточнил Александр Латышев, разработчики создали целую линейку таких фотодиодов. Они достаточно эффективно работают и переданы для дальнейшего использования в промышленности и науке. Не исключено, что в ближайшее время заказ на изготовление данных изделий значительно вырастет.

Мы не будем здесь перечислять все новейшие разработки ИФП СО РАН, поскольку их достаточно много и они, на удивление, весьма успешно претворяются в жизнь. Важность приведенных примеров в том, что они наглядно отражают наш интеллектуальный потенциал применительно к такой критически важной отрасли, как микроэлектроника. По большому счету это означает, что Россия в состоянии преодолеть здесь все слабые места и осуществить на текущем этапе необходимое импортазамещение. А если учесть характер фундаментальных исследований, то мы можем с полной уверенностью говорить о заделах на будущее, которые – ни много, ни мало – создают предпосылки для нашего технологического лидерства в указанной сфере.

Николай Нестеров

Второй международный конгресс CRISPR-2023 пройдет 11–13 сентября в Новосибирске. В нем примут участие более 250 ученых из 11 стран. Это единственный научный форум, который будет посвящен применению в России технологии CRISPR/Cas9, позволяющей вносить изменения в геном высших организмов, в том числе человека, сообщили организаторы.

Участники обсудят, как редактирование генома можно использовать в изучении механизмов социально значимых болезней, таких как онкологические и сердечно-сосудистые заболевания, а также оценят существующие возможности использования этих технологий для исправления опасных мутаций в ДНК.

Как отметил председатель оргкомитета конгресса, профессор Сурен Закиян, за последние 20–30 лет в области молекулярной и клеточной биологии произошли по-настоящему революционные перемены.

«Для нас это стало вызовом, мы его приняли и организуем этот конгресс как площадку, где ведущие ученые обсудят научные достижения последних лет», – добавил профессор.

По его словам, в программе мероприятия много докладов молодых ученых по разным научным направлениям, связанным с редактированием генома.

Отдельные секции будут посвящены проблемам и решениям, связанным с применением искусственного интеллекта и биоинформатики в обработке геномных данных, созданию новых лекарств и технологий тканевой инженерии как перспективного направления протезирования. Еще одна тема – использование редактирования генома в селекции новых сортов сельскохозяйственных культур.

Одним из главных организаторов конгресса выступает Институт цитологии и генетики СО РАН. Его директор, академик РАН Алексей Кочетов напомнил, что институт входит в состав Курчатовского геномного центра мирового уровня и активно занимается разработкой генетических технологий для сельского хозяйства, медицины и биотехнологической промышленности.

«У нас работает много ведущих в своих областях ученых-исследователей, мы располагаем мощной и уникальной научной инфраструктурой», – отметил он.

В частности, по его словам, на базе ИЦиГ СО РАН работает один из основных центров страны по созданию и разведению лабораторных животных для фармакологических исследований.

«Вполне естественно, что вопросы, связанные с применением технологии редактирования генома, здесь активно рассматриваются», – подытожил он.

За несколько лет определения «умный город» как и «умные технологии» вместе с «интернетом вещей» успели превратиться из терминов футуристических прогнозов в элементы повседневной реальности. Мало кого удивишь голосовыми помощниками, роботами-пылесосами или электронными сервисами «Госуслуг» и оплатой «коммуналки» со смартфона. Но вместе с тем меняется и содержание этих терминов, понимание того, как надо строить «умные города», чтобы жить в них было комфортно. На эту тему мы поговорили с директором Центра по взаимодействию с органами власти и индустриальными партнерами НГУ Александром Люлько, чья статья про развитие концепции «умных городов» была опубликована в свежем номере журнала «ЭКО».

– В своей статье Вы говорите об эволюции «умных городов». Что меняется?

– Поскольку термин «умный город» придуман в IT-среде, то поначалу он определялся как город, который максимально эффективно использует информационные и телекоммуникационные технологии и интернет вещей для управления своей инфраструктурой. Но, по мере реализации этой концепции на практике, она значительно расширилась, сегодня она подразумевает использование не только информационных, но и многих других современных технологий. Но цель осталась прежней – эффективно управлять городской инфраструктурой, обеспечивая высокое качество жизни горожан и развитие местной экономики.

– А вообще сейчас есть единое определение «умного города» или это вопрос дискуссионный?

– В литературе есть пять концепций, три исходят из того, кто является главной движущей силой процесса, еще две расширяют концепцию «умного города» до масштабов страны, общества в целом. Развитие этих концепций также отражает эволюцию самого понятия «умный город».

– Можете кратко охарактеризовать эти концепции?

– Первые проекты «умных городов» были предложены IT-гигантами – IBM, Microsoft, Cisco и другими. Их идея заключалась в строительстве насыщенного технологиями города с чистого листа. Так сформировался первый подход: «умный город» как технологический проект. Наиболее известным примером такого проекта стал южнокорейский город Согдо, а если мы говорим о России – это казанский Иннополис. Эти и другие подобные им города строились как некая «витрина» передовых информационных технологий, и они ими весьма насыщены.

Но и Согдо, и Иннополис столкнулись с проблемой привлечения жителей – оба они по разным оценкам заселены менее, чем наполовину, а то и меньше. Оказалось, что далеко не всем нравится жить в «витрине», пусть даже высокотехнологичной. Например, развитая система видеонаблюдения, важная для эффективного управления инфраструктурой и обеспечения высокого уровня безопасности, попутно практически уничтожила такое понятие как «частная жизнь». А это многим людям не нравиться.

И со временем стал набирать популярность второй подход, который опирается на модернизацию существующих городов и рассматривает «умный город» как административный проект.

– В чем его отличие?

– Его сторонники исходят из того, что внедрение «умных технологий» будет осуществляться сверху, как административное решение. Главная цель при таком подходе – улучшение систем управления городом, обеспечение безопасности и качества жизни его обитателей. Технологии при этом играют важную, но все же прикладную, вспомогательную роль. И, как показала практика в Сингапуре, Пекине, Шанхае и ряде других городов, это было довольно удачное решение.

– Но, видимо, не самое оптимальное, раз возникли другие концепции?

– При всех впечатляющих положительных достижениях этих городов они имеют общую особенность, которую многие считают их главным недостатком. Это тотальный контроль за поведением граждан и ограничение их частной жизни. Особенно сильный толчок в развитии технологий такого контроля произошел во время пандемии COVID-19. Но надо понимать, что акцент на таких системах сформировался до пандемии, можно сказать, он был заложен в философию подхода изначально. В том же Китае, где он популярен, действует «Система социального рейтинга», в рамках которой доступ к госуслугам, кредитам, карьерные возможности и многое другое прямо зависят от рейтинга гражданина. А тот в свою очередь формируется на основе оценок его поступков в повседневной жизни, что подразумевает массовый сбор информации о жизни людей. И технологии китайских «умных городов» включены в этот процесс. И это позволяет критикам такого подхода говорить о перспективах построения «электронного концлагеря», в котором «Большой брат все видит».

