Одна из центральных тем проектно-образовательного интенсива «Архипелаг 2023» – подготовка кадров для отрасли беспилотного авиастроения и управления дронами. 3 августа, на шестой день масштабного мероприятия, в Новосибирском государственном университете прошла «Лаборатория проектирования кадровых ответов», в рамках которой участники сформировали «карту кадровых потребностей» и начали проектировать «кадровый ответ» – решения, которые помогут привлечь новых работников в область работы с БАС.

После установочной лекции пять групп, каждая из которых разбирала свой аспект вопроса, устроили мозговой штурм, чтобы во второй половине дня представить первые результаты работы на оценку экспертов. Результатом первого такта работы стала презентация идей развития БАС в пяти аспектах.

Для привлечения новых разработчиков в сферу беспилотия было предложено сделать новый протокол открытости данных для производителей, обмениваться информацией с университетами, развивать инженерные школы и объединить разрозненные коммуникации (выставки, журналы, конференции и прочее) для создания единого поля.

Чтобы подготовить эксплуатантов БАС, выступающие предложили создать прогноз кадровых потребностей на кратко-, средне- и долгосрочную перспективу; создать условия для самореализации специалистов в России, развивая отрасль и создавая новые рабочие места; работать с университетами-партнерами, открывая новые образовательные программы. Но больше всего голосов экспертов собрала идея привлечь в профессиональное образование «кустарных» специалистов.

Третья группа представила решение по созданию профессиональных карьерных траекторий. Для этого, по мнению участников, необходимо привлечение государственных средств – например, региональная поддержка; раннее вовлечение студентов в профессию на частичную занятость, профориентация школьников и «картирование» человеческого потенциала, возможно – введение распределения; отказ от классического трудового договора и «удалёнка», а также создание международного центра технологий. Отдельно уделили внимание привлечению в Россию высококлассных инженеров через развитие привлекательных передовых технологий.

Отдельно обсуждалась популяризация БАС. Основными целевыми аудиториями популяризации были выбраны три возрастные группы населения: дети, подростки и студенты, взрослые. Участники предложили представлять беспилотники детям как область, в которой можно выделиться среди других; для подростков и студентов, выбирающих карьерный путь, сделать акцент на возможности работать в крутой компании и хорошо зарабатывать. На заработок предлагается сделать упор и для взрослых.

Завершила первый такт группа, представившая идеи создания сообщества людей, работающих с беспилотниками. Выделив множество разрозненных кластеров таких специалистов, выступающие предложили объединить их, используя информационные ресурсы (сайт и социальные медиа – в частности, Telegram), создать движение амбассадоров, неформальные организации с перспективой перерождения в НКО, а также получить государственную поддержку: например, в виде грантов.

Лучшие из идей, получившие наибольшее количество голосов экспертов, были детальнее проработаны перегруппировавшимися командами и представлены во время второго такта. Финальные итоги трека будут презентованы на «Архипелаге 2023» 5 августа.

В рамках проектно-образовательного интенсива «Архипелаг 2023» Новосибирский государственный университет, Институт цитологии и генетики СО РАН и  крупнейший производитель продуктов питания России «ЭФКО» (торговые марки «Слобода», Altero, растительного мяса и молока Hi! и др.) подписали соглашение о сотрудничестве и договорились о создании совместной биотехнологической лаборатории.

Проект позволит объединить усилия ведущих российских ученых в области генетических исследований и «ЭФКО», как индустриального партнера, для оперативного внедрения совместных результатов научного поиска в производство.

Важная составляющая совместной работы касается подготовки кадров, готовых отвечать на вызовы, стоящие в области биотехнологий. Эта дискуссия, равно как обеспечение технологического суверенитета и опережающее развитие отечественных технологий, были одними из главных вопросов трека «Человек+» «Архипелага 2023».

«Основной задачей созданной на базе Новосибирского государственного университета и Института цитологии и генетики СО РАН лаборатории станет разработка платформ для создания высокоэффективных штаммов-продуцентов, необходимых для производства ингредиентов для пищевой промышленности и сельского хозяйства, – пояснил директор по стратегическому развитию «ЭФКО» Владислав Романцев. – Второе важное направление – это разработка и применение технологий геномного редактирования для сельскохозяйственных растений и создание платформ для геномной селекции. Фактически это первый шаг по созданию крупного современного опорного центра по развитию биотехнологий в России».

Ректор НГУ, академик РАН Михаил Федорук подчеркнул, что создание совместной лаборатории усилит собственную науку в университете и даст студентам возможность совмещать фундаментальные исследования с практико-ориентированными задачами еще в процессе обучения:

«Новосибирский Академгородок — одно из немногих мест в стране с самыми мощными компетенциями в области биотехнологий. И, безусловно, важно, чтобы исследовательские задачи как отвечали потребностям российских производителей, так и работали на опережение. Сотрудничество с таким крупным партнером позволит удерживать самую актуальную повестку и готовить специалистов, которые готовы не только работать на этом рынке, но и менять его».

«Разработка генетических технологий и их применение для решения актуальных задач промышленности, сельского хозяйства и медицины – одна из ключевых задач ИЦиГ СО РАН. – сформулировал свое видение директор ФГБНУ «Институт цитологии и генетики СО РАН», академик РАН Алексей Кочетов.

– Для нас крайне важно сотрудничество с ответственным индустриальным партнером, готовым вкладывать ресурсы в развитие отечественной технологической платформы, с которым можно обсуждать направления сотрудничества на перспективу. И, конечно, взаимодействие с Новосибирским государственным университетом – нашей альма-матер, в программе развития которого уже реализуется строительство научно-исследовательского корпуса и организация новых научных подразделений по актуальным направлениям науки».

