Как мы уже сообщали ранее, в начале ноября 2021 года правительство РФ утвердило Стратегию социально-экономического развития с низким уровнем парниковых газов до 2050 года. Цель Стратегии – достижение так называемой «углеродной нейтральности» при устойчивом росте экономики. Иными словами, официально наша страна движется в том же направлении, что и коллективный Запад, реализуя основные положения Парижского соглашения по климату, подписанного и ратифицированного нашей страной.

В данном случае речь идет о федеральной климатической доктрине. Но, учитывая масштабы наших территорий, для конкретной реализации этой стратегической задачи потребуются детализированные региональные программы. В силу ярко выраженных климатических и экономических особенностей каждого региона их невозможно втиснут в одну-единственную формулу. Эти моменты, безусловно, должны учитываться на местах. Соответственно, потребуются десятки региональных программ низкоуглеродного развития, подкрепленных научно. Процесс не может развиваться исключительно по указке из Москвы. Необходима инициатива самих регионов, которая, по идее, будет поддерживаться федеральным руководством. В то же время основные пути реализации данной стратегии должна задать академическая наука, поскольку именно ученые обладают необходимым набором компетенций в таких непростых вопросах. А потому им предстоит сформулировать основные концептуальные положения, исходя из объективного понимания как общих национальных интересов, так и региональной специфики. 

Такая работа уже выполняется для сибирских регионов. В начале марта этого года соответствующее предложение со стороны ученых СО РАН было направлено правительству Новосибирской области. Естественно, детального плана пока еще нет. С точки зрения наших ученых, необходимо с самого начала очень грамотно определиться с концепцией, чтобы не загнать в тупик экономику Сибири скороспелыми климатическими инициативами – как это уже имеет место в европейских странах.

Напомним, что при Сибирском отделении действует Объединенный ученый совет по энергетике, возглавляемый академиком Сергеем Алексеенко, научным руководителем Института теплофизики СО РАН.  Специалисты этого Института уже не первый год рассматривают основные варианты модернизации и параллельного «озеленения» энергетической отрасли в рамках климатической повестки. Почему именно энергетика значится у нас на первом месте, догадаться не сложно. Дело в том, что львиная доля (до 80%) углеродных выбросов в нашем регионе формируется как раз за счет предприятий энергетического сектора. Во многом это связано с тем, что главным топливным ресурсом для НСО остается уголь, объявленный европейскими борцами с глобальным потеплением «грязным топливом».

В Сибирском отделении, и конкретно – в Институте теплофизики СО РАН, таких радикальных подходов в отношении угля не придерживаются. Да и отношение к ископаемому топливу, в целом, здесь весьма сдержанное. Мало того, как подчеркивает в своих научных докладах и публикациях академик Сергей Алексеенко, к модернизации энергетической отрасли Сибири нельзя подходить по европейским лекалам, требуя замены ископаемого топлива возобновляемыми источниками энергии. ВИЭ связаны с генерацией электроэнергии, а для Сибири крайне актуальна выработка тепла. Поэтому радикальный отказ от ископаемого топлива нам противопоказан. Тем более что показатели по солнцу и ветру у нас также не особо впечатляющи.

Что касается угля, то здесь, утверждает Сергей Алексеенко, есть перспективные технологии, способные «озеленить» угольную генерацию. Одной из таких технологий является «цикл Аллама» - разработка, пока еще недостаточно оцененная на Западе. По словам ученого, эксперты Массачусетского технологического института прогнозируют возобновление спроса на уголь в отдаленной перспективе, что будет прямо связано с развитием «чистых» (читай – «зеленых») технологий сжигания угля. Поэтому в нашем случае списывать уголь со счетов пока что рано. Еще один важный подход к углю – реорганизация энергетических объектов в энерготехнологические комплексы, когда уголь будет использоваться как сырье для производства полукокса или сорбента с параллельным использованием сбросного тепла. Если на такой цикл перевести все небольшие муниципальные котельные, то мы получим на выходе и энергию, и ценный продукт, и снижение (почти до нуля) углеродных выбросов.

В данном случае мы говорим об ориентирах на отдаленную перспективу, где, как видим, не значится радикальный отказ от ископаемого топлива и тотальный переход на ВИЭ. Подходы наших ученых к вопросам низкоуглеродного развития в этом плане вполне прагматичны и лишены фанатизма и климатического алармизма, характерного для европейцев. И это - хороший знак. В то же время мы прекрасно понимаем, что осуществить коренную модернизацию угольной генерации невозможно. Если атомной энергетикой у нас в стране «рулит» государственная компания, то тепловые электростанции, включая Новосибирские угольные ТЭЦ, находятся в руках частного бизнеса. Поэтому неудивительно, что о развитии атомной энергетики у нас заявляют с самых высоких трибун, начиная с Главы государства (о чем мы писали).

А вот что у нас намерены делать с тепловыми электростанциями или угольными котельными, пока не совсем понятно. Создается впечатление, что эту задачу должны решать сами владельцы таких энергетических объектов. Но входит ли коренная модернизация в их задачи и есть ли, вообще, у энергетических компаний стимул и возможности создавать принципиально новые мощности без привлечения государственных финансов? Да и можно ли вообще решать подобные задачи без государственного участия? Как показывает опыт других стран, далеко уже обогнавших нашу страну по этому направлению, без прямого государственного участия (взять хотя бы поддержку НИР и НИОРК) здесь ничего не решается.

Тем не менее, какие-то шаги сделать вполне по силам уже на ближайшую перспективу. Наши ученые выделяют здесь как минимум две задачи: использование зол уноса и использование сбросного тепла от угольных станций СГК.

Про золы уноса у нас говорят уже давно. Традиционно эта тема рассматривалась в контексте мер по улучшению экологической обстановки, когда золы уноса – вместо того, чтобы захламлять полигоны – начинают использоваться в качестве сырья для производства бетонов. По мнению наших ученых, эти меры вполне можно рассматривать и как часть решения климатической проблемы. Дело в том, что, превращая золу в бетон, вы осуществляете своего рода консервацию углерода.

Не менее важным решением является утилизация сбросного тепла. Как объясняют ученые, раньше было в порядке вещей, когда в одном месте тепло производят, а в другом месте его выбрасывают в окружающую среду. Именно так до сих пор происходит на крупных энергетических объектах, где для замыкания термодинамического цикла осуществляют конденсацию водяного пара с помощью теплообменных устройств. В нашу эпоху, когда на первое место выходят вопросы экологии, такой подход выглядит слишком расточительным. По мнению наших ученых, если использовать это тепло для обогрева помещений, мы заметно снизим углеродный след, поскольку нам придется меньше ресурсов тратить на отопление.

Самое интересное, что утилизация сбросного тепла хорошо вписывается в агроклиматические проекты. Как мы понимаем, растения являются лучшими поглотителями углекислого газа. Почему бы, в таком случае, не совместить утилизацию тепла с выращиванием растений, размещая вблизи энергетических объектов тепличные комплексы? Такую идею также высказывают наши ученые, применяя ее к стратегии низкоуглеродного развития. Ведь в настоящее время для обогрева теплиц создаются отдельные котельные, использующие ископаемое топливо. Если же развитие тепличных хозяйств в регионах включить в климатический контекст, то мы получим явную экономическую выгоду. Фактически, отопление теплиц можно осуществлять почти даровым теплом, что даст нам двойную пользу (помимо снижения углеродного следа).

