​Цифровой двойник озера Байкал. Технологии, позволяющие человеку видеть в реальном времени активность своего мозга и улучшать ее. Материалы, которые в скором времени придут на смену кремнию, и на их основе создадут квантовые компьютеры. Это лишь малая часть результатов, которые либо уже получили, либо только обещают получить сотрудники институтов, выигравших летом 2020 года конкурс, объявленный Российской академии наук и Минобрнауки на предоставление грантов по приоритетным направлениям научно-технологического развития.  ​

По всей стране было отобрано 40 так называемых «проектов — 100-миллионников». Предполагается, что они должны повысить конкурентоспособность общества и государства. На качественный старт ученым выделен срок в три года, и каждый год им будут выделять от государства по 100 миллионов рублей. Организаторы же конкурса, в частности, Российская академия наук, будут зорко следить за тем, чтобы работа не превратилась в формальность. 

Накануне Дня российской науки, который страна отмечает 8 февраля, президент РАН Александр Сергеев проинспектировал работу над проектами в Сибирском отделении РАН (СО РАН). 

Первый проект, с которым нам довелось познакомиться, курирует иркутский Институт динамики систем и теории управления имени В.М. Матросова СО РАН. Он предполагает объединить на одной цифровой платформе  данные об экологии озера от всех исследовательских институтов, работающих с этой тематикой. Причем, это будет не просто портал, а система, живущая по правилам нейронной сети, которая в зависимости от поступающих данных, способна сама выносить «диагноз» нашей уникальной акватории. 

– У нас огромные объемы данных, которые хранятся в разных институтах у геологов, гидрогеологов, лимнологов (исследователей водоемов – прим. авт.), - рассказывал президенту РАН директор института, академик Игорь Бычков. - А мы хотим, чтобы информация была открыта для всех, как Википедия, чтобы она так же, как и популярная энциклопедия, могла жить своей жизнью, постоянно обновляясь. 

Идеальную картинку того, как должен работать проект, Бычков описал следующим образом: 

- Есть у нас на Байкале проблема — нерпы уже который год подряд выбрасываются на берег десятками. И пока причин этого мы не знаем: вода вроде чистая, с воздухом в месте выброса тоже все в порядке, а животные страдают. Если появится наша цифровая система, она сможет проанализировать много дополнительных данных, которые, возможно, мы сейчас не учитываем. Может, нерпам вредят какие-то инвазивные виды животных, изменившаяся толщина льда и пр. 
Удивительно, но за последние полгода, которые прошли с момента выделения первого транша, иркутским ученым удалось совершить настоящее открытие. Установив на территории вокруг Байкала новые датчики деформации почвы, они изменили взгляд на землетрясения. 

- Оказывается, декабрьское землетрясение возникло не само по себе, - поясняет Бычков, – оно стало следствием сентябрьского, мелкие колебания от которого мы наблюдали в течение трех месяцев. Раньше никто не измерял такие колебания в течение длительного времени в разных точках, а мы померили. И получили информацию о предвестниках землетрясения, которые, оказывается, можно получать за три месяца! Такого метода раньше не было, это серьезный результат, полученный нами в районе сдвига между Сибирской платформой и Хамар-Дабанским блоком. 
В будущем, если накопить информацию о силе и характере колебаний, мы можем моделировать землетрясения задолго до серьезных толчков.​ 

Экология Байкала неотделима от его жителей, а они часто страдают от лесных пожаров.                    

–Мало кто занимается оценкой влияния пожаров на популяционные системы, - поясняет Бычков. – Мы не говорим сейчас об острых отравлениях угарным газом - на это есть специальные препараты. А вот что происходит с жителями, получающими не очень большие дозы гари во время тушения пожаров возле своего поселка? Для того, чтобы понять это, мы провели эксперимент на самцах белых крыс, которых держали определенное время в  камере, куда поступал угарный газ от горящего торфа. Помимо влияния на сердечно-сосудистую систему, легкие, генетику, мы определили, что у грызунов изрядно пострадала и нервная система: горящий торф произвел на них возбуждающий эффект, повысил тревожность. 

На вопрос президента РАН о том, хватает ли ученым для «цифрового двойника» Байкала мощности компьютеров, Бычков скромно ответил: 

- Сегодня самый крупный компьютер имеется у одного из ведущих банков, его мощность составляет 8 петафлопс. Нам хотя бы единичку. 

- А сколько вы сегодня имеете? 

- 0,3. 