– Альтернатива была предложена в форме третьей концепции?

– Скорее не альтернатива, а решение. Третья концепция понимает «умный город» как гражданское соуправление и предполагает участие общественности в решении вопросов внедрения технологий. Наиболее успешно она развивается в тех странах, где сильны традиции местного самоуправления, где гражданам свойственно по наиболее важным вопросам проводить референдумы.

Одним из наиболее успешных примеров реализации такого пути считают Барселону, где в 2015 году на выборах мэра победила Ада Колау. Некоторые описывают ее кампанию как ответ неолиберальным урбанистам, продвигающим свою технократическую версию умного города. Под ее руководством были введены законы, обеспечивающие гражданам постоянный контроль над личными данными и гарантирующие, что внедрение современных технологий будет способствовать гражданскому участию. Сейчас в городе активно работает онлайн-платформа Decidim Barcelona для участия граждан в принятии решений.

Характерной особенностью «умных городов», работающих в рамках этой концепции является повышенное внимание к обучению пожилых людей, чтобы превратить и эту часть населения, чаще всего осторожно воспринимающую инновации, в активных пользователей современных технологий (телемедицины, интернета вещей, различных сервисов доставки на дом необходимых товаров, дистанционной оплаты услуг и т.д.).

– Но, наверное, и у этой концепции есть свои слабые места?

– Безусловно. И как это часто бывает, недостатки являются продолжением достоинств. Общественный контроль нередко замедляет процесс внедрения новшеств. Кроме того, такой способ принятия решений дает возможность влиятельным лоббистским структурам в угоду своим узкокорыстным интересам блокировать внедрение передовых технологий. Так произошло, например, в Новосибирске, когда несколько лет назад достаточно активная ассоциация киоскеров, заинтересованная в беспорядочной уличной торговле, заблокировала внедрение «умных остановок» и фактически остановила ход программы «Умный город».

Да и сама процедура интернет-голосования в настоящее время из-за проблем безопасности часто вызывает недоверие граждан, так как не позволяет визуально контролировать его ход и результаты. Опять же приведу пример из жизни нашего города: попытки выбрать животное-символ Новосибирска как столицы молодежного чемпионата мира по хоккею путем интернет-голосования дважды провалились как раз из-за обвинений в «накрутке голосов». И неизвестно, сколько было бы еще неудачных «дублей», если бы чемпионат просто не отменили по известным причинам.

Но несмотря на все это, большинство специалистов считает более прогрессивным и соответствующим нуждам людей именно концепцию «Умный город 3.0». Поэтому в этом году существенно изменилась методология оценки мирового рейтинга «умных городов». В число основных критериев вошли показатели, отражающие восприятие жителями технологий и то, насколько эти технологии решают существующие проблемы.

– Вы говорили, что есть еще два подхода. Расскажите о них.

– Совершенно очевидно, что внедрение «умных технологий» не может быть ограничено отдельными городами. Они становятся стандартами для любого городского хозяйства, ряд из них активно проникает в сельскую местность. Поэтому в перспективе можно говорить не только об «умном городе», но и об «умном государстве», и далее об «умной нации». Эту концепцию сейчас активно продвигают в Сингапуре, что в принципе естественно: на модели города-государства реализовать ее намного проще. Но думаю в дальнейшем положительный опыт Сингапура попытаются масштабировать и более крупные страны.

И раз уж мы заговорили о будущем развитии «умных городов», то надо упомянуть концепцию «суперумного общества», которая подразумевает более широкое вовлечение технологий искусственного интеллекта (ИИ) в управление городской инфраструктурой. Более того, мы вплотную приблизились к созданию киберфизических систем, позволяющих осуществлять интеграцию машины и человека. Искусственный интеллект в самое ближайшее время станет таким же естественным помощником людей, как, скажем, авторучка или смартфон.

– Вы говорите про общемировые тенденции, а насколько «продвинута» в этом плане наша страна?

– В России концепция «умных городов» на государственном уровне стала развиваться после принятия 4 марта 2019 года Минстроем РФ Стандарта «умного города», где определялись основные направления развития «умных технологий». Были определены города-пилоты, в которых, предполагалось, будет развиваться концепция «умный город».

Сначала речь шла о выделении им государственной поддержки, однако потом было объявлено, что стоит рассчитывать только на собственные средства. В результате реально активно внедряют «умные технологии» города, имеющие либо значительные собственные финансовые ресурсы, это прежде всего Москва и Санкт- Петербург и столицы богатых национальных республик – Казань (Татарстан) и Уфа (Башкортостан), либо поддержку крупных корпораций, это Нижний Новгород, в развитие которого финансово вкладывается ГК «Росатом», и нефтегазовые столицы – Тюмень и Ханты-Мансийск. Эти города занимают лидирующие места в рейтинге «умных городов» России. Наибольших результатов на этом пути достигла Москва, другие города фактически повторяют ее путь, заметно отставая при этом как в темпах, так и в масштабах внедрения «умных технологий».

Хочу отметить, что при формировании списка критериев «умного города» (а в 2022 году их число расширили), наше государство взяло за основу концепцию «Умный город 3.0», то есть курс на вовлечение всех граждан в процесс развития городской среды и это очень положительный момент. Например, в Москве действует платформа «Активный гражданин», которая позволяет жителям Москвы осуществлять оперативную связь с представителями исполнительных органов власти, формулировать свои предложения и инициативы. На этом портале зарегистрировано свыше 5,7 млн человек, проведено более пяти тысяч голосований по актуальным вопросам управления городом.

В то же время есть и отличия с пониманием «умного города», сложившемся на Западе, где тоже, в отличие от Азии, делают упор на третий подход. В России под этим термином понимается прежде всего цифровизация городского хозяйства. Это отражено даже в названии базового документа Стандарта «умного города», принятого Минстроем РФ. В европейских городах «умный город» – более широкое понятие, включающее в себя внедрение не только цифровых, но и других технологий, улучшающих качество жизни людей. Есть различие в оценках результатов: Минстрой интересуют только количественные показатели цифровизации, а в Европе рассматривают главным образом влияние «умных технологий» на жизнь людей и отношение к ним граждан. Думаю, нам стоило бы более внимательно изучить европейский опыт в этом плане, так как он более отвечает сути концепции «Умный город 3.0», курс на которую взяли и в нашей стране.