Таким образом, «климатические» предложения наших ученых не зацикливаются на идее борьбы с ископаемым топливом, как это имеет место на Западе. Как мы сказали выше, пока что они не предложили детального плана, поскольку инициатором таких программ должно стать региональное руководство. Ученые, со своей стороны, уверили правительство области в том, что готовы участвовать в научном сопровождении, в разработке и в реализации климатической стратегии. Их подходы к этой проблематике, в чем мы уже убедились, достаточно четко определены. Насколько плодотворным окажется сотрудничество представителей власти и представителей науки, время покажет. Нам же остается надеяться, что климатическая политика в нашем регионе (да и в стране в целом) будет определяться научными компетенциями в вопросах энергетики, а не политическим популизмом и голой идеологией.

Андрей Колосов

Стали известны результаты, полученные открытой системой «Писец» на ежегодной акции «Тотальный диктант», которая состоялась 20 апреля. Напомним, что «Писец» был разработан научным сотрудником Лаборатории прикладных цифровых технологий Международного научно-образовательного математического центра НГУ и сооснователем стартапа «Сибирские нейросети» Иваном Бондаренко. Впервые искусственный интеллект соревновался в грамотности с человеческим в рамках задачи диктанта, и создатель «Писца» предполагал, что положительной оценки тот не получит - скорее всего, система допустит минимум орфографических ошибок, однако с расставлением знаков препинания вряд ли справится. 

Разработчикам «Писца» было важно собрать статистику о разнообразии совершаемых им ошибок и неточностей, чтобы в дальнейшем усовершенствовать систему. Результаты оказались неожиданными, но закономерными – «Писец»  вполне удовлетворительно расставил запятые и разбил текст на абзацы. Для этого его специально научили улавливать в речи «кодовые фразы» вроде «пишем с красной строки» или «переходим на новый абзац». В этих целях использовалась отдельная нейросеть, обученная на базе Longformer выделять такие «внесюжетные» вставки наподобие системы NER (Named Entity Recognition - распознавание именованных сущностей). Для обучения использовался синтетический текстовый корпус. Сам же «Писец» использовал в своей работе связку Wav2Vec2-Large-Ru-Golos + Whisper-Podlodka (о Wav2Vec2-Large-Ru-Golos мы ранее писали https://www.nsu.ru/n/media/news/nauka/razrabotannuyu-professorom-ngu-model-raspoznavaniya-rechi-nauchili-razlichat-emotsii, а Whisper-Podlodka является новой моделью). Однако галлюцинаций избежать не удалось.

Галлюцинация — это ответ авторегрессионной нейросетевой модели языка, который корректен грамматически, но неверен семантически (не соответствует входному запросу по смыслу).

Проверяла диктант, написанный искусственным интеллектом, старший преподаватель кафедры источниковедения литературы и древних языков Гуманитарного Института НГУ Людмила Буднева.

— «Писцу» вполне можно было бы поставить твердую «тройку», если бы не несколько обстоятельств. Из 276 слов диктанта он пропустил 6, пять из которых стояли в конце предложения, причем в этих случаях он не ставил точку, но следующее предложение начинал с заглавной буквы. В одном месте пропустил предлог «в», шедший предпоследним в предложении. Еще 7 слов им было услышано неверно. Например, вместо «наивысшего» искусственный интеллект написал «наявившего». Другой пример словотворчества — «кальиончатых» вместо «клеенчатых». Встретилось и неверно услышанное выражение «Читай — не хочу». Вместо него написано «Считай, не хотите», свидетельствующее и о проблемах с грамматикой. С грамматикой обнаружились еще проблемы в написании окончаний — «синями» (вместо «синими») и «портрет ... гимназисткЕ» (правильно: «портрет … гимназистки»), что уже засчитывается за орфографическую ошибку. Еще одна «ослышка» привела к искажению смысла предложения, но в итоге было все же написано правильно. Это последнее предложение предпоследнего абзаца. «Писец» вместо «так» написал «та». Получилось сложносочиненное предложение, где он поставил запятую, в итоге возникла речевая ошибка. Аналогичная грамматическая ошибка: вместо слова «способны» написано «способный» и вышло «как способный лишь немногие», — разобрала ошибки «Писца» Людмила Буднева.

Был сделал вывод: в тех местах, где «Писец» все слова услышал верно, он написал диктант хорошо — на границе между «тройкой» и «четверкой». Такого результата его разработчики не ожидали.

— Результаты работы «Писца» оказались выше, чем прогнозировалось. Изначально он разрабатывался год назад для автоматического стенографирования звукозаписей интервью или защит диссертаций.  Соответственно, даже 20-30 % ошибок в расшифрованных текстах — это уже тот уровень, который позволяет человеку гораздо быстрее подготовить чистовой текст стенограммы, чем если бы он писал его «с нуля», прослушивая запись полностью самостоятельно. Но для диктанта 20 % ошибок — это неприемлемо, это «двойка». Поэтому в последнюю неделю перед «Тотальным диктантом» мы занимались адаптацией «Писца» к специфике диктанта, а также вносили в него принципиальные улучшения, основанные на результатах наших исследований за последний год. Одно из таких улучшений — применение метода минимизации байесовского инвариантного риска вместо обычного в таких случаях метода минимизации эмпирического риска. Минимизация байесовского инвариантного риска позволяет повысить устойчивость обучаемой нейросети к т.н. «сдвигу распределений», когда распределения признаков речи в ходе эксплуатации начинают отличаться от тех распределений, которые имели место в обучающем речевом корпусе. Предполагается, что признаковое описание распознаваемого объекта содержит в себе как сущностные характеристики этого объекта, так и характеристики акустического и языкового «фона», среды. Благодаря минимизации байесовского инвариантного риска появляется возможность выделить инвариантные корреляции между целевой переменной и сущностными характеристиками объекта, абстрагируясь от среды. Но для этого необходимо сформулировать, что такое среда в задаче распознавания речи, и определить некоторую модель этой среды. Именно это и было главной исследовательской проблемой, которую мы решили при создании новой версии «Писца». Результаты новой версии на «Тотальном диктанте» подтверждают, что «Писец» стал инвариантнее и умнее, — объяснил Иван Бондаренко.

Опираясь на результаты «Писца», полученные на «Тотальном диктанте», разработчики уже наметили ближайшие направления исследований. В их числе повышение устойчивости Whisper-Podlodka к шумам различного рода, которые искусственно добавляются в сигнал с помощью системы аугментатора аудиофайлов (https://github.com/dangrebenkin/audio_augmentator), а также дальнейшее погружение в исследование метода минимизации байесовского инвариантного риска, исследование ограничений и слабых мест этого подхода, создание более эффективной модели среды с точки зрения акустики и лингвистики.

Пресс-служба Новосибирского государственного университета

Оборудование и метод естественного импульсного электромагнитного поля Земли, разработанные в Институте мониторинга климатических и экологических СО РАН (Томск), будут внедрены при создании комплексной системы безопасности на ООО «Разрез Тайлепский» в Кузбассе. Разработки позволят прогнозировать оползни и другие опасные геологические процессы на горных выработках, способные привести к человеческим жертвам и экономическому ущербу.

«Предложенный нами метод базируется на использовании физического явления — электромагнитной эмиссии, а именно способности диэлектрических материалов излучать электромагнитные сигналы при механическом воздействии на них. Так как наша планета вращается вокруг своей оси, а земная кора находится в постоянном движении, то нет необходимости оказывать какое-то специальное воздействие на горные породы», — рассказывает старший научный сотрудник лаборатории геоинформационных технологий ИМКЭС СО РАН Сергей Юрьевич Малышков.

Как поясняет ученый, высокоточная геодезическая съемка и более современные методы интерферометрии, используемые в горной промышленности, могут обеспечить лишь мониторинг оползней и других опасных процессов, но не их прогноз. К тому же специализированные интерферометры после введения санкций в Россию больше не поставляются. Заменить это оборудование могут разработанные в Томске регистраторы электромагнитного поля, отслеживающие изменения напряжений в горных породах.