В 2023 году Правительством Российской Федерации проведена работа по формированию национального проекта, посвященного развитию беспилотных авиационных систем (БАС). В состав национального проекта вошло пять федеральных проектов, направленных на развитие инфраструктуры, стимулирование серийного производства и спроса, создание перспективных технологий, подготовку кадров сферы БАС. В рамках проектно-образовательного интенсива «Архипелаг 2023» эксперты, представители компаний в отрасли БАС и ученые объединились, чтобы проверить проекты «на прочность» и совместными усилиями доработать идеи с приземлением к существующим реалиям и учетом желаемых результатов реализации. К стресс-тесту федеральных проектов присоединилась и команда Центра НТИ по новым материалам на базе Новосибирского государственного университета (ЦНФМ НГУ).

— ЦНФМ НГУ, как один из участников развития сквозной технологии в области моделирования и разработки новых функциональных материалов с заданными свойствами, совместно с командой Новосибирской области и участниками проектно-образовательного интенсива «Архипелаг 2023» в течение нескольких дней стресс-теста принимает участие в работе, посвященной формированию картины будущего, возникающей в условиях представленных инициатив развития сферы БАС, а также формированию предложений, призванных дополнить текущий спектр мероприятий федеральных проектов, — рассказал заместитель директора Центра НТИ по новым материалам на базе НГУ Тимур Бъядовский.

Эксперт объяснил, что для Центра участие в стресс-тесте является важным, поскольку научно-технологическое направление, связанное с созданием новых материалов, является одним из приоритетов рассматриваемых федеральных программ. 

— Так, например, сферой БАС востребована разработка и применение новых материалов и средств защиты от экстремальных воздействий внешней среды, разработка сверхлегких материалов для покрытий и внутреннего экранирования беспилотных воздушных судов, объединяющих в себе высокую стабильность к воздействию факторов окружающей среды и многое другое, — дополнил Бъядовский.

Напомним, что Центр по новым функциональным материалам университета в первом такте интенсива организовал технологическую лабораторию по новым материалам, участие в которой приняли эксперты по композитным материалам, по материалам для энергонакопителей и конструктивно-силовых схем, а также главные конструкторы и материаловеды из компаний БАС. На ней участники разрабатывали пакет технологических проектов, которые помогут преодолеть барьеры в области новых материалов и осуществить переход к первому и второму поколениям беспилотных авиационных систем.

Алина Ершова, пресс-служба НГУ

Итак, продолжаем рассматривать список наиболее перспективных технологий, представленный в свежем отчёте Всемирного Экономического Форума. В прошлой части речь шла преимущественно о биологических и медицинских новинках, что не удивительно – по некоторым данным именно на эти направления приходится чуть ли не половина мирового финансирования научных исследований. Но вот в верхней части рейтинга явно лидируют информационные технологии – пожалуй, самая бурно развивающаяся составляющая современного научно-технического прогресса.

Пятое место в рейтинге отдано метавселенным. Если говорить простыми словами, то метавселенная — новое поколение интернет-платформ. Это полноценные миры, в которых пользователи могут находиться. Работать, отдыхать, приобретать новые навыки. Каждый мир индивидуальный, имеет свои функции и особенности.

И логично, что этим мирам находят все новые и новые применения. Например, в сфере восстановления психического здоровья человечества, которое изрядно потрепала недавняя пандемия (а оно и до того не отличалось впечатляющими показателями). Так вот решать проблемы психики врачи хотят как раз с помощью специальных метавселенных. Виртуальные пространства будут поставлены на борьбу с социальным отчуждением и одиночеством. Нас ждут Майнкрафт для анонимных алкоголиков, шутеры для социопатов и пошаговые стратегии для преодоления фобий.

Кроме того, в перспективе такие метавселенные можно совмещать с терапевтическими нейротехнологиями, такими как прямая мозговая стимуляция для лечения трудноизлечимой депрессии.

Четвертое место занимает технология освоения искусственных вирусов (фагов), которые помогут бороться со многими заболеваниями за счёт программирования фагов на уничтожение клеток вредных бактерий.

Проблема устойчивых к существующим лекарствам возбудителей заболеваний известна относительно давно. Вредоносная бактерия, которой нипочем антибиотики, из кошмара инфекциониста увы стала реальностью, а там рукой подать до новых пандемий, на фоне которых пресловутый коронавирус может показаться «легкой разминкой». Ученые также не первый год ищут новые «средства поражения» таких патогенов – так называемые бактериофаги. Эти препараты уже продаются в аптеках, хотя стоят недешево.

Но развитие технологий (в том числе генной инженерии) естественным образом поставило вопрос: не проще ли, вместо напряженных поисков бактериофага в природе, сделать его самим, снабдив всеми необходимыми характеристиками.

Известно, что число микроорганизмов, проживающих в теле человека, сопоставимо с числом его клеток, а их совокупная масса ДНК больше, чем у носителя (что породило шутку о том, что еще неизвестно, кто мы с точки зрения генетики, люди или сообщество микробов на некоей «платформе»). Это сообщество называют микробиомом и оно играет важную роль в регуляции нашего здоровья. А может выполнять эту функцию еще лучше, если дополнить естественный микробиом новыми «обитателями» - созданными биоинженерами вирусами-фагами, которые будут реагировать только на определенные (вредные для здоровья) виды бактерий. Такая резервная система иммунитета, и первые разработки в этом направлении уже продемонстрированы. Известно, что некоторые штаммы E. Coli связаны с развитием гемолитико-уремического синдрома (ГУС) – редкой, но серьезной патологии, которая влияет на почки и функции свертывания крови. Был создан фаг, фага, заражающий E. Coli и кодирующий генетические «ножницы», которыми можно рубить гены кишечной палочки, которые приводят к ГУС. После первых успешных экспериментов в прошлом году орфанный препарат, содержащий необходимые фаги был передан на клинические испытания в США.

Современный технологический прогресс и экономическая рентабельность тесно связаны с трендами на низкоуглеродную экономику и не удивительно, что новое авиационное топливо с нулевым углеродным следом удостоилось сразу третьего места в рейтинге.