Ответная реакция мозга 

Следующий проект представлял Институт под названием «Международный томографический центр» СО РАН. Название многим из вас, уверена, ничего не скажет: 

«Фундаментальные основы спиновых технологий и направленного конструирования "умных" полифункциональных материалов для спинтроники и молекулярной электроники». 

В общем, разговор шел в основном о спинах. Что такое спин? Если очень упрощенно, это магнитный заряд у элементарных частиц. Он помогает моделировать их свойства, что очень важно для многих отраслей науки, и особенно для медицины. 

Как рассказали исполнители проекта, их задача на три-четыре ближайших года - разработать технологии, которые в будущем помогут  создавать современные магнитные сенсоры, термодачики, помогут увеличить чувствительность томографов. 

Для того, чтобы наглядней продемонстрировать необходимость в спиновых технологиях, делегацию из академии и Минобра провели по лабораториям. 

Например, в одной из них, с современным томографом, членам делегации продемонстрировали ноу-хау. Здесь помогают людям с нарушениями движений восстанавливаться после травм и инсультов. Ложится пациент в аппарат МРТ - и там его взору представляют телевизионную трансляцию работы его же мозга. В реальном времени! Больной сжимает в руке резиновый шарик - определенные отделы мозга, ответственные за силу и ритмичность сжатия, реагируют, освещаясь по мере сжатия. 

- Когда пациент получает эту обратную связь, он вдохновляется зрелищем, у него появляется дополнительная мотивация, он работает еще активней, - говорит нам сотрудник центра Андрей Савелов. 

Но новое слово науки не в этом. Сибирские специалисты пошли еще дальше: решили научиться визуализировать те же изменения, что получаются при помощи МРТ, при помощи электроэнцефалографа. 

– Нам важно, – говорит Савелов, чтобы технология «обратной связи» с мозгом была доступна во всех районных поликлиниках, даже там, где нет  дорогих аппаратов МРТ.​ 

 Что будет после кремния? 

Сибирь славится своими исследованиями в области полупроводников. И было бы странно, если бы в число приоритетных направлений не включили Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН. Его сотрудники представили проект «Квантовые структуры для посткремниевой электроники». 

Директор Александр Латышев в качестве вводного слова произнес увлекательную лекцию о последних достижениях в области цифровых технологий: 

– Нас с вами окружает цифровая трансформация. Мы уже настолько привыкли к Интернету, телефонам,  уже  никого не удивляет электронное правительство,  криптовалюта. В основе всех этих достижений, связанных с цифровыми технологиями, лежит элементная база. На ней все выполнено. Основа этой базы — транзистор. Так вот, сейчас мы подошли к тому, что в 2020 году были созданы  микросхемы, в которых содержится уже по  50 миллиардов(!) транзисторов. Если вдуматься, какова это величина, то можно понять, куда идет прогресс. 

Он идет к еще большему уменьшению транзисторов и скоро достигнет своего теоретического предела — размера в один атом. А что дальше? Чтобы ответить на этот вопрос, мы работаем в трех направлениях:  ищем иные  материалы, которые могут прийти на смену или дополнить традиционный кремний, новые физические принципы, и готовим переход от двумерной к трехмерной технической инфраструктуре. 

Латышев отчитался, что за полугодие сотрудники, работающие в проекте, написали 12 научных статей, подготовили 13 диссертаций. «Вот, правда, докторской за три месяца защитить не успели», - скромно посетовал он, словно извиняясь... Его юмор был оценен. 

Александр Сергеев поинтересовался насчет новых материалов с заданными свойствами, которые могут прийти на смену кремнию. 

– Сейчас идет поиск таких материалов, - ответил Латышев. – К примеру, перовскиты (титанат кальция – прим. авт.) дешевле кремния, они очень хорошо подходят для солнечных батарей, для трехмерной схемотехники — нанопереключатели  из диоксида ванадия. Очень перспективен полуметалл теллурид ртути. 

Кроме вышеописанных президенту РАН были представлены новые методы сварки для авиационной и космической промышленности от  Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича, фундаментальные исследования процессов горения  в Институте теплофизики. Здесь же, в Сибири, оказался единственный из всех избранных, проект экономического характера, направленный на разработку конкретных предложений  развития Азиатской России. Его представлял Институт экономики и организации промышленного производства СО РАН. 

Здешних жителей давно беспокоит вопрос: является ли Сибирь сырьевым придатком России или это полноценный регион, который должен развивать свой экономический, а самое главное, человеческий потенциал наравне со столичным? 

Президент РАН Александр Сергеев в связи с этим обозначил проблему: экономисты академических институтов не раз выступали с реальными предложениями по повышению уровня жизни населения, но, почему-то существенных сдвигов не видно. 