Такие регистраторы, снабженные модемами, станут одним из компонентов многофункциональной системы безопасности на разрезе «Тайлепский» в Кемеровской области. Данные с регистраторов будут передаваться на сервер, и в случае тревожного сигнала можно будет своевременно принять верное решение для обеспечения безопасности промышленного объекта. Индустриальными партнерами проекта являются ООО «Ди Эй Груп» и ООО «Эмишэн».

Разработанные в ИМКЭС СО РАН метод и оборудование можно будет применять и на других горных предприятиях Кузбасса, Дальнего Востока, Урала и Донбасса, адаптировав их под нужды конкретного горнодобывающего предприятия. Ранее томские приборы подобного типа уже зарекомендовали себя при обеспечении безопасности газопроводов в труднодоступных сейсмоопасных районах, а также при выборе безопасного места для строительства объектов атомной энергетики в России и во Вьетнаме.

Ольга Булгакова, ТНЦ СО РАН

Площадка для выстраивания межрегиональных и международных кооперационных цепочек в целях импортозамещения и достижения технологического суверенитета будет работать 4 дня с 27 по 30 августа.

Форум пройдёт в 11-й раз, традиционно в формате Российской научно-технологической недели и объединит на своей площадке более 12 тыс. представителей научно-образовательных и инжиниринговых центров, передовых инженерных школ, кампусов, научных институтов, руководителей органов государственной власти, инвесторов и технологичных предпринимателей со всех регионов России. «Технопром–2024» включен в план приоритетных выставочно-ярмарочных и конгрессных мероприятий года.

Как сообщила заместитель Губернатора Ирина Мануйлова, ключевая тема форума в этом году «Трансформация науки и технологий в ключевой фактор социально-экономического и пространственного развития России».

«Технопром-2024» станет ключевой площадкой обсуждения научно-технологического развития регионов. На «Технопроме-2023» Дмитрий Николаевич Чернышенко поставил задачу пилотным регионам-лидерам страны разработать программы научно-технологического развития для того, чтобы максимально задействовать их потенциал в решении задач по обеспечению технологического суверенитета. В 2024 году мы также будем ориентироваться на задачи, поставленные перед регионами и, в связи с этим, ожидаем ещё более широкое их участие в программе мероприятия. Каждый трек деловой программы и выставки «Технопрома» в этом году будет посвящен обсуждению мегапроектов: развитие беспилотных авиационных систем, локализация производства лекарственных препаратов, производство медицинских изделий и оборудования, станкоинструментальной продукции и промышленных роботов, химическая продукция и новые материалы, электронная и радиоэлектронная продукция  – главные  направления для достижения технологического лидерства нашей страны, к которому мы все вместе стремимся», - отметила Ирина Мануйлова.

Отдельная программа будет подготовлена для пилотных регионов-лидеров Национального рейтинга научно-технологического развития – это 20 субъектов России. В 2023 году на форуме в рамках «Часа региона» приняли участие Ивановская область, Омский НОЦ, технопарк Санкт-Петербурга. В этом году формат очного участия остаётся, заявки уже принимаются. Кроме очного участия заранее заявившиеся регионы смогут презентовать себя в формате телемоста.

Форум растет с каждым годом, и в этом году мероприятие выходит на другие площадки, помимо традиционной. Отдельным событием, сопровождающими «Технопром», станет ТехноАрт (культурная программа форума). Ряд мероприятий пройдет на удаленных площадках самых активных участников форума -  вузов Новосибирска, Академпарка. А культурная программа форума станет отдельной серией мероприятий, которые пройдут в самом центре Новосибирска - на улице Ленина.

Отдельная площадка будет посвящена вовлечению молодежи в науку, юные гости форума смогут принять участие в открытых мастер-классах, узнать всё о научных центрах Новосибирской области и составить дорожную карту своей будущей карьеры. Запланированы мероприятия Национальной технологической инициативы, технологическое предпринимательство, кружковое движение НТИ.

В рамках «Технопрома» также состоится съезд НОЦ, совместное заседание Комиссии по научно-технологическому развитию Российской Федерации и Комиссии Государственного Совета Российской Федерации по направлению «Наука», Совет по реализации Федеральной научно-технической программы развития синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры, второе заседание Совета главных конструкторов станкоинструментальной отрасли (МГТУ «СТАНКИН»). Традиционными мероприятиями-спутниками форума являются Сибирская Венчурная Ярмарка, Национальный форум трансфера технологий, Фестиваль научно-популярного кино «Кремний», Большая математическая мастерская.

Подробности и регистрация по ссылке: https://форумтехнопром.рф/

Государственные программы в сфере научно-технологического развития 20 пилотных регионов будут представлены в мае на комиссии по НТР. Об этом заявил Заместитель Председателя Правительства Дмитрий Чернышенко.

«С 2023 года ведётся работа по выстраиванию системы управления научно-технологическим развитием в регионах. В 20 пилотных субъектах завершается подготовка госпрограмм НТР. В 80 регионах определены руководители по научно-технологическому развитию – ими стали заместители глав субъектов. Эти меры в том числе нацелены на синхронизацию обновлённой Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации, которую утвердил Президент Владимир Путин, и социально-экономических целей регионов. В мае подготовленные госпрограммы будут представлены на комиссии по НТР», – сказал вице-премьер.

Зампред Правительства отметил, что в зависимости от собственных приоритетов и задач субъекты могли сконцентрироваться на нескольких приоритетных отраслевых направлениях, обеспечивающих ключевой вклад в ВРП регионов. Такой подход позволяет учесть особенности каждого субъекта и возможности для роста в соответствии с экономическими, демографическими, климатическими условиями, текущим и прогнозируемым уровнем НТР и другими параметрами.

Данные государственные программы должны включать федеральные и региональные меры поддержки в науке, высшем образовании, инновационном предпринимательстве и управлении сферой интеллектуальной собственности. Также документ содержит перечень мероприятий, посвящённых подготовке кадров и обеспечению трансфера технологий в приоритетных отраслях промышленности.

Региональные государственные программы научно-технологического развития представят Санкт-Петербург, республики Башкортостан, Мордовия, Татарстан, Красноярский и Пермский края, Нижегородская, Новосибирская, Московская, Свердловская, Томская, Ульяновская, Белгородская, Иркутская, Кемеровская, Омская, Самарская, Тульская, Тюменская, Челябинская области.

Разработка региональных госпрограмм и создание института руководителей по научно-технологическому развитию субъектов Российской Федерации были запущены по инициативе Дмитрия Чернышенко при поддержке Председателя Совета Федерации Валентины Матвиенко. В 2023–2024 годах состоялись стратегические сессии с участием более 100 представителей регионов, ответственных за НТР. Данная работа ведётся в плотной кооперации с комиссией Государственного совета по направлению «Наука». Первая стратегическая сессия прошла в рамках X Международного форума технологического развития «Технопром-2023» в Новосибирске.

Одна из проблем российских решений в области искусственного интеллекта, что, когда о них заходит речь, чаще говорят про задачи и перспективы. Отчего складывается картинка в стиле «Планов у нас громадье, у нас решений нет». Хотя, на самом деле, решения тоже уже есть, и они применяются на практике, что дает возможность оценивать их реальную, а не потенциальную эффективность. Не так давно, Высшая школа экономики подготовила объемный доклад «Эффективные отечественные практики на базе технологий искусственного интеллекта в здравоохранении», где речь как раз о таких примерах.

Если смотреть на картину в целом, складывается интересная ситуация. С одной стороны, эксперты высказывают обоснованные сомнения по поводу границ доверия применительно к искусственному интеллекту, а здоровье человека – это одна из тех сфер, где вопросы доверия играют критически значимую роль. Но в то же время, здравоохранение сегодня является основным сегментом мирового венчурного рынка искусственного интеллекта, на него приходится около 20% общемирового финансирования.