Авторы отчета напоминают, что с одной стороны на авиацию приходится около 3 % от общего объема выбросов СО₂ в атмосферу и в отличие от наземных видов транспорта, перспективных моделей электросамолетов пока на рынке нет. А значит, самый логичный путь решения задачи – использование нового типа биотоплива, его еще называют экологичное авиационное топливо (SAF).

Сегодня SAF используется в менее 1% мировых авиаперевозок, но потребность в этом топливе должна увеличиться до 13-15% к 2040 году, чтобы вывести авиационную промышленность «нулевой уровень» выбросов еще через десятилетие. Такой рост потребует создания 300-400 новых заводов по производству SAF; и авиакомпании вместе с производителями топлива активно работают над тем, чтобы обеспечить этот уровень масштабирования.

Второе место в списке занимает генеративный искусственный интеллект, более известный в обществе как нейросети, те самые системы, которые сегодня генерируют (отсюда и название) огромную массу видео, фото, аудио и другого контента.

Пока это в основном развлечение для пользователей социальных сетей (и одновременно, отработка алгоритмов для использования уже в коммерческих целях). Впрочем, уже сегодня понятно, что эти технологии могут серьезно повлиять на ряд секторов рынка труда: виртуальные секретари, копирайтеры, модераторы, иллюстраторы не только работают не хуже человека, но и обходятся при этом намного дешевле.

Но эксперты отмечают, что сферы возможного применения таких систем намного шире, они могут применяться в фармакологии, строительстве, инженерии и много где еще. Технологии генеративного ИИ могут влиять на пищевую промышленность и дизайн предметов быта, от мебели до бытовой техники. В научных исследованиях генеративные модели могут повысить их эффективность за счет улучшения экспериментального дизайна, определение взаимосвязей между элементами данных и создание новых теорий.

В общем, недалек тот день, когда слова старой песенки «вкалывают роботы» станут полноценной реальностью, но вот что будет делать в этом мире человек – вопрос, как говорится, пока открытый.

Ну и наконец – лидер рейтинга, которым (неожиданно для многих) стали гибкие аккумуляторы. Но напомним, критерии отбора – влияние на потребительские рынки и перспективность в ближайшем будущем, после чего оценка данной технологии уже не покажется слегка завышенной. Еще немного статистики: прогнозируемый рост мирового рынка гибких аккумуляторов между 2022-2027 годами составляет 240 миллионов долларов.

Будущий рынок электроники вообще все больше связан с носимыми устройствами, от различных гаджетов до «умной одежды». Еще один фактор, который влияет на развитие технологий в данной области – устойчивый тренд на минитиарюзацию таких устройств. И этому сегменту соответственно нужны гибкие, но при этом надежные элементы питания, легкие, но с высокой емкостью, да еще и безопасные для организма.

Есть запрос – есть и предложение: сегодня на рынке представлено несколько типов таких элементов питания. Они являются перезаряжаемыми и содержат литий-ионный аккумулятор, или цинк-углеродные системы, размещенные на токопроводящих полимерных токосъемниках. Тем не менее, еще есть место для инноваций в этой области, и новые игроки, вероятно, продолжат выходить на рынок по мере развития технологий, резюмируют авторы доклада.

Ну а нам осталось посмотреть, как будут сбываться (или нет) озвученные в документе прогнозы. Тем более, что ждать осталось недолго. Тем же, кто хочет сам принимать участие в новой НТР доклад «подсветил» наиболее перспективные направления и «точки входа» на бурно развивающиеся рынки.

Сергей Исаев

В современной геополитической ситуации Россия и африканские страны активно расширяют свои взаимодействия в различных областях, в том числе в сфере образования. В число основных направлений сотрудничества входят изучение русского языка за рубежом, направление студентов в российские вузы, участие в  проектах в сфере образования. Вопросы, связанные с продвижением российского общего и среднего профессионального образования за рубежом, текущей ситуацией в этом вопросе и планами дальнейшей работы, обсудили участники дискуссии "Россия – Африка: трансфер лучших образовательных технологий в сфере общего, среднего профессионального и дополнительного образования" в рамках форума Россия-Африка.

Заместитель министра просвещения РФ Денис Грибов рассказал о международных проектах Минпросвещения, к которым уже присоединились африканские страны и в перспективе это сотрудничество будет увеличиваться. Он привел в качестве примера проект "Российский учитель за рубежом", к которому уже задействованы 400 российских педагогов, а также проект "Профессионалитет", нацеленный на совместную работу в сфере среднего профессионального образования. Особое внимание Денис Грибов уделил созданию центров образования на русском языке и обучения русскому языку: "У нас пять центров уже открыто в Камеруне, Тунисе, Египте, Мадагаскаре, Сейшельских островах, еще появились центры в Алжире и Уганде, и целый ряд государств в этом году получат такую возможность. Это очень хороший инструмент для начала сотрудничества и возможность продвигать русский язык у наших друзей". 

Генеральный директор Группы компаний "Просвещение" Наталья Третьяк отметила, что несмотря на имеющиеся проблемы образование на африканском континенте активно развивается и в последние два десятилетия видны значимые улучшения. В подтверждение своих слов она привела цифры: доля на образование в ряде стран достигает от 10 до 20% ВВП. Наталья Третьяк подчеркнула готовность России делиться своим опытом с африканским континентом в том числе в части методического обеспечения, и сообщила о том, что на сегодняшний день издательство "Просвещение" предлагает более 70 тысяч различных продуктов, а также оказывает образовательным учреждениям качественную методическую поддержку.

В рамках форума общество "Знание" подписало соглашение о сотрудничестве с Институтом стран Азии и Африки МГУ, директор общества "Знание" Максим Древаль представил участникам дискуссии форматы и направления, по которым общество "Знание" может включиться в сотрудничество с африканскими странами. В первую очередь, он сделал акцент на онлайн-академии и образовательном центре в Пятигорске, которые готовы принимать африканских участников. Помимо этого, он отметил возможности по предоставлению просветительского научного контента в разных областях и призвал зарубежных коллег присоединиться к проектам общества "Знание" в том числе в части проведения конкурсов и интеллектуальных состязаний, которые могут выйти на международный уровень. "У нас стоит задача глобального просвещения. Мы за то, чтобы развивался человеческий капитал", – подчеркнул Максим Древаль.