Если же вновь вернуться к вопросу о том, как «умные города» будут эволюционировать дальше, человечество довольно быстро продвигается к построению того самого «суперумного общества». Мы подошли к рубежу, когда многими процессами жизни людей, включая критическую инфраструктуру, начинает управлять не только государство в лице своих органов или корпорация, действия которой ограничены соответствующими законодательными актами, а искусственный интеллект, для которого вообще никакие законы не писаны и неприменимы. Нам предстоит решить, пойдем ли мы дальше к светлому будущему, где ИИ будет лишь добрым помощником человека, или к «цифровому концлагерю», неподконтрольному ни обществу, ни государствам. Этот выбор нам предстоит сделать.

Георгий Батухтин

Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) совместно со специалистами ФАУ «СибНИА им. С. А. Чаплыгина» и Института нефтегазовой геологии и геофизики имени А. А. Трофимука СО РАН (ИНГГ СО РАН) создали измерительный стенд для проверки точности и стабильности гирдеров – несущих конструкций, на которых будет установлена магнитная система накопительного кольца синхротрона Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ»). От характеристик гирдеров во многом зависят различные параметры пучка в установке, в том числе его эмиттанс – параметр, который определяет уровень яркости синхротронного излучения (СИ), а значит и качество исследований пользователей ЦКП «СКИФ».

Одна из основных характеристик ЦКП «СКИФ», которая и относит данный источник СИ к установкам класса мегайсайенс и поколению «4+» – его беспрецедентно малый эмиттанс (около 73 пм·рад). Этот параметр определяет уровень яркости СИ, а значит и исследовательских возможностей ЦКП «СКИФ». Значение эмиттанса формируется с помощью магнитной структуры основного кольца ускорительного комплекса, которая разрабатывается и производится в ИЯФ СО РАН.

Основное ускорительное кольцо синхротрона СКИФ имеет кольцевую вакуумную камеру периметром 476 метров. Внутри нее почти со скоростью света будет вращаться пучок заряженных частиц и «раздавать» пользователям СИ для исследований в области структурной вирусологии, кристаллографии белков, материаловедения многих других. Благодаря параметрам излучения на СКИФ станет возможным изучать структуру объектов с нанометровым разрешением.

Одна из немаловажных конструкций, которые будут использоваться при сборке основного кольца синхротрона – это гирдеры. На этих точных и стабильных подставках длиной от 3 до 4,5 метров и весом около 5 тонн будут выставляться все магнитные элементы ускорительного кольца. На 114 гирдерах установят более 1000 магнитных элементов – фокусирующих и поворачивающих магнитов.

«Для того чтобы получить заявленные параметры пучка – около 73 пм·рад – все элементы по орбите ускорительного кольца нужно выставить с очень высокой точностью, – рассказывает старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН Григорий Баранов. – Ошибка выставки магнитов относительно этой орбиты порядка 30 микрон. Выставка должна быть суперточной, практически близкой к физическому пределу. Также стоит отметить, что ускорители заряженных частиц в силу своих параметров очень чувствительны к любым возмущениям внешней среды. Из-за того, что размер пучка в ускорителе совсем маленький, то есть частицы в пучке сильно сконцентрированы, любые возмущения почвы сказываются на нем. Например, где-то проедет поезд и раскачает грунт, вибрация вызовет колебания в несколько миллиардов раз меньше метра, но это может существенно изменить параметры пучка. И гирдеры нам помогут не только быстрее выставить всю магнитную структуру, потому что на одну подставку может быть установлено несколько магнитов, но и сделать это более качественно – они помогут добиться необходимой точности выставки и защитят от естественного и техногенного вибрационного фона».

Гирдеры основного кольца синхротрона СКИФ сами по себе являются технически сложной конструкцией. Чтобы они выполняли все свои функции, при их разработке нужно учесть очень многие детали, в том числе сам материал, из которого они будут сделаны. Прототип гирдера для синхротрона был создан специалистами СибНИА совместно с ООО «Авиареставрация» и ООО «Вильде Механикс».

«После предварительной проработки нескольких вариантов конструкций и материалов выбор был остановлен на схеме, представляющей собой две параллельные силовые балки, соединённые перемычками. Опоры гирдера позволяют регулировать его положение в вертикальной и горизонтальной плоскости с требуемой точностью. Конструкция выполнена из алюминиевого сплава», – рассказывает ведущий научный сотрудник отделения динамической прочности летательных аппаратов СибНИА Егор Жуков.

Следующая задача специалистов была в том, чтобы создать измерительный стенд, на котором будут измеряться как геометрические параметры гирдера, так и основная характеристика конструкции, а именно резонансная частота.

«Около нас и предметов, нас окружающих, в общем вокруг любой механической системы, постоянно появляются колебания или вибрации естественного и техногенного фона, – поясняет Григорий Баранов. – Естественные колебания – это ветер, капли дождя, а техногенные вибрации – это проезжающий поезд, машины или рок-концерт неподалеку. Когда колебания доходят до какой-то механической системы, вот, например, до этого стола, они передаются ей, и предмет начинает вибрировать. А когда эти вибрации доходят до резонансной частоты или собственной частоты предмета, колебания сразу же кратно усиливаются, и вся конструкция начинает болтаться. Конечно, такую болтанку невооруженным глазом не увидишь, и она не мешает работать человеку, сидящему за столом, но если мы говорим о такой тонко настроенной системе, как магнитная орбита синхротрона, и пучок в ней, то в этом случае нужно учитывать и поезд, идущий в двух километрах от кольца. Так вот элемент наукоемкости при разработке и производстве гирдеров состоит в оптимизации конструкции таким образом, чтобы ее резонансные частоты были как можно выше, чтобы они были более стойкими к приходящим вибрациям».

Измерительный стенд создан на основе оборудования СибНИА и ИНГГ СО РАН. Сейчас специалисты отрабатывают методики на прототипе гирдера. В будущем на данном измерительном стенде будут проводиться измерения резонансных частот всех 114 гирдеров основного кольца синхротрона «СКИФ».

«Частотный диапазон, который мы рассматриваем, включает колебания, регистрируемые в полосе от 1 до 200 Герц, – добавляет научный сотрудник ИНГГ СО РАН и старший научный сотрудник Передовой инженерной школы НГУ Петр Дергач. – Все высокоамплитудные колебания, находящиеся ниже – это уже сигналы от землетрясений, которые приходят на всю площадку практически одновременно. Более высокочастотные колебания быстро затухают в рыхлом приповерхностном слое и не доходят до объекта. Нас, прежде всего, интересуют локальные источники сейсмических шумов, такие как: проезжающие неподалеку грузовые автомобили, поезда, а также промышленные объекты – именно от них приходят волны определенных частот, которые, дойдя до гирдеров, могут усилиться и нарушить стабильность пучка заряженных частиц. Поэтому нам важно понимать, какие механические колебания передаются от бетонного основания к магнитному элементу и определить их источники. Экспериментальные сейсмометрические измерения ИНГГ СО РАН производятся с использованием бескабельной телеметрической сейсморегистрирующей системы «SCOUT», приобретенной из средств гранта на обновление приборной базы научно-исследовательских институтов СО РАН».