С помощью технологий ИИ пытаются проводить профилактические обследования, диагностику, основанную на анализе изображений. Телеметрия с носимых устройств, завязанная на мобильные приложения помогают людям отслеживать различные физиологические показатели, что способствует поддержанию здорового образа жизни. Программно-аппаратные комплексы под управлением ИИ применяют, чтобы организовывать распределение потоков пациентов, управлять оснащением лечебно-профилактических учреждений и логистикой лекарственных препаратов и помогать быстрее реагировать на нештатные ситуации. Ряд киник вовсю использует роботизированные системы в качестве ассистента хирурга во время операций и утверждается, что это в разы снижает число послеоперационных осложнений.

В итоге, по данным Правительства России, в нашей стране только в 2021 году применение различных технологий ИИ различными медицинскими учреждениями принесло совокупный экономический эффект в размере более 13 млрд руб. И сейчас вовсю идет работа над выработкой национальных стандартов использования подобных решений, что должно ускорить их распространение.

В докладе ВШЭ отмечается также, что применение отдельных коробочных сервисов отходит на второй план, актуальным становится использование платформенных решений для врачей и разработчиков систем на основе ИИ, позволяющих решать все вопросы в одном месте: от разметки данных до создания модели и применения ИИ-продукта. Такой подход позволяет конвертировать знания и опыт большого количества врачей в создание актуальных датасетов для обучения ИИ, устраняя проблему недостатка качественных размеченных данных для обучения моделей. Также создаются условия для устранения проблемы «диагностической точности», когда ИИ-сервис показывает разную точность на данных различных регионов и больниц по причине специфики данных на разных аппаратах и их настроек.

В докладе подробно рассматриваются основные тренды применения ИИ в здравоохранении, но это тема для отдельного большого разговора. Пока же остановимся, как и обещали, на конкретных примерах успешного внедрения технологии ИИ в российских медицинских учреждениях.

Одно из наиболее быстро развивающихся направлений - поиск закономерностей и аномалий в изображениях, получаемых с медицинских устройств с помощью компьютерного зрения. Электронные устройства и программные средства, способные решать относительно простые задачи такого рода – удалять ненужные элементы на томографических снимках и т.п. – сегодня уже применяются достаточно широко. Более того, расширяются и задачи, которые решают с помощью ИИ.

Так, в России с прошлого года в тариф обязательного медицинского страхования включен анализ с помощью ИИ маммографических снимков.

Компания ООО «Медицинские скрининг системы» разработала сервис «Цельс» на базе ИИ для повышения скорости анализа и точности интерпретации флюорограмм и рентгенограмм, который прошел испытания в пяти регионах РФ, а также интегрирован в Единый радиологический информационный сервис30 (ЕРИС) Москвы. Сервис анализирует рентгенографические изображения и в течение нескольких секунд определяет наличие или

отсутствие патологических изменений органов грудной клетки по пяти клиническим направлениям (включая выявление признаков социально значимых заболеваний). Модель также проводит медицинскую сортировку, ранжируя исследования по тому, насколько патология серьезна и как быстро на нее нужно обратить внимание.

Европейский Медицинский Центр внедрил сервис видеоаналитики «Третье мнение. ИИ-мониторинг», который использует технологии компьютерного зрения. Сервис облегчает пребывание пациента в стационаре, предотвращая падения и пролежни, оптимизирует рабочее время персонала, позволяя отслеживать динамику реабилитации 24/7 и увеличивать при этом оборот койки, снижая травматизм ослабленных пациентов.

В прошлом году лаборатория аналитики потоковых данных и машинного обучения Механико-математического факультета НГУ представила первые результаты использования машинного зрения для обработки снимков, полученных с помощью МРТ. Это гораздо более сложная задача, чем обработка снимков, сделанных методами классической рентгенографии или РКТ, поскольку их сложнее стандартизировать.

Сотрудники лаборатории работают над созданием системы искусственного интеллекта для дифференциальной диагностики новообразований головного мозга на МРТ-изображениях. «Наш программный модуль не заменит врача, ставить диагнозы и назначать лечение должен только человек, но искусственный интеллект станет для него полезным помощником, предоставит информацию, сделает необходимые акценты, выделит значимые моменты», ─ рассказывал заведующий лабораторией Евгений Павловский.

Технологии не стоят на месте и, по мере их развития, вместе с ними расширяется и круг задач, в решении которых может помочь нейросеть. И уже в этом году Исследовательский центр в сфере искусственного интеллекта НГУ совместно с новосибирским филиалом «НМИЦ «МНТК «Микрохирургия глаза» имени академика С.Н. Федорова» совершенствует интерактивную компьютерную программу «Метод дистанционного скринингового исследования нарушений зрения школьников».

Сама программа уже применяется на практике: уже два года с ее помощью проводится сплошное обследование школьников Новосибирской области. Сейчас, совместно с центром ведется ее доработка: контроль критически важных параметров при тестировании и обработке данных будет проводиться с использованием искусственного интеллекта. Это должно заметно ускорить обработку данных и ее точность, при этом само тестирование сможет проводить не врач-окулист, а, например, школьная медсестра или другой сотрудник образовательного учреждения. Последнее особенно важно для территорий, где ощущается нехватка медицинских кадров. Поэтому разработчики планируют поставить несколько таких комплексов для реализации пилотного проекта обследования зрения в школы Запорожской области.

Еще одно перспективное направление - мобильное здравоохранение (mHealth38), которое является новым вектором развития телемедицины. Всемирная организация здравоохранения определяет mHealth как использование мобильных и беспроводных технологий для поддержки достижения целей в области здравоохранения, способное изменить облик оказания медицинских услуг во всем мире. К этому направлению относят как устройства, приложения и услуги для лечения и ухода за пациентами, так и системы и устройства, предназначенные для контроля за соблюдением здорового образа жизни и фитнеса, включая трекеры для физической активности, спортивные часы, пульсометры, приложения для здорового питания, контроля сна и т. д.

Например, система от российского стартапа Scanderm позволяет проанализировать эластичность, влажность, жирность, рельеф, фототип, размер пор, микроциркуляцию, пигментацию, наличие акне и степень воздействия ультрафиолета на кожу. С помощью устройства можно определить уровень старения и приблизительный возраст эпидермиса.

Другой проект в области мониторинга здоровья граждан связан с линейкой отечественных газоанализаторов HEALTHMONITOR, созданных ранее в Институте автоматики и электрометрии СО РАН совместно с промышленным партнером – компанией ООО «Сайнтификкоин». В настоящее время, в серийное производство запущена спортивная версия устройства, с помощью которой можно оценить эффективность тренировочного процесса. Устройство, отслеживает несколько ключевых показателей организма человека, по которым можно понять, через какое время после начала тренировки у человека начал «гореть жир». А когда, несмотря на увеличение интенсивности нагрузки, процесс остановился или пошел на спад.

Тем временем, в компании продолжают развивать линейку подобных устройств. Используя технологии искусственного интеллекта, разработчики не только хотят расширить функционал газоанализаторов, но и внедрить еще одну систему мониторинга состояния здоровья: оценивая расширение зрачка, новая система должна позволить точно диагностировать наличие алкогольного или наркотического опьянения у человека, а также признаки его переутомления. Такой системой, например, можно оборудовать проходные промышленных предприятий и других крупных компаний.

Сергей Исаев

Одним из ключевых событий при создании новосибирского Академгородка стало открытие по инициативе академика Михаила Алексеевича Лаврентьева в 1964 году отдельного вычислительного центра. Его возглавил 38-летний член-корреспондент АН СССР Гурий Иванович Марчук. Именно ВЦ СО АН СССР стал отправной точкой, из которого выросли сразу несколько академических институтов Сибирского отделения. О том, как современная математика меняет картину мира и выступает катализатором научных знаний накануне 60-летия Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН рассказал директор института, доктор физико-математических наук, профессор РАН Михаил Александрович Марченко. 