Полная запись дискуссии доступна по ссылке: https://roscongress.org/sessions/africa-2023-rossiya-afrika-transfer-luc...

Прогнозы развития технологий и попытки угадать, какие из них окажутся наиболее перспективными – это не просто любимая забава футурологов. Речь идет о том, кто окажется в числе первых на новых рынках, емкостью во многие миллиарды долларов. Что еще важно, подобные прогнозы, в отличие от политических или биржевой аналитики, гораздо меньше зависят от инсайдов и потому чаще попадают в публичное пространство. А это дает возможность и обычным гражданам посмотреть, куда «катится прогресс» и чего нам от него ждать.

Свой вариант ответа на эти вопросы представлен в свежем отчёте Всемирного Экономического Форума, где перечислены десять самых перспективных технологий, по версии авторов документа, конечно. Кто же попал в этот «топ-10».

Начнем с последнего места и будем продвигаться вверх по мере роста потенциала, отводимого тому или иному «ноу-хау» западными аналитиками. Десятое место – продвинутые системы искусственного интеллекта (ИИ) в системе здравоохранения. Исследования в этом направлении ведут многие научные коллективы, в том числе – в Академгородке (например, для прогнозирования рисков гипогликемии у больных диабетом). А недавняя пандемия COVID-19 только повысила интерес к этому направлению (предполагается, что системы ИИ смогут предвидеть надвигающиеся пандемии и помогать противостоять им). Ну и конечно, курс на персонализированную медицину никто не отменял, а она невозможна без анализа огромного объема омиксных данных о пациенте, который не под силу провести человеку. Ну и уже сейчас набирают популярность различные сервисы для пациентов, также основанные на этих технологиях – электронная регистратура, голосовые помощники, дистанционный контроль за показателями и т.п. Почему же, только десятое место, учитывая, что тема ИИ сейчас явно в тренде, а собственное здоровье человечество традиционно заботит весьма сильно?

Дело в том, что быстрому внедрению этих технологий мешает ряд барьеров и нерешенных вопросов. Начнем с того, что здравоохранение вообще отличается большой консервативностью в вопросе внедрения новых технологий, что и понятно – любые новшества могут нести в себе опасные последствия для организма, включая неявные и отложенные. Кроме того, состояние здоровья – вопрос чрезвычайно приватный и остро стоит задача сохранения конфидециальности информации о пациенте, а внедрение систем ИИ повышает ее объемы на порядки, что, в свою очередь, заметно усложняет ее защиту от стороннего доступа. Играют свою роль и шаблоны в общественном сознании: многие люди настороженно относятся к любым технологическим новинкам и не готовы доверять свое здоровье компьютеру. Кроме того, внедрение таких систем требует серьезной модернизации самой структуры здравоохранения, на что тоже уйдет не один год. А в совокупности – лишь десятое место, несмотря на очевидную актуальность этого блока технологий.

Кстати, одна из инфраструктурных проблем – это наличие достаточного объема вычислительных мощностей, чтобы хранить и обрабатывать огромные массивы данных о пациентах. И она смыкается с девятым местом рейтинга – энергоэффективными дата-центрами. Многие слышали о майнинговых «фермах», которые потребляют огромные объемы электроэнергии (и собственно часто на этом и попадаются). Так вот, дата-центры сегодня потребляют 1 % всего вырабатываемого в мире электричества. И если с этим ничего не делать, то эта доля будет только расти, мешая развиваться остальным отраслям экономики.

Но, как считают эксперты, дата-центры с нулевым энергопотреблением – вполне достижимая реальность. Во-первых, энергия расходуется на их охлаждение и с этим могут справиться системы охлаждения, использующие воду или диэлектрический хладагент, а избыточное тепло перенаправляется на полезные цели, например, отопление помещений или промышленное производство. Во-вторых, те же системы ИИ могут значительно оптимизировать потребление энергии без ущерба для эффективности (Google уже удалось таким образом уменьшить расходы электроэнергии на 40 %). Свою лепту вносят и «облачные технологи», позволяющие строить т.н. модульные дата-центры. Так, Crusoe Energy устанавливает подобные модули дата-центров на площадках сжигания метана, и эта инфраструктура работает на газе, который в противном случае были выпущен непосредственно в атмосферу. Конечно, пока речь идет именно о снижении энергопотребления, а не о его нулевом уровне, но авторы отчета полны оптимизма и считают, что интеграция упомянутых подходов с новыми решениями в области производства электроэнергии, а также организации вычислений и архитектуры дата-центров, позволит достичь нужного результата уже в ближайшие десятилетия.

На восьмом месте - гибкие устройства для вживления в мозг. Как минимум это поможет создать биопротезы утраченных конечностей, которые будут работать как настоящие. Гибкость чипов - новое слово в развитии интерфейсов мозг-машина (ИММ).

Системы, подобные ИММ, уже используются для лечения больных эпилепсией, а при нейропротезировании протезы конечностей используют электроды для взаимодействия с нервной системой. Но, несмотря на первоначальные успехи, отмечают авторы доклада, есть проблемы с применением этих технологий. Существующие имплантаты, используемые врачами, сделаны из твердых материалов и могут вызывать долгосрочное рубцевание, причиняя существенный дискомфорт. Они не могут сгибаться или адаптироваться к движениям мозга, со временем они «дрейфуют» в положении, уменьшая точность принимаемых сигналов. Не инвазивные же методы, такие как электроды, расположенные снаружи черепа, хоть и не требуют хирургической имплантации, но обеспечивают только приглушенные, трудно поддающиеся декодированию сигналы. Это как слушать разговор человека через толстую маску.