- Либо ученые плохо советуют, либо власти нас не слышат, - подвел он итог. – Мы ведем сегодня речь о территории от Урала до Тихого океана. Ни в одной стране нет таких пространств с огромными неосвоенными месторождениями полезных ископаемых. Сырье продаем без переработки. 

Нынешний проект, по его словам, теперь направлен на создание не просто разработки стратегии развития - это должны быть промышленно-финансовые группы, которые высказали готовность работать вместе. 

Наталья Веденеева 

Фото: Владимир Короткоручко ​​​​

Похожие новости

  • 03/02/2021

    Академик Александр Сергеев подвёл итоги поездки в Новосибирск

    1 и 2 февраля президент Российской академии наук Александр Сергеев посетил передовые научные организации Сибирского отделения РАН в новосибирском Академгородке. Каждый из институтов реализует сегодня крупные проекты фундаментальных исследований, которые поддержало министерство науки и высшего образования РФ.
    551
  • 01/02/2021

    Президент РАН академик Александр Михайлович Сергеев побывает в нескольких научных институтах СО РАН

    В ходе визита Александру Сергееву расскажут о промежуточных итогах выполнения проектов-«стомиллионников». Гранты Министерства науки и высшего образования РФ получили не только консорциумы научных организаций, куда входят институты Сибири, но и непосредственно Сибирское отделение РАН.
    367
  • 02/02/2021

    Президент РАН академик Александр Сергеев в новосибирском Академгородке. День первый

    1 февраля в ходе первого дня визита президента Российской академии наук Александра Сергеева в Новосибирск руководители институтов Сибирского отделения представили промежуточные итоги выполнения проектов-«стомиллионников».
    330
  • 08/02/2021

    Сибирь дает старт крупным научным проектам

    ​Делегация РАН и Минобрнауки побывала с двухдневным визитом в Новосибирском Академгородке. “Это не ревизия, – неоднократно подчеркивал президент РАН Александр Сергеев. – Мы смотрим, чем можнопомочь“.
    379
  • 03/02/2021

    Программа мероприятий, посвященных Дню российской науки

    ​Ежегодно 8 февраля российское научное сообщество отмечает свой профессиональный праздник — День российской науки. ​ По традиции к этой дате в институтах и вузах, находящихся под научно-методическим руководством Сибирского отделения РАН, приурочены научно-популярные мероприятия: дни открытых дверей, экскурсии, лекции и так далее.
    743
  • 02/02/2021

    Инновационные материалы для промышленности и развитие Азиатской России: губернатор Новосибирской области и президент РАН ознакомились с реализацией проектов-«стомиллионников»

    Президент РАН Александр Сергеев работает в Новосибирской области два дня – 1 и 2 февраля – в преддверии Дня российской науки. Губернатор Андрей Травников во время совещания с академиком 2 февраля обсудил промежуточные итоги реализации крупных научных проектов, победивших в конкурсе грантов Министерства науки и высшего образования РФ.
    371
  • 28/01/2016

    Программа празднования Дней российской науки в СО РАН

    ​​8 февраля — День российской науки. Во всех научных центрах Сибирского отделения РАН с 8 по 12 февраля состоятся праздничные мероприятия. В Дни открытых дверей в институтах можно будет посетить научные лаборатории, увидеть уникальное оборудование и приборы, послушать лекции по актуальным вопросам науки, побеседовать с ведущими учеными, посмотреть фильмы о науке.
    5421
  • 11/03/2019

    Делегация представителей научных институтов СО РАН посетила Омский НИИ приборостроения

    ​6 марта делегация представителей научных институтов Сибирского отделения Российской академии наук, возглавляемая председателем президиума СО РАН академиком Валентином Пармоном, посетила Омский НИИ приборостроения.
    1840
  • 16/05/2018

    В Новосибирске состоялась пресс-конференция, посвященная продвижению крупных научно-производственных проектов Сибирского отделения РАН

    В Новосибирске в одиннадцатый раз стартовали городские Дни науки. В этом году они проходят под лозунгом «Новосибирск – научная столица России» (именно такое определение городу дал президент страны во время посещения Академгородка в феврале этого года).
    2097
  • 31/01/2019

    Выставочный центр СО РАН: лекции, фильмы и экскурсии к Дням науки

    ​В рамках Дней российской науки с 7 по 15 февраля в Выставочном центре СО РАН запланирована серия научно-просветительских мероприятий для посетителей разного возраста. 7 февраля с 14 до 15 часов пройдет лекция «Экзотические деревья Академгородка» к.
    2084