— Михаил Александрович, почему, на ваш взгляд, при создании новосибирского Академгородка упор был сделан на привлечение к этой работе именно представителей точных наук, ведь и Михаил Алексеевич Лаврентьев, и Сергей Львович Соболев, и Сергей Алексеевич Христианович были исследователями именно из этой сферы?

— Думаю, что важную роль сыграло участие выдающихся советских математиков в реализации стратегически важных для нашей страны проектов — атомного и космического. Именно математика стала тем связующим звеном, которое позволило объединить ученых разных сфер: химии, физики, астрономии, метеорологии, механики, медицины. Потому что это единый язык, понятный всем, и к тому же способный описать практически все процессы, происходящие в этом мире. Даже если что-то пошло не так, математическая наука позволяет сделать обоснованную оценку возможных отклонений. Сегодня мы еще раз можем убедиться в правильности сделанного выбора: при всем многообразии направлений исследований, которые проводятся научно-исследовательскими институтами, математика остается главным языком общения, при этом он постоянно развивается и совершенствуется. Более того, с помощью математики и математического моделирования во много раз увеличивается скорость получения новых знаний в разных областях наук. Это ученые поняли сразу, как только появились компьютеры. Еще один показательный пример — наш парк мощных вычислительных машин коллективного пользования. К нему всегда были подключены десятки научных институтов и университетов, это происходит и сейчас. Всё это говорит о том, что без математики и больших вычислений в современной науке обойтись невозможно.

— Гурий Иванович Марчук часто называл созданный им институт кузницей научных кадров.

— Совершенно верно! Однажды даже подсчитали — из него вышло 28 руководителей научных организаций и специализированных конструкторских бюро. Можно назвать ряд выдающихся ученых, которые работали в нашем институте. Причем многие из них начинали у нас свою научную карьеру, став впоследствии членами Академии наук. Это академики Гурий Иванович Марчук, Анатолий Семёнович Алексеев, Борис Григорьевич Михайленко, Валентин Павлович Дымников, Андрей Петрович Ершов, Василий Михайлович Фомин, Сергей Константинович Годунов, Анатолий Николаевич Коновалов, Михаил Михайлович Лаврентьев, Владимир Григорьевич Романов, Юрий Иванович Шокин, Николай Николаевич Яненко, Умирзак Махмутович Султанганзин и члены-корреспонденты Геннадий Алексеевич Михайлов, Сергей Игоревич Кабанихин, Вадим Евгеньевич Котов, Геннадий Павлович Курбаткин, Василий Николаевич Лыкосов, Сергей Иванович Смагин, Владимир Викторович Шайдуров. 

ИВМиМГ стал преемником ВЦ, и это связано с математическими школами, которые создали и возглавили наши выдающиеся ученые. Это, во-первых, сам Гурий Иванович Марчук, организовавший две научные школы: по вычислительной математике и по математическому моделированию в физике атмосферы и океана. Член-корреспондент РАН Геннадий Алексеевич Михайлов — создатель научной школы методов Монте-Карло и их применения для решения важнейших задач математической физики. Благодаря академику Анатолию Семёновичу Алексееву появилась научная школа по математической геофизике, далее ее развивал академик Борис Григорьевич Михайленко. Все они в разное время были директорами нашего института.

Ключевую роль в развитии математического моделирования и обработки данных в Академгородке играет находящийся в нашем институте Сибирский суперкомпьютерный центр, в создании и развитии которого принимали участие известные отечественные ученые. Совершенно точно можно сказать, что до середины 1970-х годов советские вычислительные комплексы по всем своим показателям были на мировом уровне. В середине 1980-х годов Вычислительный центр коллективного пользования был связан кабельной сетью между институтами — это также была уникальная разработка. И, если бы эта работа была должным образом продолжена, Советский Союз, Россия могли бы стать законодателями мод  в этой важнейшей сфере. 

— Михаил Александрович, в самом названии института есть две составляющие: вычислительная математика и математическая геофизика. Какие у вас основные научные направления?

— Название института — наша особая гордость. Пожалуй, в мире не так много научных организаций, в названии которых была бы четко обозначена научная и прикладная сфера. При этом они очень тесно взаимосвязаны со всем комплексом научных исследований, в основе которых, и это тоже отмечено в названии, находится вычислительная математика. 

Сегодня в ИВМиМГ исследования ведутся по четырем основным научным направлениям. Это вычислительная математика, математическое моделирование и методы прикладной математики, параллельные и распределенные вычисления и информационные системы. В институте пятнадцать научных лабораторий, в которых ведутся фундаментальные поисковые исследования в области методов Монте-Карло и их приложений, обратных задач, вычислительной физики, математических задач химии. Ведется работа по математическому моделированию процессов в атмосфере и гидросфере, методам природоохранного прогнозирования, моделированию волн цунами. Занимаемся мы вычислительными задачами геофизики, геофизической информатикой. Ведутся исследования по автоматическому синтезу параллельных программ, технологиям суперкомпьютерного моделирования, системному моделированию и оптимизации, методам искусственного интеллекта, информационной безопасности и цифровыми двойниками. 

— Как у вас сочетается академическая наука и практическое применение полученных знаний?

— Чтобы лучше представлять практическую деятельность нашего института на современном этапе, перечислю лишь некоторые программы и проекты, в которых мы участвуем. У нас есть контракт с Российским федеральным ядерным центром — Всероссийским научно-исследовательским институтом экспериментальной физики по разработке программного пакета ЛОГОС. Это полностью отечественная вычислительная платформа для мультифизичного моделирования, которая призвана прийти на замену зарубежных разработок. 

Мы ведем разработку цифрового двойника городской атмосферы — в рамках консорциума Центра компетенции НТИ «Геоданные и геоинформационные технологии» при Московском государственном университете геодезии и картографии и консорциума Исследовательского центра в сфере искусственного интеллекта.
Еще одно важное направление — обработка актуальных геофизических данных, связанных с исследованием земных оболочек: литосферы, гидросферы, атмосферы, и теперь к ним добавляется еще биосфера. По этой задаче активно работаем с научной станцией РАН в Бишкеке.

Создан пакет программ для расчетов распространения цунами в океане с реальным рельефом дна и глобальная база данных по наблюдениям цунами. Эти компоненты составляют основу Информационно-экспертной системы «Цунами», которая используется для решения широкого круга задач по совершенствованию оперативного прогноза цунами и оценке цунамиопасности побережья.

Мы разрабатываем методы информационной безопасности. Совместно с нашим технологическим партнером ООО «СИБ» разработали систему защиты научной информации в институте, что обеспечило задел для начала фундаментальных исследовательских работ по этой тематике. Результаты таких исследований востребованы и нашим партнером, и в Центре компетенций НТИ «Технологии доверенного взаимодействия», участником которого мы являемся.

И у нас действует Центр коллективного пользования «Сибирский суперкомпьютерный центр СО РАН», который стараемся развивать изо всех сил. На нем мы проводим работу со своими проектами, им пользуются другие институты, индустриальные компании, которым оказываем научную и образовательно-методическую поддержку.

— Какие новые результаты вы получили в последнее время, с кем вы сотрудничаете?

— Мы создали консорциум научных организаций Академгородка по разработке цифрового двойника Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ). В него вошли разработчики проекта, организации, осуществляющее разработку и изготовление научного оборудования, и он быстро расширяется за счет новых участников. За год до сдачи этого объекта мы уже проводим исследования, связанные с управлением работой оборудования и обработкой научных данных, чтобы обеспечить бесперебойную и безопасную работу установки и повысить научную отдачу СКИФа. 