Недавно исследователи разработали мозг-интерфейсные схемы на биосовместимых мягких и гибких материалах. И этот подход по мнению авторов доклада является достаточно перспективной технологией, чтобы получить место в рейтинге.

Технология номер семь - это пространственная омика, т.е. составление атласа клеток живого организма. Комбинируя передовые методы визуализации достижениями в области секвенирования ДНК, этот новый метод позволяет детально отображать (и соответственно, изучать) происходящие внутри живого организма биологические процессы на молекулярном уровне. И часто приносит гораздо больше результатов, чем ожидалось. В качестве примера в отчете рассказывается, что, используя пространственную омику, ученые определили популяцию нейронов в спинном мозге, которая, по-видимому, отвечает за восстановление после травм позвоночника. Стимулирование этих нейронов у парализованных мышей ускорили восстановление их способности передвигаться.

Вообще, отмечается в отчете, новый подход поможет разбирать причины заболеваний на основе более глубокого понимания, как меняется организм под воздействием вирусов, генетических заболеваний и прочих факторов. И сейчас омика быстро развивается, еще в 2021 году она воспринималась как нишевая технология, а сегодня уже претендует на то, чтобы стать в ближайшем будущем одним из стандартов здравоохранения.

Технология номер шесть относится к другой критически важной для нашего выживания области – производству пищи, а точнее, к продолжающейся веками «битве за урожай». Речь про датчики для растений, которые позволят увеличить производство продовольствия на 70%. Если сейчас для мониторинга урожая используются спутники, дроны и подготовленные агрономы, то в будущем будут чипировать побег кукурузы или отдельный стручок фасоли. Датчики помогут понять, когда пора поливать посевы водой, а когда - химикатами.

Кстати, смежным направлением, которое реализуется уже сейчас является фенотипирование высокопроизводительных растений с помощью смартфонов и дронов, над решениями в этой области уже не первый год успешно работают специалисты Курчатовского геномного центра ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН».

Ну а персональный чип для каждого растения – это уже следующий шаг в цифровизации сельского хозяйства. И это дело не такого уж отдаленного будущего, две компании, Growvera и Phytech независимо друг от друга уже разработали прототипы таких устройств.

Хотя, как отмечается в докладе, для массового внедрения подобных технологий предстоит проделать еще много работы: на порядки снизить стоимость самих датчиков без ущерба для качества передаваемой ими информации, снабдить сельхозпроизводителей улучшенными системами обработки поступающих данных, что позволит реагировать на изменения в реальном времени и так далее. Но в целом, и тут эксперты ВЭФ настроены весьма оптимистично.

На этом мы завершаем первую часть обзора, а в следующей поговорим о технологиях, которые заняли верхнюю половину рейтинга.

Сергей Исаев

Окончание следует

Сотрудники молодежной лаборатории технологий фотоники и машинного обучения для сенсорных систем Физического факультета Новосибирского государственного университета, созданной в 2021 году в рамках национального проекта «Наука и университеты», в сотрудничестве с коллегами из Института лазерной физики СО РАН разработали алгоритм, который помогает сделать работу оптоакустических газовых сенсоров более стабильной. 

Основной элемент такого сенсора – ячейка, содержащая исследуемый газ или газовую смесь. Она же является резонатором для акустических волн. При исследовании на концентрацию газ поглощает излучение лазерного источника и нагревается. При импульсном излучении газ то нагревается, то остывает. При этом происходит излучение звуковых волн, амплитуда которых улавливается и измеряется специальным микрофоном. Важно, чтобы частота следования лазерных импульсов совпадала с резонансной частотой газовой ячейки. Если это условие выполняется, амплитуда звуковых волн растет, и исследователи могут детектировать ее и с высокой точностью определить концентрацию газа, находящегося в ячейке.

Как рассказали исследователи, особенность этих сенсоров в том, что они стабильно и точно работают при кратковременных исследованиях (порядка нескольких десятков секунд), а при более длительных (продолжительностью от 10 минут до нескольких часов) могут выдавать некорректные результаты. При этом долгосрочная стабильность в работе оптоакустического газового сенсора требуется и при исследованиях, направленных на картирование местности при поиске месторождений нефти и газа, и в медицинской диагностике (для анализа выдыхаемого пациентом воздуха), и для оценки безопасности воздуха на промышленных предприятиях. Сделать их работу стабильной возможно путем применения математических алгоритмов. Именно этой задачей и занялись исследователи молодежной лаборатории ФФ НГУ. 

— Мы предложили решение этой проблемы. При этом нами был применен оптимизационный алгоритм, а именно – алгоритм управления поиском экстремума. Он позволяет в реальном времени контролировать частоту следования лазерных импульсов таким образом, чтобы она соответствовала резонансной частоте газовой ячейки в каждый момент времени. Таким образом наша задача и была решена, — рассказала кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник молодежной лаборатории Анастасия Беднякова.

Разработанный учеными лаборатории алгоритм был внедрен в прототип газового сенсора, после чего вместе с коллегами из ИЛФ СО РАН сотрудники НГУ провели ряд экспериментов и тестов.

— В ходе эксперимента в течение длительного времени и в большом диапазоне изменялась температура газовой ячейки, и было показано, что измеренная концентрация газа при этом остается постоянной, а, значит, алгоритм работает правильно. В дальнейшем перед нами стоит задача оптимизации параметров алгоритма и дальнейшее улучшение характеристик сенсора с помощью алгоритмов машинного обучения, — добавила Анастасия.

Исследование поддержано в рамках программы «Приоритет 2030», а его результаты опубликованы в журнале «Infrared Physics & Technology».

Пресс-служба НГУ

Часть первая: Еда в двух шагах

В свое время мы уделяли достаточно много внимания теме так называемого городского фермерства. В «доковидный» период она была на пике популярности. Затем, по понятным причинам, интерес к ней несколько ослаб, а по мере обострения международной обстановки и углубления экономического кризиса возникло впечатление, будто ее актуальность совершенно утрачена. Однако это не так. Интерес к городскому фермерству не утратился. Мало того, перед лицом пандемии, климатических изменений и иных угроз, прямо затрагивающих проблему продовольственной безопасности, актуальность изучения подобных вариантов производства еды и создания новых цепочек поставок продовольствия только возрастает.