На измерительном стенде ИЯФ СО РАН реализованы две методики измерения, что позволит верифицировать полученные результаты и быть уверенными в том, что гирдеры отвечают всем требованиям, а значит и заявленные параметры пучка будут достигнуты.

«Методика модальных испытаний гирдера заключается в следующем, – рассказывает Егор Жуков. – На гирдер и его оборудование устанавливаются акселерометры в количестве, достаточном для однозначного определения резонансных (собственных) частот и форм колебаний. Также акселерометры устанавливаются на фундамент вблизи опор для определения коэффициентов передачи колебаний от внешних источников. Испытания проводятся при плавном изменении частоты внешнего гармонического воздействия в заданном диапазоне частот с постоянной амплитудой силы. Внешнее воздействие прикладывается к различным частям конструкции, а также фундаменту при помощи электродинамических вибровозбудителей. Количество точек возбуждения колебаний и направления действия сил определяются в процессе испытаний по условиям выделения того или иного тона колебаний».

В результате работ по испытаниям прототипа гирдера специалисты ИЯФ СО РАН, СибНИА и ИНГГ СО РАН выделили резонансы на частотах близких к значениям 10 и 20 Гц и рекомендуют учитывать возможную работу промышленных установок в ближайшем окружении синхротрона на этих частотах, так как амплитуда может повыситься до критических значений, и негативно повлиять на орбиту пучка электронов основного кольца ЦКП «СКИФ».

Пресс-служба Института ядерной физики СО РАН

Племена эпохи ранних кочевников, населявшие Сибирь, давно вызывают интерес ученых, и мы не раз рассказывали об исследованиях, которые ведут в этом направлении археологи, палеогенетики и т.д. Темой этого интервью стали предметы, найденные на территории Омской области в погребении, относящемся к саргатской культуре. Подробнее о результатах их изучения рассказывает наш постоянный эксперт, ведущий научный сотрудник Института археологии и этнографии СО РАН, д.и.н. Андрей Павлович Бородовский.

– Что такое «саргатская культура» и чем она интересна для науки?

– Археологические культуры, при всей их условности, отражают какие-то древние коллективы, или какие-то древние традиции, существовавшие на обширных территориях. И для ряда культур наблюдается некое территориальное своеобразие. Если говорить об эпохе раннего железа, ее еще называют «скифской эпохой» для территории Юго-западной Сибири, то ее своеобразие как раз и отражает саргатская культура. Она интересна тем, что занимала огромную территорию между Ишимом и средним Иртышом, а возможно, простиралась чуть ли не до берегов Оби. Напомню, что сам топоним «Сибирь» изначально имел более узкие границы, которые как раз совпадают с границами распространения саргатской культуры. А еще – эта культура существовала более тысячи лет. Так что, она фактически «лицо» Западной Сибири в эпоху скифского времени. Кроме того, есть версии, что в дальнейшем ряд современных сибирских этносов сформировался как раз на ее основе. В силу всего этого, можно сказать, что Сибирь выросла на фундаменте этой культуры и это делает ее изучение очень важным. В частности, сегодня очень актуально уточнение границ ее распространения, особенно юго-восточных, поскольку это не только определяет ее ареал, но и зону культурных контактов и связей.

– Недавно Вы выступили на международной конференции в Казахстане с докладом об одном из памятников этой культуры. Расскажите о нем подробнее.

– Это погребальный комплекс на правом берегу р. Иртыш у с. Гринского Черлакского района Омской области. В нем было найдено семь металлических предметов. Среди них две зооморфные бляхи с кошачьим хищником, два втульчатых наконечника стрел, кельт, поясной или колчанный крюк и костылек.

– Чем интересны эти находки?

– Во-первых, это один из наиболее южных памятников этой культуры, а я уже говорил, почему важно точно определить границы ее распространения. Во-вторых, здесь очень интересный набор предметов, особенно – парные бляхи с изображением некоего хищника семейства кошачьих. Ранее подобные бляхи находили лишь в виде одиночных экземпляров. Поэтому мы впервые можем не просто говорить о культурной привязке, но и реконструировать целое изделие.

Детальный анализ бляхи показал, что этот образ является заимствованным, а не собственным элементом для саргатской культуры, как считалось ранее. Очевидно, что он попал сюда с территории Средней Азии, этот вектор культурных связей подтверждается и другими данными, например, по керамике. 

Привлекает внимание объемная, повернутая в анфас голова хищника. Существует точка зрения, что это связано с воспроизведением магического взгляда хищника. Кстати, близкие образы кошачьих хищников соотносятся с древними иранскими представлениями – рудиментами культа Анахиты в Средней Азии. Вместе с тем, общий образ бляхи вполне укладывается в общую парадигму скифского «звериного стиля» искусства той поры. В этой связи интересно понять – какое именно животное стало прообразом для изображения, поскольку это изображение довольно специфично и встречается на территории Южной Сибири. Форма и размер ушей дают основание предположить, что это манул, как известно манулы и сейчас обитают на территории ряда среднеазиатских государств, и есть косвенные данные, что раньше они жили и на территории юга Западной Сибири, той ее части, где и находят подобные изображения.

– Насколько мне известно, по мере развития методов научного исследования, многие ранее сделанные находки подвергаются повторному изучению. Удается ли узнать таким путем что-то существенно новое?

– Действительно, спектр методов, применяемых современной археологией намного шире, чем в прошлые века. Очень многие из них связаны с развитием материаловедения. Так, предметы, о которых мы говорили, в частности, изучили методом элементного анализа с помощью мощного электронного микроскопа. Выяснилось, что одни сделаны из свинцово-оловянной бронзы, другие – из просто оловянной. Наиболее сложным составом сплава отличалась зооморфная бляха, в которой кроме медной основы оказались еще олово, мышьяк и свинец. Такое разнообразие сплавов металлических изделий явно обусловлено активными внешними связями и позволяет более точно определить хронологию их изготовления.

В целом же, как правило, новые методы не столько дают нам какую-то совершенно новую информацию о находках, сколько позволяют подтвердить или напротив, опровергнуть предположения относительно артефактов, которые были сделаны на более ранних этапах их исследования.

– Известно, что курганы на территории Сибири изучают довольно давно, а раньше и вовсе был целый крестьянский промысел по их разграблению. Как Вы считаете, много ли еще осталось неисследованных захоронений?