Наш институт вошел в состав консорциума научных организаций из Иркутска и Улан-Удэ по цифровым исследованиям Байкальской природной территории в рамках крупного научного проекта Минобрнауки. В рамках этого проекта мы занимаемся разработкой математических моделей, сервисов и технологий для экологического мониторинга, анализа и прогнозирования развития территории на основе цифровой платформы. 

Совершенно новое и перспективное направление, на которое просто огромный спрос, — математическая, или, как ее еще называют вычислительная химия. Разработка численных методов моделирования химической кинетики в газовых потоках в сложной геометрии — это передний край науки. Этим мы занимаемся с РФЯЦ — ВНИИЭФ из Сарова и химическими институтами Академгородка. 

Был разработан новый класс явно-неявных алгоритмов для моделирования фильтрации двухфазной жидкости. Данная проблематика является важной составляющей математического обеспечения технологии нефтедобычи для процессов вытеснения нефти водой и очень востребована в нефтегазовой отрасли. 

Очень активно развивается направление по статистическому моделированию распространения излучения в неоднородной атмосфере. Эта задача напрямую связана с дистанционным зондированием Земли из космоса и основана на сотрудничестве с космическим ведомством. 

Созданы новые методы Монте-Карло для моделирования транспорта электронов в низкоразмерных гетероструктурах, что открывает новые возможности для их улучшения и повышения производительности СВЧ-транзисторов. Здесь развито сотрудничество с институтами физического профиля.

Наши исследователи создали методы анализа изменений климата в Арктике и Восточной Сибири на основе математического моделирования взаимодействия атмосферы, океана и льда Северного Ледовитого океана, основанного на актуальных и исторических данных. Эти результаты получены в сотрудничестве с институтами Москвы и Федеральной службой по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет).

Разработаны новые алгоритмы решения обратных задач и задач усвоения данных для многомерных моделей переноса и трансформации примесей в атмосфере, в том числе и гибридные, совмещающие более традиционные подходы с методами машинного обучения.

У нас активно развиваются методы моделирования процессов распространения волн в земной коре, разрабатываются методы обработки больших геофизических данных. Это важно для изучения возможностей построения прогноза землетрясений. Сюда же можно отнести важные результаты по геоэкологии техногенных шумов в интересах безопасности инфраструктуры города и его населения.

Разработаны новые алгоритмы оценивания надежности беспроводных сетей передач данных, а также методы структурной оптимизации таких сетей.

Суперкомпьютерное моделирование в астрофизике, модели рождения и взаимодействия галактик — у нас есть важные результаты по такой интересной задаче, полученные в сотрудничестве с отечественными и зарубежными астрономическими институтами. 

И еще очень многообещающие результаты: разработка баз знаний и системы автоматического конструирования параллельных программ, она называется LuNA. Эта разработка очень востребована научными организациями и ИТ-компаниями.

Перечисленное мной — только часть наших результатов! И очень жаль, что могу рассказать лишь о некоторых из них.

— Михаил Александрович, это — сегодня. А что у вас в перспективных научных исследованиях? 

— Сегодня можно говорить о четырех важных прорывных направлениях института, которые базируются на наших фундаментальных исследованиях в области вычислительной математики, математического моделирования и обработки данных. 

Первое — цифровые двойники технических и природных систем. Это качественно новый уровень математического моделирования, связанный с обработкой больших данных и применением методов искусственного интеллекта.

Второе направление — вычислительная химия. Это математическое моделирование химических реакций, разработка и создание вычислительной платформы, в которой будут содержаться методы моделирования химических реакций в разных постановках и их константы. Не так давно, выступая в Новосибирске, академик Валентин Павлович Анаников привел такой пример: химические эксперименты, на которые раньше уходило три года, сегодня обсчитываются на суперкомпьютере за пару месяцев! Представляете, какой это прорыв?

Третье направление — обработка больших геофизических данных, их усвоение и разработка динамических моделей земных недр и методов прогнозирования катастрофических событий.

Четвертое — это численные методы биоинформатики и анализа больших генетических данных. Мы занимаемся этим направлением совместно с ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН». Здесь планируется создание отечественной алгоритмической базы и универсальной вычислительной платформы, где будут храниться большие геномные данные, численные методы по их обработке и методы искусственного интеллекта. Это настоящее импортозамещение, платформа видится универсальной и для генетики, и для химии, и для геофизики. 

— Наука о вычислениях стремительно изменяется. Что вы, как исследователь, видите в перспективе ее дальнейшего развития? 

— Современные вычислительные системы, платформы математического моделирования, методы искусственного интеллекта выводят науку в любой ее сфере на совершенно новый уровень. Думаю, что будущее за созданием гибридных вычислительных схем, сочетающих традиционные вычисления с активным использованием нейросетевых алгоритмов. Нейросети уже сейчас широко применяются, но есть одна фундаментальная проблема: такие алгоритмы не обоснованы с математической точки зрения, они являются эвристическими. И вот здесь нужна специальная методология обоснования этих алгоритмов, работа математиков. Этим мы и занимаемся, это технология будущего. 

Если же говорить о том, куда вообще идет вычислительная математика… Мы следим за научными разработками в разных странах, как и они за нами. И мы видим по научным журналам, что очень часто иностранные ученые ссылаются в своих статьях именно на нас. Это говорит о том, что мы сегодня находимся в авангарде научного поиска по многим направлениям, и именно наш институт, наши исследования определяют то, как будет развиваться вычислительная математика в будущем. Это не просто слова: математика — наука точная, а понимание своей роли в сложившейся системе и наших возможностей по определению путей ее развития для нас очень важно.

— Для решения прорывных задач необходимы специалисты. Как институт участвует в подготовке научных кадров? 

— В Академгородке помнят, что именно академик Андрей Петрович Ершов еще в 1970-х годах возглавил созданную в стенах ВЦ сибирскую группу школьной информатики, которая многое сделала для развития национальной программы компьютеризации. В начале 1980-х он разработал концепцию школьного учебника информатики, и тогда началось ее преподавание как отдельного предмета во всех школах страны. 

Эта традиция выстраивания научной траектории молодого ученого — работа с молодыми людьми, начиная от школьной скамьи до институтской лаборатории, — существует и поддерживалась всеми руководителями института. Уже много лет в лицее № 130 им. ак. М. А. Лаврентьева в Академгородке существует лаборатория математического моделирования. Ее возглавляет наш сотрудник профессор, доктор физико-математических наук Антон Вацлавович Войтишек. Благодаря его самоотверженной работе учащиеся лицея принимают участие не только в студенческих, но и во взрослых математических конференциях и в написании научных статей. Затем такие мотивированные ребята поступают в Новосибирский государственный и Новосибирский государственный технический университеты — в них руководителями и преподавателями базовых кафедр являются наши сотрудники. Студенты приходят к нам на практику, наши ученые рассказывают о своих задачах, и у молодых людей загораются глаза: им это интересно! Для повышения интереса у студентов мы проводим дни карьеры, на которые приглашаем учащихся всех факультетов. Это очень хорошая академгородковская практика — вовлечение специалистов из разных сфер в междисциплинарную научную работу. Самых способных, самых мотивированных ребят мы приглашаем на работу, причем выдвигаем их на научные ставки, когда они еще являются студентами или аспирантами. Сразу после университета они становятся нашими сотрудниками, уже имеющими свою исследовательскую историю.

У нас действует два диссертационных совета, издается три научных журнала, работает большой спектр семинаров по нашим научным направлениям. Организуем площадки для научного общения: международные научные конференции, в числе которых Марчуковские научные чтения — наша визитная карточка. Считаю, что у сотрудников ИВМиМГ СО РАН имеется всё необходимое для успешной научной карьеры.

— Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН отмечает свое 60-летие. Что бы Вы, как директор, назвали самым главным в его сегодняшней научной деятельности?