Напомним, что об угрозе голода говорят уже не первый год. Угроза вполне реальна, особенно если учесть сложившуюся схему снабжения едой крупных городов. Фактически, современные мегаполисы очень сильно зависят от сельскохозяйственных регионов, расположенных от них на тысячи километров.

«Томатный дефицит», затронувший в этом году британских потребителей (о чем мы писали подробно) в этом плане весьма красноречив. Как мы знаем, негативное влияние оказали здесь два фактора: а) топливный кризис, ударивший по европейским тепличным хозяйствам; б) погодные аномалии в Испании и в Странах Северной Африки, нанесшие урон тамошним плантациям томатов. В итоге владельцам итальянских ресторанов пришлось срочно изобретать белый вариант пиццы «Маргарита» ввиду того, что помидоры и томатная паста оказались в дефиците.

Таким образом, наложение энергетического кризиса на кризис климатический порождают серьезные сложности в плане продуктового обеспечения жителей крупных городов, не имеющих каких-либо серьезных альтернатив в плане поставок еды. И это касается практически любой страны. К примеру, Нью-Йорк львиную долю плодоовощной продукции получает из штата Калифорния. То есть за тысячи километров. Учитывая рост погодных аномалий в той же Калифорнии, плюс ко всему – рост цен на топливо, мы получаем (в потенциале) слагаемые продуктового кризиса для жителей этого мегаполиса. Уже сейчас обстоятельства складываются таким образом, что качественные овощи и фрукты в недалекой перспективе могут оказаться не по карману горожанам с невысокими доходами. И это – в процветающей Америке! Что уж говорить о бедных странах.

Разумеется, данная проблема начала осмысливаться не сегодня. Именно осознание столь печальных перспектив вынудило глав крупных городов мира обратиться к вопросам развития городского фермерства как некоего инновационного варианта решения проблемы продовольственной безопасности. Наверное, у нас немногие помнят, что еще в 2015 году руководители восьмидесяти городов мира подписали Миланский Пакт о продовольственной политике. В числе подписантов оказалось и руководство Москвы. Подписанный документ предполагает выполнение определенных обязательств в целях обеспечения продовольственной безопасности в городах. Подписанты должны согласиться с тем, что будут активно развивать логистические цепочки и создавать продовольственные кластеры в целях поддержания доступа социально незащищенных слоев населения к недорогой и экологически безвредной еде.

Но как это сделать и какова здесь роль городского фермерства? Может ли город прокормить себя самостоятельно? Совсем недавно агентство Bloomberg опубликовало с таким названием целую статью, где были разобраны результаты исследований на указанную тему. Статья начинается с увлекательного описания овощной вертикальной фермы, разместившейся… на крыше парижского Выставочного центра. Действительно, в Париже и других городах Франции усердно изучается потенциал городского фермерства. На ферме, о которой идет речь, выращиваются базилик, клубника, капуста и другие овощи. Никакие грунты и почвенные смеси здесь не используются. В качестве агротехники выбрана аэропонная и гидропонная вертикальная система, когда растения располагаются вертикально на специальных белых колоннах. Корни свисают внутрь пластиковых конструкций, куда автоматически подается питательный раствор. Вода не сливается в канализацию, а используется многократно, в чем создатели системы видят большое преимущество в плане экономии ресурсов. Ферма была открыта весной 2020 года. Ее площадь составляет 14 тысяч квадратных метров (что равняется площади футбольного поля). За сезон она может дать более десяти тонн овощей и ягод – без использования почв и пестицидов. Применяемые здесь гидропонные и аэропонные системы используют на 80% меньше воды, чем обычные фермы при сопоставимой урожайности.

Как указывается в статье, в Париже подобные фермы растут сейчас как грибы после дождя. Счет идет уже на десятки. По тому же пути двинулось еще несколько французских городов. По мнению сторонников таких систем, дальнейшая конкуренция за земельные ресурсы, обостряющаяся в условиях климатических изменений, даст дополнительные аргументы в пользу использования свободных городских и пригородных пространств для выращивания продуктов питания. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, города потребляют почти 80% производимой сельхозпродукции, однако ее доставка, как было сказано, растягивается на тысячи километров. Считается, что такая логистика не только повышает цены на продукты, но также увеличивает углеродный след из-за необходимости длительных транспортных перевозок. Следовательно, устраивая городские фермы, мы не только способствуем снижению цены на еду, но также содействует сокращению выбросов парниковых газов.

Главный вопрос в том, какие системы лучше всего подходят для городов. Несколько лет назад в тренде были так называемые закрытые вертикальные фермы, использующие искусственное освещение. Считалось, что использование фито-ламп вместо солнца благоприятствует развитию городского фермерства, поскольку для этого не потребуется открытых пространств. Использоваться, в принципе, может любое помещение: склады, ангары, подвалы, бывшие заводские цеха. Однако энергетический кризис развеял все иллюзии на этот счет: искусственное освещение многократно повышает издержки. В упомянутой публикации этот факт признается прямо.

Но есть и другие варианты, где используется солнечный свет, но не используется почва. Одним из таких вариантов как раз и является размещение ферм на пустующих крышах многоэтажных зданий. Солнца здесь – сколько угодно. И при этом – никакой конкуренции за землю. Исследование девятилетней давности, проводимое для Болоньи, показало, что крышные фермы в состоянии произвести 77% из 16 тысяч тонн продуктов питания, необходимых населению этого города, где площадь крыш составляет не менее 82 гектаров.