– Точного ответа никто не даст, поскольку сложно оценить и посчитать то, что еще не обнаружено исследователями. Очевидно, что на территории Западной Сибири в целом находилось и находится довольно много таких памятников (иначе, на рубеже 17-18 столетий не образовался бы тот самый курганный промысел). Но думаю, что порядка двух третей из них уже локализовано и в той или иной степени изучено. Хотелось бы добавить, что в даже, казалось бы, давно разграбленных захоронениях часто удается найти что-то интересное, артефакты, ускользнувшие от внимания тех, кто их раскапывал. Так что работы хватит еще не одному поколению археологов и нас ждет еще много интересных находок, добавляющих деталей в картину жизни населения Сибири скифской эпохи.

Сергей Исаев

С 22 по 25 августа 2023 года в Новосибирске проходит X Международный форум технологического развития «Технопром». В первый день мероприятия состоялось пленарное заседание «Приоритеты научно-технологического развития: отраслевые и региональные задачи, ответы на новые вызовы». На нем представители крупных производств, государственных органов и научно-технологических организаций обсудили, с чем столкнулась наша страна в вопросе инновационного развития и как справиться с этими проблемами.

«Страна развивается, меняется и Технопром»

С приветственным словом выступил полномочный представитель Президента Российской Федерации в Сибирском федеральном округе Анатолий Анатольевич Серышев. Он отметил, что необходимо сделать Россию технологически независимой. По его словам, главная задача Технопрома — найти решения региональных и отраслевых задач, которые помогут реализовать приоритеты технологического развития нашей страны.

Модератором пленарного заседания был Дмитрий Николаевич Чернышенко, заместитель Председателя Правительства Российской Федерации. Он напомнил, что в этом году Владимир Путин поручил обеспечить внедрение в практику новых прорывных разработок, которые улучшат жизнь людей. «Это возможно в триумвирате, который объединяет образование, науку и бизнес», — отметил он.

Особое внимание Чернышенко обратил на мегапроекты — приоритеты научно-технологического развития нашей страны. Всего таких программ 10. Среди них — совершенствование беспилотных авиационных систем, производство электронной и радиоэлектронной, станкоинструментальной продукции, локализация всего цикла производства некоторых лекарственных препаратов, наиболее востребованных медицинских изделий, средне- и высокооборотных двигателей, воздушных судов и многого другого. Чернышенко отметил, что создание средств производства — ахиллесова пята нашей страны, поэтому данному направлению уделяется особое внимание.

Более того, вузы должны включаться в реализацию мегапроектов: в первую очередь обеспечивать их высококвалифицированными кадрами. Для решения этой задачи был запущен федеральный проект «Передовые инженерные школы». Его главная задача — поднять качество инженерного образования на новый уровень. Таких школ уже 30, они расположены в 15 регионах. Общий объем финансирования проекта составил 10,1 миллиардов рублей, а принимают в нем участие более 150 индустриальных партнеров, которые в том числе должны будут трудоустроить выпускников школ в свои организации. Чтобы инженерное образование действительно стало передовым, более трех тысяч преподавателей и управленцев школ прошли повышение квалификации. Серьезные намерения со стороны бизнеса уже видны: они вложили 4 миллиарда рублей в развитие передовых инженерных школ.

Еще один инструмент достижения научно-технологического суверенитета — кампусы мирового уровня. Их задача — не просто создать комфортные условия для жизни и обучения студентов, но и сформировать среды для кооперации с бизнесом (например, собственные технопарки, где стартапы студентов могут быть «подхвачены» инвесторами).

В 2023 году, продолжил Чернышенко, будут реализованы 14 сервисов на базе ЕГИСУ НИОКР. Это и конструктор плана проекта, и сервисы составления отчетности по исследованию, безопасного хранения, коллективного пользования и передачи материалов, сквозная прослеживаемость, контроль госзаданий, сервис технологических запросов от бизнеса и многие другие.

Чернышенко обратил внимание, что достигать поставленной президентом России цели нужно совместно с экспертами за пределами федерального центра. «Вся наука делается в регионах», — отметил он.

В прошлом году в России был впервые сформирован рейтинг научно-технологического развития регионов. Его лидерами (кроме очевидных Москвы и Санкт-Петербурга) стали Томская область, республики Башкортостан и Татарстан. Рейтинг отражает не только потенциал, но и результативность исследовательской работы и инноваций.

«Без адекватного финансирования научно-технических проектов на стыке промышленности и науки мы далеко не уедем»

Следующим выступил Василий Сергеевич Осьмаков, первый заместитель Министра промышленности и торговли Российской Федерации. Он рассказал о том, как ведомство стимулирует научно-технологическое развитие в нашей стране. Например, сейчас министерство занимается поиском денег для двух мегапроектов, которые на данный момент находятся в самой активной фазе: производство беспилотников и станкостроение.

Инструмент для реализации этих проектов — субсидирование НИОКР. За прошлый год благодаря этому удалось запустить 180 программ. «Без адекватного финансирования научно-технических проектов на стыке промышленности и науки мы далеко не уедем: никакого технологического суверенитета у нас не будет», — отметил Осьмаков.

Еще одна важная программа — обратный инжиниринг. В этом направлении правительство опирается на научные организации. А в рамках национального проекта по беспилотникам оно сотрудничает с Минобрнауки. Ведомство обеспечивает коммуникацию с коллегами из регионов через региональную сеть министров промышленности. Видимо, добавил Осьмаков, в это также надо вовлечь глав научных ведомств.

Геннадий Яковлевич Красников, президент Российской академии наук, рассказал о национальном корпусе экспертов. Выступающий отметил, что сегодня это один из самых важных проектов. Сейчас у многих ведомств есть своя экспертиза, из-за чего возникает путаница. Теперь же единая армия экспертов будет давать профессиональную оценку научных и инновационных работ.

Красников также отметил, что очень важно, чтобы в экспертизах был рейтинг, который даст востребованность научных результатов. Он обратил внимание на то, что в текущих реалиях очень важно сформировать новые технологические цепочки производства. Роль Российской академии наук в этой задаче крайне велика.

Андрей Борисович Шевченко, директор по технологическому развитию государственной корпорации по атомной энергии «Росатом», рассказал о том, как организация привлекает и удерживает научные кадры в регионах. Например, «Росатом» активно участвует в передовых инженерных школах (с восемью из них). «В эту историю мы верим», — отметил он. Кроме того, «Росатом» готовит молодых специалистов в «Научном центре физики и математики» в Сарове.