— Самое главное, и я не раз в этом убедился, — с нашими научными школами мы умеем собирать междисциплинарные команды для решения прорывных задач, стоящих перед российской наукой и индустрией. Я уверенно могу сказать, что мы умеем моделировать сложные системы на разных масштабах, от атомов до звездных систем. Для новых научно-технологических направлений успешно готовим высокообразованную молодежь и включаем ее в рабочие команды. Мы готовы к любым вызовам, и чем сложнее задача, тем интереснее ее решать! Причем сделать это изящно, тонко, красиво — по-академгородковски. Так, как не умеет больше никто в мире.

Станислав Белых, пресс-служба ИВМиМГ СО РАН

Фото предоставлены ИВМиМГ СО РАН

Сотрудники Центра трансфера технологий и коммерциализации Новосибирского государственного университета запатентовали технологию получения наночастиц, которые в дальнейшем можно использовать в лечении онкологических заболеваний.

Современным, щадящим и высокоэффективным методом лечения предраковых и онкологических заболеваний является фотодинамическая терапия (ФДТ). Она основана на способности ряда лекарственных препаратов — фотосенсибилизаторов — избирательно накапливаться и удерживаться в ткани злокачественных опухолей. Затем, под действием энергии лазерного излучения они запускают фотохимические реакции с выделением синглетного кислорода и свободных радикалов, что приводит к гибели и разрушению опухолевых клеток без негативного влияния на здоровые ткани и органы.

Препараты для ФДТ выпускаются в виде наночастиц, которые сначала накапливаются в опухоли, а затем активируются. Когда речь идет об опухолях, расположенных внутри организма, обычно это делают с помощью рентгеновского излучения, которое само по себе не очень полезно для организма.

«Мы научились делать частицы, которые предварительно активируются вне организма с помощью ультрафиолетового излучения, а потом вводятся в нужный участок опухоли и в течение шести часов оказывают на ее клетки необходимое воздействие», — рассказал ведущий специалист ЦТТК НГУ Евгений Галашов.

Это значительно расширяет спектр опухолей, которые можно лечить методом ФДТ. Чтобы еще больше расширить перспективы применения новой технологии, сотрудники университета сейчас ведут работу над синтезом наночастиц, активируемых с помощью ультразвука и магнитного поля.

«Сам принцип работы частиц не меняется, они все так же действуют в рамках методов лечения внутренних онкологических образований, но разные способы активации позволят подобрать оптимальную стратегию применения терапии для каждого пациента», — пояснил Евгений Галашов.

Есть у нанопорошков, получаемых по технологии новосибирских разработчиков, и ряд преимуществ перед аналогичными препаратами зарубежного производства. Как известно, обычно наночастицы получают химическим способом, и они имеют сферическую форму, при которой их функциональные свойства минимальны. Далее, с помощью пиролиза происходит их кристаллизация, повышающая функциональность, но, вместе с тем, и размеры самих частиц. Технология, созданная в НГУ, позволяет получать кристаллические наночастицы размером менее 20 нм, это оптимальный порог для проникновения в опухолевые клетки.

«Благодаря кристаллической форме, мы можем покрывать их полисахаридами, которые хорошо усваиваются раковыми клетками. Кроме того, благодаря этому же свойству, такие частицы могут использоваться как средства доставки для других лекарств», — отметил Евгений Галашов. Он также подчеркнул, что запатентованный способ получения наночастиц достаточно недорогой и без особых проблем может быть воспроизведен российской промышленностью.

Следующим этапом внедрения технологии в практическое здравоохранение должны стать необходимые испытания самих нанопорошков, полученных с ее помощью. После чего в распоряжении врачей может оказаться целая линейка лекарственных препаратов, эффективных и в то же время оказывающих более щадящее воздействие на организм пациента, чем традиционные средства онкотерапии.

Пресс-служба Новосибирского государственного университета

Мы уже затрагивали в предыдущих публикациях тему депопуляции, которую в наше время прямо или завуалированно поднимают представители влиятельных международных структур, таких, например, как Всемирный экономический форум в Давосе. Разумеется, всеобщего одобрения такие вещи пока еще не получают, в силу чего за некоторыми неосторожными высказываниями публичных деятелей неизбежно следуют оправдания. Мол, нас не так поняли, наши люди ни к чему такому не призывают и так далее.

Казалось бы, надо быть реально сумасшедшим, чтобы открыто заявлять о необходимости сокращения народонаселения во имя климата и спасения планеты. Возможно, многие из нас так и думают. Однако при внимательном изучении вопроса выясняется, что тема депопуляции продвигается уже давно, причем без всякой двусмысленности. Это делается прямо. И что самое важное, идея сокращения численности людей пропагандируется под флагом науки – прямо с университетских кафедр.  

Так, еще в 1999 году вышло исследование Корнеллского университета (США), согласно которому разумная политика управления ресурсами и демократичные методы контроля над рождаемостью могли бы обеспечить процветание для двух миллиардов человек в условиях полной гармонии с природой. В противном же случае, при отсутствии таких подходов, к 2100 году на Земле будет жить 12 миллиардов несчастных людей, обреченных на страдания, считают авторы исследования. По их признанию, сокращение численности населения и разумное управление ресурсами станет весьма трудной задачей ближайших десятилетий. Но без ее решения, считают они, жить будет гораздо труднее. Даже при двух миллиардах человек средний уровень жизни людей не дотянет до среднего уровня жизни современного американца, но в случае превышения этого количества нам не избежать массового недоедания, болезней, войн и социальных потрясений. Ученые уверены, что правильная демографическая политика в состоянии за сотню лет сократить численность народонаселения до двух миллиардов, не нарушая при этом права личности.

Если задачу удастся решить, то через сотню лет на Земле будут жить два миллиарда счастливчиков. О роскошном существовании речь не идет, однако сокращение численности народонаселения в сочетании с технологическим развитием позволят выйти на среднеевропейский уровень материальных благ. Отсюда следует, что ни в коем случае нельзя допускать роста численности людей. Только так нам удастся избежать массового недоедания, эпидемий и кровопролитий в борьбе за ресурсы. Указанные факторы всегда являлись естественными механизмами контроля над численностью людской популяции. Поэтому нам придется выбирать: либо контролировать численность гуманно, то есть без голода, болезней и вооруженных столкновений, либо забыть о жизни в гармонии с природой и в гармонии друг с другом.

В настоящее время, подчеркивают исследователи, происходит снижение производства зерновых культур на душу населения (начиная с 1983 года). Зерно обеспечивает до 90% продовольствия в мире. Поэтому каждый вновь рожденный человек способствует снижению продовольственной доступности. Растущий дефицит продовольствия, в свою очередь, связан с 20-процентным сокращением пахотных земель на душу населения и 15-процентным сокращением воды для орошения.

Сторонники депопуляции до сих пор опираются на основные тезисы данного исследования. Впрочем, с недавних пор у них появился еще один «веский аргумент» в пользу своей позиции – угроза глобального потепления. Наверное, лет тридцать лет назад оправдать сокращение народонаселения борьбой с углеродными выбросами было бы невозможно в силу того, что климатическая проблема не являлась мейнстримом. Но с тех пор, как ее основательно «раскачали», необходимость депопуляции стали прямо увязывать с мерами против климатических изменений.

Шесть лет назад в газете The Guardian появилась статья с откровенным заголовком: «Хотите бороться с климатическими изменениями? Имейте меньше детей». Автор статьи ссылается на очередное научное исследование, где рассматриваются основные шаги персонального вклада каждого из нас в спасение планеты от глобального потепления. Самый серьезный шаг – это отказ от появления одного «лишнего» ребенка. Скажем, вы собираетесь иметь двух детей. Это ваш личный выбор. Но если вы чувствуете свою ответственность за климатическую ситуацию, то лучше ограничиться одним ребенком. Данный шаг, по подсчетам исследователей, равнозначен сокращению 58 тонн выбросов CO₂ на каждый год жизни родителей. Указанная цифра получена путем сложения всех возможных выбросов ребенка и его потомков.