В общем, исследователи обращают внимание на солидную базу для развития городского фермерства. Цифры даются вполне оптимистичные. Тем не менее, исследование позапрошлого года показывает, что крыши еще очень слабо задействованы в деле производства продуктов питания. И это – несмотря на их высокую производительность. Кроме того, крышные фермы имеют дополнительные плюсы: они повышают шумоизоляцию здания и позволяют повторно использовать его сточные воды и тепло.

По большому счету, свободные городские пространства можно использовать для производства еды весьма «творчески», нетривиально. Так, в том же Париже на одной из бывших автостоянок создали грибную ферму. В другом месте создали теплицу, обогреваемую за счет работы трехсот серверов, расположенных в центре обработки данных прямо под ней. Исследователи считают, что подобное хозяйство вполне совместимо даже с богато украшенной архитектурой позапрошлого века. Так, на крыше Парижской национальной оперы есть ульи для производства меда! А в таких городах, как Нант и Бордо, высаживают фруктовые деревья, чтобы увеличить предложение фруктов.

Как видим, примеры весьма обнадеживающие. И тем не менее, тщательные исследования показывают, что в глобальном масштабе городское фермерство способно произвести не более 10% мирового спроса на бобовые, корнеплоды и овощные культуры (то есть не более десятой части). В сумме это составляет примерно 180 миллионов метрических тонн. Например, чтобы таким путем обеспечить фруктами и овощами всё население Парижа, понадобятся свободные площади, в полтора раза превышающие общую площадь города. Выходит, что для удовлетворения спроса в любом случае необходимо выйти за городскую черту. И здесь уже ставится вопрос об освоении городских окраин, что, в конечном итоге вполне соответствует единой тенденции по освоению свободных пространств. Но об этом – в заключительной части.

Николай Нестеров

Окончание следует

Китай заинтересован не только в сырье и энергии из России, но и в знаниях, образовании и технологиях. Такой вывод мы сделали по итогам контактов с коллегами из Поднебесной, в том числе на недавно прошедшем в Харбине VII Форуме аналитических центров российско-китайских экономических взаимодействий. Сразу скажем, что многократные поездки в КНР, общение с китайскими учеными и изучение их работ рисуют картину, очень далекую от стерео­типов, распространенных, увы, в российских СМИ и общественном мнении. Китай — это не «муравьиный капитализм» (перефразируя Ивана Ефремова), а социально и экологически ориентированное государство, что и записано в его Конституции. Соответственно, модернизация по-китайски — процесс, ориентированный на человека (достижение «зажиточности населения» определено в решениях ХХ съезда Компартии Китая), а международная активность КНР предельно прагматична, но не агрессивна, по крайней мере, в настоящее время.

Дискуссии на упомянутом форуме показали, что ученые двух стран констатируют ломку устоявшейся десятилетиями системы однополярного мира. Китай, Россия, страны БРИКС и другие государства «мирового большинства» провозглашают движение к многополярности. Реально же происходит формирование новой биполярной системы (США — ЕС и БРИКС), основными центрами которой объективно стали США и КНР как наиболее мощные государства своих лагерей. Более того, не заявляя о своих претензиях на мировое лидерство и выступая против однополярного мира, КНР со своим бурным экономическим и научно-технологическим ростом и возросшей военной мощью фактически становится вторым лидером биполярного мира, возможно, преследуя цель в перспективе перейти и к однополярному доминированию. В этой системе, несмотря на разность потенциалов, большую роль играет Россия, а внутри нее — Сибирь как крупнейший и богатейший ресурсами макрорегион мира, граничащий с Китаем.

При этом китайские коллеги прямо говорили, что невыгодная для России структура торгово-экономических связей с КНР (поставки туда сырья и топлива, импорт готовой продукции) сложилась потому, что наша страна пока что не в состоянии предложить китайскому рынку конкурентоспособную продукцию обрабатывающей промышленности (машины и оборудование, электроника, продукты высоких переделов добываемого сырья). С другой стороны, наших соседей интересуют имеющиеся в наличии российская техника и технологии, современные материалы, образовательные услуги, научный и культурный обмен.

Поэтому, на наш взгляд, сегодня одним из конкурентоспособных продуктов России на китайском рынке могут быть гражданские научно-исследовательские разработки, готовые или близкие к внедрению: в области новых материалов, искусственного интеллекта, охраны окружающей среды и т. д. Китай, в свою очередь, обладает сильным потенциалом быс­трой коммерциализации (чего нельзя сказать об отечественных реалиях). Важно проработать механизмы реализации паритетных интересов партнеров из обеих стран, защиты интеллектуальной собственности, внедрения в практику разработок российской науки на базе китайского «инновационного конвейера», чтобы в дальнейшем применить все это в российских регионах и отраслях.
Если обобщить, то в современных условиях ориентации России на достижение технологического суверенитета целесообразно использовать китайский «попутный ветер» научно-технологической модернизации для «взлета» оте­чественных исследований и разработок. Сегодня китайский бизнес очень прагматичен и с осторожностью воспринимает призывы к деловому сотрудничеству с Россией, опасаясь вторичных санкций коллективного Запада. Но научно-техническое взаимодействие России и КНР пока не является объектом санкционной политики недружественных стран (за исключением достаточно узких сфер микроэлектроники и разработок двойного назначения).

Особо важными могут быть проекты, разрабатываемые Российско-китайским научно-исследовательским центром Сибирского отделения РАН по материалам и технологиям для охраны окружающей среды. Здесь российские научные разработки возможно применять для апробации новых технологий в лабораториях и на промышленных площадках России и Китая, затем тиражировать в промышленное производство на передовых предприятиях КНР и после этого использовать в практике хозяйственной деятельности и охраны окружающей среды в конкретных регионах и отраслях России. При этом важно обеспечить принцип взаимовыгодного научно-технического сотрудничества с учетом интересов как КНР, так и России, и непременное сохранение российских прав на интеллектуальную собственность.