Также «Росатом» привлекает регионы к реализации своих фундаментальных проектов. Например, более 100 партнеров со всей России участвуют в проекте по развитию атомной энергетики. Потом Шевченко анонсировал создание «Волгинский международный научно-образовательный центр». Там будут готовить специалистов в сфере не только атомной энергетики, но и ядерной медицины.

Юрий Николаевич Шмотин, заместитель генерального директора и генеральный конструктор АО «Объединенная двигателестроительная корпорация», отметил, что сейчас России необходимо создавать современные газотурбинные двигатели. Это, в свою очередь, требует подготовки новых профессионалов. И, например, его компания считает подготовку молодых специалистов приоритетной задачей.

Кроме того, сфера требует и новое ПО, которое поможет разрабатывать газотурбинные двигатели. Работа в этом направлении уже идет, и «Объединенная двигателестроительная корпорация» в рамках гранта импортозамещает системы автоматизированного проектирования.

Также стране нужно специальное оборудование, которое необходимо для создания качественных газотурбинных двигателей нового поколения. Вместе с Минпромторгом АО «Объединенная двигателестроительная корпорация» определили оборудование, которое необходимо в первую очередь. К его созданию уже привлекают высшие учебные заведения, институты отрасли и коллег из других корпораций.

О заказчиках и исполнителях

Игорь Александрович Дроздов, председатель Правления Фонда «Сколково», отметил, как важно налаживать связи между вузами, малыми технологическими компаниями, производственными площадками и крупными заказчиками. Фонд «Сколково» как раз занимается этим. Однако технологические компании не могут развиваться без подпитки кадрами с необходимыми компетенциями. «Региональные компании и стартапы четко отражают компетенции, которые дают вузы», — отметил он. Поэтому специалисты в организации создали платформу НИОКР-сервисов, к которой, с одной стороны, подключены заказчики (компании и так далее), а с другой — исполнители (вузы, научные центры и так далее). На этом сервисе размещают свои заказы такие крупные компании, как Газпромнефть, РЖД и многие другие.

Однако Дроздов отметил, что не все вопросы может решить автоматизированная платформа. Выступающий рассказал о Центрах трансфера технологий при вузах, которые будут налаживать коммуникацию между ученым и компанией. Это поможет коммерциализировать технологию.

Анастасия Черкесова

На эту тему мы много писали еще в 2013 году, когда руководство Института геологии и минералогии СО РАН активно продвигало тему освоения Томторского месторождения редкоземельных металлов. Благодаря настойчивости директора Института эта тема получила довольно широкую огласку, включая федеральные СМИ. Казалось, что продвижению проекта объективно ничто не мешает. В 2014 году уже рассматривались варианты транспортной логистики, связанной с доставкой руды на сибирские предприятия. У некоторых из нас была уверенность, что через два-три года Россия наладит собственное производство редких земель, столь востребованных в высокотехнологичных отраслях. Томтор в этом плане мог бы сыграть в экономике страны примерно такую же историческую роль, которую в свое время сыграли нефтегазовые месторождения Западной Сибири.

Однако процесс непомерно растянулся. Одна из причин связана с переключением внимания со стороны инвесторов на африканские страны, где начали разворачивать свою деятельность российские добывающие компании (и где, собственно, началась героическая история известной теперь во всем мире ЧВК «Вагнер»).

Жаркая Африка оказалась для бизнеса более предпочтительной, чем холодная Якутия. Сегодня эта африканская тема вновь вырвалась на первый план в связи с активным продвижением российской повестки относительно стран Глобального Юга, куда попали и африканские государства. Соответственно, тема освоения северных месторождений редкоземельных металлов опять остается на втором плане. Но стала ли она от этого менее актуальной для нашей страны?

Недавно об актуальности освоения северных кладовых еще раз напомним заместитель председателя СО РАН академик Николай Похиленко, выступая на одной из панельных сессий Международного технологического форума «Технопром-2023». Он привел весьма показательные цифры. Так, до начала горбачевской перестройки советская промышленность ежегодно потребляла 15 тысяч тонн редкоземельных металлов. Сегодня наша промышленность потребляет меньше тысячи тонн (о чем сказал не так давно президент Владимир Путин). Однако фактическое применение редких земель у нас намного превышает упомянутую тысячу тонн. Просто изменился сам «формат» потребления. Теперь большая часть редких земель приходит к нам уже в составе готовых импортных изделий (в основном – из Китая). 

Николай Похиленко напомнил, что как минимум в четырнадцати из двадцати семи критических технологий, утвержденных указом Президента еще в 2011 году, совершенно невозможно обойтись без редких земель. В немалой степени это касается военной техники и изделий военного назначения – что особенно актуально в последнее время в связи с ростом вооруженной эскалации. Например, если брать боевые самолеты, то редкоземельные металлы в обязательном порядке присутствуют в оптических системах наведения, в инерциальных навигационных системах, в реактивных двигателях, в радарах с фазированной решеткой, в люминофорах, в системах контроля гравитации и стабилизации «умных» бомб. Если брать подводные лодки, то здесь редкие земли присутствуют в оптических системах, в гидролокаторах, в электроприводах управления ракет, размещенных на борту субмарины. То же самое касается и современных танков. Здесь редкие земли применяются в лазерной технике, в высокоемкостных аккумуляторах, в облицовке кумулятивных снарядов.

По словам Николая Похиленко, на данный момент существует более ста областей применения редких земель, а номенклатура конечной РЗМ-продукции насчитывает тысячи позиций. Это и светодиоды, и сверхпроводники, и суперсплавы, и специальная керамика, и пигменты для стекол, и катализаторы, и лазеры, и оптика, и магниты. Количество наименований просто огромное.  Главная проблема здесь в том, что 60% такой продукции производится в Китае. Примерно 11% приходится на США. Что касается России, то ее в данном списке почти не видно, а значит, мы тотально зависим от импорта. И если еще не так давно к этому факту относились спокойно, то теперь, когда руководство страны провозгласило курс на технологический суверенитет и технологическое лидерство, с такой ситуацией мириться уже невозможно.

Важно отметить, что при высоком спросе на редкие земли в ближайшее время мир столкнется с их дефицитом, что обязательно вызовет рост цен. Россия, в силу ее зависимости от импорта, ощутит это удорожание в полной мере. Отсюда напрашивается необходимость воссоздания собственной редкоземельной промышленности. Николай Похиленко представил на этот счет три возможных направления. Одно из них как раз касается освоения Томторского месторождения, уникального своими высокими параметрами остродефицитных редкоземельных компонентов. По мнению ученого, освоение Томтора гарантирует реализацию самых смелых стратегических интересов нашей страны.