Впрочем, отмечает автор статьи, отказ от одного ребенка – этот только первый шаг. Следующим шагом станет отказ от личного автомобиля, отказ от длительных авиаперелетов и переход на вегетарианскую диету. Как заявляют сами исследователи, мы не можем игнорировать влияния на климат нашего образа жизни. Мол, задача ученых – честно донести людям эту не совсем приятную для них правду.

Как видим, дело не ограничивается государственными мерами по трансформации энергетического сектора и иных способов снижения углеродных выбросов в промышленности. Борьба с глобальным потеплением переносится, образно говоря, в каждую семью, затрагивая и такую важную сферу, как планирование детей. И всё это получает «научное» обоснование. Насколько подобные идеи принимаются западным обществом? В той же газете The Guardian сообщалось о семейных парах, согласившихся на добровольный отказ от деторождения по так называемым «экологическим причинам». Причем, меры были выбраны самые радикальные – стерилизация! Примечательно, что в статье фигурирует знакомая нам ссылка на 58 тонн ежегодных углеродных выбросов, которыми измеряется «экологический ущерб» от рождения одного ребенка.

Как оказалось, в Великобритании действует целая организация, проводящая кампанию по снижению роста народонаселения, который прямо увязывается с деградацией окружающей среды, истощением ресурсов, бедностью и неравенством. Интересно, что в список покровителей данной организации входит такой известный у нас в стране человек, как британский натуралист и телеведущий Дэвид Аттенборо – один из пионеров документальных фильмов о природе.

Судя по всему, тема людской депопуляции давно уже включена в образовательные программы британских и американских университетов. Как отмечается в упомянутой статье, именно там на студентов выплескивают шокирующие цифры прогрессирующего роста народонаселения. Мы не утверждаем, что молодых людей прямо подталкивают к стерилизации. К таким выводам они приходят сами, проникнувшись с университетской скамьи «экологической сознательностью», прививаемой именно в такой алармистской манере. И как всегда – с позиции науки.

Важным штрихом нарождающегося мейнстрима (именно так) является появление так называемого «Движения за добровольное вымирание человечества» (The Voluntary Human Extinction Movement). Официальный сайт этого движения разносит пропаганду отказа от деторождения на тридцати (!) языках, включая русский. Чтобы оценить уровень постановки вопроса, приведем только один весьма примечательный пассаж: «У людей, как и у всех живых существ, есть побуждения, ведущие к размножению. Наше биологическое желание — заниматься сексом, а не рожать детей. Наш «инстинкт размножения» аналогичен инстинкту белки сажать деревья: потребность состоит в том, чтобы запасать пищу, деревья — это естественный результат. Если секс — это побуждение к продолжению рода, то голод — это побуждение к дефекации». Иными словами, деторождение не является некой биологической потребностью человека. Это своего рода – «побочный эффект» сексуальных отношений. И в контексте борьбы с депопуляцией – эффект нежелательный, но вполне устранимый средствами контрацепции или стерилизации. Полагаем, что подобные умозаключения неплохо «заходят» в сознание западной молодежи.

Как видим, продвижение темы депопуляции проработано на достаточно высоком интеллектуальном уровне, чтобы говорить о спонтанности. Идеология выстроена четко и недвусмысленно. Охватит ли она российскую аудиторию, сказать не беремся. Во всяком случае, в российском научном сообществе тема депопуляции не находит явного признания. Скорее, наоборот. Наша страна пока что демонстрирует приверженность к традиционным семейным ценностям. И предложения со стороны наших ученых по исправлению экологической ситуации (о чем мы уже писали) не вступают в противоречие с этими ценностями. Возможно, у нас появляется шанс продемонстрировать свой путь преодоления экологического кризиса, когда человека не ставят перед тяжелым моральным выбором, каковым является добровольный отказ от продолжения рода.

Константин Шабанов

Программное обеспечение для точного подсчета всходов на поле создали сотрудники Института цитологии и генетики СО РАН совместно с партнерами. Разработка, основанная на использовании алгоритмов искусственного интеллекта, поможет эффективнее оценивать качество всходов и планировать внесение удобрений, сообщили в пресс-службе организации.

Современное точное земледелие требует регулярного мониторинга полей с сельскохозяйственными культурами. Одна из важных задач такого обследования – подсчет количества взошедших после посева растений: свеклы, картофеля, подсолнечника и других пропашных культур. Эти данные позволяют оценить качество всходов и спланировать агротехнические мероприятия по повышению урожайности.

Ранее специалисты "на глаз" оценивали количество взошедших растений по снимкам полей с беспилотников. Решить эту задачу быстрее и точнее можно с помощью методов обработки изображений, основанных на алгоритмах искусственного интеллекта, рассказал ведущий научный сотрудник Курчатовского геномного центра ИЦиГ СО РАН Дмитрий Афонников.

Для решения задачи сначала потребовалось собрать большую выборку изображений и разметить их, чтобы обучить нейронные сети их распознавать. Эту работу, а также коррекцию алгоритма взяли на себя специалисты компании ГЕОСАЭРО.

"На втором этапе работы сотрудники нашего института занимались разработкой алгоритма и программированием. Это наша компетенция, мы регулярно создаем алгоритмы обучения нейронных сетей для решения самых разных задач, связанных с анализом изображений, и приобрели большой опыт в подобных проектах. Например, мы разработали мобильные приложения для анализа формы и размеров зерен пшеницы и для автоматического распознавания грибных заболеваний пшеницы на основе полевых изображений побегов", – отметил он.

По словам ученых, новая технология позволяет подготовить рекомендации для хозяйств или фермеров, например, рассчитать необходимую растениям дозу подкормки и полива, снизить расходы и повысить урожайность сельскохозяйственных культур. Возможная выгода от использования разработки зависит от потребностей конкретного производителя, но она может быть очень существенной, подчеркнул ученый.

"Нам неизвестны примеры полных аналогов нашего программного обеспечения с использованием нейросетей и глубокого машинного обучения. Обычно снимки изучают вручную или на основе обычных алгоритмов анализа изображений. Более высокая скорость и эффективность обработки снимков за счет нейросети – и есть наше преимущество".

Он добавил, что в перспективе подобные разработки могут стать модулями общей цифровой платформы – "электронного помощника руководителя хозяйства", способного решать задачи оптимизации севооборота, прогнозирования урожайности и картирования почв.

"Наша совместная разработка находится на переднем крае сельскохозяйственной науки, и пока она востребована лишь отдельными заказчиками. Но с 1 января в России вступил в действие национальный проект "Беспилотные авиационные системы", налаживается производство беспилотников, готовятся кадры. В ближайшие годы увеличится количество специального оборудования, у работников появятся компетенции, чтобы им управлять, и тогда наш инструмент станет более востребованным", – рассказал директор компании ГЕОСАЭРО Захар Завьялов.

Разработка внесена в реестр ПО, на нее получено свидетельство о регистрации. Сейчас исследователи работают над созданием алгоритма для нейросети, которая сможет подсчитывать количество созревших колосьев и оценивать урожай, а в перспективе – определять число колосьев на более ранних стадиях созревания для корректировки полевых работ (подкормки и т.п.) и давать ранние прогнозы на урожай.

В работе была использована нейросеть модели U-net. Программа SeedlingsNet создана в сотрудничестве с компанией ГЕОСАЭРО по программе "Антикризис-ИИ" Фонда содействия инновациям в рамках национальной программы "Цифровая экономика".