Важно также скрупулезно вникать в деятельность, формы организации и финансирования китайских аналитических центров. Этот опыт может быть полезен для институционализации и модернизации экспертной функции Российской академии наук. В институтах РАН следует более активно изучать конкретные действия КПК и правительства КНР по превращению страны в одного из мировых технологических лидеров. Применительно к Сибири есть смысл проработать вопрос о создании межведомственного центра информации и знаний по современному Китаю на базе Новосибирского государственного университета и Государственной публичной научно-технической библиотеки СО РАН. При этом российско-китайский институт НГУ и «китайско-ориентированные» центры других сибирских университетов нужно нацеливать не только на обучение китайских студентов и аспирантов, но и на подготовку и переподготовку нашей молодежи в ведущих университетах Китая. Необходимо изыскать источники финансирования для перевода наиболее интересных китайских аналитических материалов на русский язык с целью их распространения в органах власти, академических институтах и университетах.
Наука, знания, образование, технологические заделы и передовые разработки — не менее конкурентоспособные рыночные продукты, чем электроника или автомобили. Время диктует острую потребность их массированного и системного продвижения в Китай и другие лояльные к России государства Азии.

Валерий Крюков,
академик РАН, директор Института экономики и организации промышленного производства СО РАН
Вячеслав Селиверстов,
доктор экономических наук, директор Международного научного центра СО РАН по проблемам трансграничных взаимодействий

Одна из основных задач в изучении быстропротекающих процессов – ударно-волновых и взрывных – в том, чтобы при помощи экспериментальных данных получить информацию о состоянии вещества в момент сжатия до миллиона атмосфер (для примера давление в центре Земли составляет 3,7 млн атмосфер). Численное моделирование поведения материала при таких перегрузках интересно для аэрокосмической, атомно-энергетической, строительной отраслей промышленности. Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) совместно с коллегами из Института гидродинамики им. М. А. Лаврентьева (ИГиЛ СО РАН) исследуют одно из паразитных явлений, возникающих в момент взрыва и мешающих равномерному сжатию материала – пыление. Поток микрочастиц, отрывающихся от вещества, специалисты изучают при помощи синхротронной радиографии на станции «Субмикросекундной диагностики» Центра коллективного пользования «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения» (ЦКП СЦСТИ) ИЯФ СО РАН. Синхротронное излучение позволяет получать картину событий, длящихся наносекунды. Благодаря таким техническим возможностям ученые создали математическую модель пыления – эксперименты проходили с образцами из олова. Результаты были доложены на конференциях Synchrotron and Free electron laser Radiation: generation and application (SFR) (2022 г.) и Забабахинские научные чтения (2023 г.).

«Мы занимаемся изучением ударно-волновых и взрывных процессов, – рассказывает ведущий научный сотрудник ИГиЛ и ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Константин Тен. – Эта область науки интересна в первую очередь аэрокосмической, атомно-энергетической отраслям промышленности. Дело в том, что благодаря подобным исследовательским работам, можно изучать, как ведет себя какое-то вещество в момент взрыва, то есть в момент сжатия до миллиона атмосфер. Материалы, из которых сделаны космические корабли, испытывают сильные деформации при входе в атмосферу, броня должна выдерживать ударные волны от попадания снарядов и др. Мы проводим эксперименты и получаем экспериментальные данные по сжатию вещества, которые потом переводятся в математические формулы зависимости плотности от давления исследуемых веществ в момент перегрузки и деформации. Такие формулы называются уравнениями состояния вещества и потом применяются при конструировании объектов».

Один из интересных эффектов, который изучают специалисты ИГиЛ СО РАН и ИЯФ СО РАН, называется пыление. Пыление – это процесс отрыва микрочастиц от металлического «ударника» (снаряда или поршня), который используется для создания ударной волны в образце (в исследуемом веществе). Микрочастицы летят впереди с чуть большей скоростью и сильно мешают достижению максимального сжатия в образце. Они деформируют поверхность образца, по которому бьет снаряд, то есть мешают его равномерному сжатию, а также снижают саму скорость удара.

«Чтобы сжать вещество, нужно чем-то по нему ударить, придать импульс. А ударяя с большой силой по предмету, заставляя его двигаться со скоростью в несколько километров в секунду, появляется эффект пыления. Чем быстрее разгоняем ударник, тем больше появляется микрочастиц, – поясняет Константин Тен. – Теперь мы знаем, что пыление сильно искажает отполированную для лучшего сжатия поверхность материала – мы называем это потерей монолитности фронта. И все это нужно учитывать в конструировании космических кораблей, атомных станций и др. Почему раньше этого не видели, а нам удалось? Дело в том, что микрочастицы имеют не просто малые размеры (нано и микро), но еще имеют малую плотность и летят с со скоростью 3-6 км/сек. И длится это очень непродолжительное время – микросекунды. Обычным рентгеновским аппаратом такое не увидеть. На базе ИЯФ СО РАН у нас есть возможность работать с синхротронной радиографией на пользовательской станции «Субмикросекундной диагностики». Это тот же рентген, но делающий кадры за доли наносекунд. Для взрывных процессов это очень хорошее время. Мы одни из немногих, кто получает дифракционную картину события».

Специалисты ИЯФ СО РАН и ИГиЛ СО РАН провели эксперименты по изучению пыления от олова. Это очень удобный модельный объект, так как у него низкая температура плавления и при сильном ударе связь между молекулами нарушается и нужный процесс запускается быстрее. Модельные эксперименты позволили получить математические формулы, которые учитывают само пыление и эффекты, которые оно производит. Теперь их можно использовать для решения задач аэрокосмической, атомной отраслях.

ЦКП СЦСТИ специализируется на фундаментальных и прикладных работах, связанных с использованием пучков синхротронного и терагерцового излучения, на разработке и создании экспериментальной аппаратуры и оборудования для таких работ, на разработке и создании специализированных источников синхротронного и терагерцового излучения. Центр создан на базе лабораторий ИЯФ СО РАН и имеет статус открытой лаборатории, в деятельности которой могут принимать участие российские и зарубежные организации и лица.

Пресс-служба ИЯФ СО РАН