Общие ресурсы Томторского месторождения колоссальны, подчеркивает Николай Похиленко. Это примерно два миллиарда тонн. По ресурсам редких и редкоземельных металлов Томтор является безусловным лидером нашей планеты. В мире такие объекты попадаются крайне редко, поэтому данное месторождение должно иметь приоритетное значение среди других сырьевых источников, поскольку позволяет в обозримый период обеспечить любые потребности российской промышленности, а также мировой экономики в редкоземельных металлах в полном спектре. Кроме того, в пределах Томтора установлены блоки богатых марганцевых руд, а также присутствие в его породах вкраплений самородного золота и платины. Помимо этого, поблизости находятся четыре практически неизученных массива подобного типа, что значительно повышает перспективы сырьевой базы редкоземельных металлов представленного региона.

Как утверждает Николай Похиленко, к настоящему времени в Сибирском отделении РАН уже разработана технология переработки томторских руд. Ее уникальность заключается в том, что она не требуют предварительного обогащения руды. Практически, используя один сырьевой источник, можно получать полную линейку редких и редкоземельных металлов, поскольку из руды извлекается до 75% полезных компонентов. Такую работу проводили специалисты Красноярского института химии и химических технологий СО РАН (группа доктора наук Владимира Кузьмина).

К сожалению, констатирует ученый, десять лет назад эта работа не нашла серьезной поддержки. Как всегда, не нашлось заинтересованных лиц для полного финансирования - в целях масштабирования разработки, приспособления ее для промышленного производства. Возможно, в то время у государства еще не было серьезных стимулов для поддержки подобных начинаний. Однако, замечает Николай Похиленко, времена изменились, и сейчас наша страна крайне заинтересована в реализации таких проектов.  По его словам, освоение Томтора гарантирует на сотни лет вперед обеспечение высокотехнологичных предприятий необходимым сырьем. Тем самым Россия будет в состоянии интегрироваться в мировой рынок редких и редкоземельных металлов с конкурентоспособной продукцией. При этом реализация Томторского проекта возможна как с привлечением зарубежных инвестиций, так и независимо от них.

Самое главное, чего мы добьемся – полной независимости от импортных поставок. Несмотря на то, что основные поставки РЗМ идут из Китая, надеяться на их стабильность не приходится. Китай выстраивает свой экспорт таким путем, что нам приходится все больше покупать готовых изделий, чем отдельных компонентов. Такая ситуация, например, складывается по литию. И самое печальное в этой ситуации то, что два крупных китайских предприятия по производству лития были созданы при участии наших же технологов из Института химии твердого тела и механохимии СО РАН. Эта технология была разработана ими еще в конце 1980-х. Но с началом 1990-х она вдруг оказалась «не нужна» в собственной стране. И тогда специалистов пригласили в Китай, где по достоинству оценили их научную работу.

Спрашивается, нужно ли нам впредь повторять печальный опыт «лихих» 1990-х, разбрасываясь своими разработками и применяя свой интеллектуальный потенциал в других странах? Полагаем, ответ очевиден.

Олег Носков

Новые принципы развития партнерства инновационного бизнеса с наукой для обеспечения технологического суверенитета  ―  тема одной из панельных сессий X Международного форума технологического развития «Технопром-2023». О существующих результатах, сложностях и новых подходах рассказали представители научного сообщества, крупных компаний, институтов развития

Директор Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН академик РАН Александр Васильевич Латышев представил успешные решения ИФП СО РАН в области сотрудничества с индустриальными партнерами, новые тренды совместной работы и озвучил предложения, направленные на развитие технологической инфраструктуры.

Объясняя собравшимся специфику работы научной отрасли, ученый подчеркнул, что современные НИИ, как правило, представляют собой высокотехнологичные центры и обладают несколькими значимыми для развития промышленности преимуществами. У научно-исследовательских институтов есть опыт выполнения больших академических или промышленно-ориентированных проектов, аккумулировано дорогостоящее научное и технологическое оборудование, есть штат высококвалифицированных специалистов с многолетним опытом обслуживания сложного оборудования, включая сервисные процедуры, также НИИ сам готовит кадры высшей квалификации.

«Один из недавних трендов, направленных на укрепление взаимодействия промышленности и науки  ―  создание совместных с индустрией молодежных лабораторий, в рамках национального проекта "Наука и университеты".   

В Институте физики полупроводников успешно работает две таких лаборатории под руководством молодых кандидатов наук Дениса Сергеевича Милахина и Максима Сергеевича Аксенова. Важно, что в состав подразделений входят представители индустриального партнера, и координация работ происходит на уровне специалистов (а не директоров организаций, как это бывает традиционно), что ускоряет работу и позволяет гибко реагировать на запросы индустрии»,  ― заметил директор ИФП СО РАН.

Александр Латышев добавил, что ИФП СО РАН удается коммерциализировать результаты научных разработок через договоры поставок и, таким образом, преодолеть «долину смерти» инновационных проектов, когда опытные образцы наукоемкой продукции только выводятся  на промышленный рынок.

Среди эффективных инструментов поддержки взаимодействия науки и бизнеса академик назвал новые гранты Российского научного фонда и совместную поддержку от РНФ и Правительства региона: «С этого года РНФ инициировал финансирование так называемых прорывных технологических проектов в интересах инновационного бизнеса (проведение ориентированных и (или) прикладных научных исследований, в целях реализации стратегических инициатив Президента Российской Федерации в научно-технологической сфере).

В результате создан портфель заказов от промышленности, сейчас объявлены конкурсы, в них участвуют НИИ и вузы, выигрывают и, таким образом, возникают коммуникационные мосты между научными организациями и индустриальными партнерами. Это именно то, чего не хватало Академии наук довольно долго  ―  конкретного портфеля заказов от промышленности.

В свою очередь, уже существующие меры совместной поддержки РНФ и региональных правительств позволяют продвигать проекты от стадии идеи до отработки методики и создания опытных образцов в интересах локальной региональной промышленности».

Александр Латышев подчеркнул, что для обеспечения коммуникаций между наукой и бизнесом нужна проработка административного, хозяйственного и финансового статуса НИИ: «Приведу пример  ―  для участия в крупных проектах, совместных с индустриальными партнерами, иногда требуется  банковская гарантия для бюджетной организации. Получение ее  ―  довольно сложное мероприятие, не всегда успешное, т.к. у Института нет собственности. Федеральная  собственность находится  у нас в оперативном управлении, мы не можем ею распоряжаться.  Ситуация с оборотными средствами похожа  ―  субсидия на выполнение государственного задания выделяется Институту в начале года, а к концу года расходуется полностью, заработанные внебюджетные средства часто поступают позже  ―  на счету ноль, банк не может дать гарантию. Я этот вопрос поднимал в Совете Федерации, в Государственной Думе, безусловно, эту проблему надо решать».

В завершение директор ИФП СО РАН назвал первоочередные задачи импортозамещения, среди которых  ―  повышение эффективности фундаментальных и прикладных исследований, формирование крупных локомотивных проектов; организация устойчивых связей с инновационными промышленными предприятиями в области компетенций НИИ, переоснащение технологических линий, группирование научно-технологической базы для более эффективного использования этого оборудования, капитальные инвестиции в разработку и создание необходимого национального технологического оборудования; обеспечение доступности технологического и диагностического оборудования для широкого круга исследователей и производителей высокотехнологичной продукции.

«Необходимо разработать государственный механизм по преобразованию государственных приоритетов в заказы на НИОКР, разработку технологий»,  ―  резюмировал А. Латышев.

Пресс-служба ИФП СО РАН

Еще в прошлом году многие ученые и эксперты выражали надежду, что ожесточенная санкционная война Запада против России станет стимулом для отечественного бизнеса больше внимания обращать на внутренний инновационный потенциал, а не вкладываться в покупку готовых решений за рубежом.

Какое-то время интерес со стороны бизнеса к отечественным исследователям и разработчикам действительно возрос, но оказалось, что потенциальные инноваторы и инвесторы друг друга не поняли. Первые ждали финансирования на уровне НИОКР, а вторые рассчитывали сразу приобрести права на использование готового продукта. Но этот готовый продукт в формате импортозамещающих продуктов и тем более опережающих технологий еще только надо было создать (для чего и ждали инвестиций), результат вложений ожидался через годы, причем, без гарантий, а производству все это требовалось здесь, сейчас и не хуже, чем ставшие недоступными западные аналоги.

Поэтому вместо отечественных разработок львиная доля финансирования была вложена в схемы «серого импорта». Есть ли выход из замкнутого круга? На самом деле есть, просто путь оказался дольше и сложнее, чем многие рассчитывали. О некоторых итогах движения по нему говорили на сессии "Вектор на технологический суверенитет как импульс развития межрегиональной кооперации бизнеса и науки" Х Международного технологического форума «Технопром».

Ее участники отметили, что многие индустриальные лидеры запускают различные форматы сетевого взаимодействия с научно- образовательными организациями. «Газпром», к примеру, запустил проект «Лига вузов», в которую уже вошли более 20 университетов страны, включая Новосибирский государственный университет. Объединенная судостроительная корпорация реализует собственную модель непрерывного образования инженерных кадров для своих предприятий. «Росатом» открыл ассоциацию «Консорциум опорных вузов Росатома».

Как и везде, выстраивание партнерских отношений не всегда происходит гладко и легко. О том, как выглядит этот процесс со стороны вузов в рамках сессии говорили представители ведущих университетов страны.

Начальник Управления научно-технологического партнерства Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого Олег Ипатов осветил ряд проблем, с которыми они столкнулись на этом пути.

Он отметил, что к преимуществам вуза относится наличие самого мощного университетского суперкомпьютерного центра в стране, значительная испытательная база, давние и устойчивые связи с предприятиями российского ОПК и высокий кадровый потенциал. Но и обладание такими ресурсами не избавляет полностью от проблем. Причем, ряд из них является «обратной стороной медали» налаженных связей с «оборонкой», которая сегодня является наиболее динамично развивающимся сегментом российской промышленности.

«В первую очередь я бы отнес к ним – попадание вузов в уже сформированный Государственный оборонный заказ (ГОЗ) для предприятий, поскольку процедура привлечения нового соисполнителя сегодня занимает до двух-двух с половиной лет. Сюда я также отнес бы несовпадение нормативов оплаты труда по ГОЗ с вузовской практикой и сложную систему внедрения технологических решений», - отметил Олег Ипатов.

Есть и другие проблемы, с которыми сталкиваются университеты, проявляющиеся не только в совместных проектах с предприятиями ОПК, которые также перечислил докладчик. Это, прежде всего, отсутствие оборотных средств в необходимых масштабах у вуза в сочетании с ограниченными возможностями финансирования НИОКР у промышленных партнеров, что встречается довольно часто. А процесс создания новых технологий весьма затратный.

Существуют барьеры и в процессе подготовки кадров для современных высокотехнологичных производств, в их числе – неконкурентоспособные условия оплаты труда молодых специалистов, провоцирующие отток кадров для работы «не по профилю», но за большую зарплату. А также, низкая активность предприятий по организации систематического повышения квалификации собственных сотрудников. «Все признают, что это надо, но как правило, эта статья расходов всегда отходит на последнее место. Определенную роль играет и опасения со стороны руководства, что сотрудник использует возможности предприятия для того, чтобы вырасти в профессиональном плане, а потом просто поменяет место работы на более выгодное», - подытожил он.

Но несмотря на все проблемы, партнерство с промышленными предприятиями остается довольно привлекательным для университетов (к тому же, его наличие часто является необходимым условием для получения дополнительного бюджетного финансирования или других «плюшек» от государства). А санкции, пусть и не в той мере, как рассчитывали эксперты, но расширили «окно возможностей» для вузов в этом направлении.

Эту точку зрения выразил директор Центра сотрудничества с органами власти и промышленными партнерами Новосибирского государственного университета (НГУ) Александр Люлько.

«Если раньше мы обращались к промышленным предприятиям и предлагали внедрять некоторые технологи, то предприятия нам говорили, что им легче купить за рубежом ту или иную технологию, которая апробирована. Сейчас все поменялось с точностью до наоборот, то есть уже предприятия к нам обращаются, потому что за рубежом они купить не могут. И в этом смысле мы не имеем недостатка в заказах на научные разработки от индустриальных партнеров… Санкции очень серьезно подтолкнули наше взаимодействие с промышленными предприятиями», – отметил он.

Для сотрудничества с промышленностью НГУ создал ряд структур, включая Центр сотрудничества с органами власти и промышленными партнерами, Центр передачи технологий, Центр новых функциональных материалов, Институт интеллектуальной робототехники, Инженерную школу механико-математического факультета и Передовую инженерную школу. Среди промышленных партнеров НГУ такие организации, как Росатом, Роскосмос, Ростех и РЖД. Особый интерес внедрения разработок НГУ проявляется в авиационной и радиоэлектронной отраслях.

Еще более широким это сотрудничество станет, когда НГУ достроит свой кампус мирового уровня с исследовательским и суперкомпьютерным центрами, которые будет заниматься разработками с участием промышленных партнеров. «Это будет самый крупный суперкомпьютерный центр на востоке страны, за Уралом, где будут заниматься решением задач, в том числе по искусственному интеллекту, по вычислениям, по другим запросам наших промышленных партнеров», – поделился Люлько.

Сергей Исаев