Время — вперёд!

Нет ничего правдивее банальностей. «Будущее начинается сегодня» — эта фраза хоть и несколько истерлась от частого употребления, но соответствует реальному положению дел. «Наука в Сибири» попросила директоров институтов Сибирского отделения РАН, пришедших на смену старшему поколению, рассказать о трендах  и основных векторах развития в их направлениях наук.

Директор Института земной коры СО РАН член-корреспондент РАН Дмитрий Петрович Гладкочуб:

 
 — В науках о Земле наиболее востребованные и перспективные научные разработки будут совершаться в тех областях, которые непосредственно касаются вопросов снабжения экономики новыми видами минерального сырья, необходимыми для создания перспективных материалов, а также в сфере обеспечения безопасности жизнедеятельности человека, защиты объектов социальной, производственной и транспортной инфраструктуры от опасных геологических процессов. 
 
Условия для проведения исследований, на мой взгляд, в ближайшее время кардинально не изменятся в лучшую сторону. Для фундаментальной науки по-прежнему сохранятся два основных «вызова»: дефицит квалифицированных кадров, созданный «успехами» в реформировании высшего образования в России, и перманентное сокращение финансирования со стороны государства на фоне неуклюжих попыток «оптимизировать» науку с целью снижения затрат на ее развитие. 
 
Для выживания и функционирования целых отраслей фундаментальной науки в стране в целом и в СО РАН в частности необходимо проведение определенных оперативных действий (маневров), способных защитить научные институты от полной деградации в это непростое для российской науки время. 
 
Аксиома нашего времени заключается в том, что институты ФАНО — РАН без привлечения дополнительного финансирования через гранты научных фондов и внебюджетных поступлений на выполнение прикладных исследований выжить не смогут.
 
Для институтов Отделения наук о Земле, на мой взгляд, кроме активного поиска допфинасирования фундаментальных исследований в различных научных фондах, необходимо развивать и наращивать взаимодействие с предприятиями и компаниями реального сектора экономики, работающими в сферах поиска, разведки и добычи полезных ископаемых. 
 
Россия остается ресурсоориентированной страной, и, несмотря на все красивые разговоры о переходе к «постиндустриальному» экономическому укладу, ее благополучие (экспортные валютные поступления) еще долго более чем наполовину будет зависеть от добычи полезных ископаемых. Значит, здесь и надо работать, нащупывая баланс между фундаментальными и прикладными исследованиями. При этом России необходимо постоянное восполнение и наращивание минерально-сырьевой базы в части полезных ископаемых, обеспечивающих валютные поступления в страну, в первую очередь таких, как углеводороды, золото, алмазы. Вот явные ориентиры для организации прикладных исследований, внебюджетные поступления от которых позволят сохранять и развивать институты в условиях сокращающегося год от года бюджетного финансирования. 
 
В качестве дополнительного стимула и шанса на успех можно рассматривать курс на импортозамещение. В настоящее время Россия очень сильно зависит от поставок из-за рубежа целого ряда стратегических видов полезных ископаемых, например Li, Ta, Na, редкоземельных металлов и других, остро необходимых для развития микроэлектроники, производства новых материалов, в том числе для гособоронзаказа. Фундаментальные основы формирования крупных и уникальных месторождений ряда этих элементов до настоящего времени не изучены, что затрудняет их поиск. Вот еще одна область применения знания, навыков и опыта научных коллективов, работающих в области наук о Земле. При этом создание моделей рудогенеза требует привлечения ученых из целого ряда направлений, занимающихся, например, физико-химическим моделированием, петрологией, геохимией, геохронологией, геодинамикой и др. 
 
Вопросы обеспечения безопасности жизнедеятельности человека от опасных геологических процессов также касаются не только фундаментальной науки, но имеют и гарантированные прикладные применения в компетенциях МЧС, Минстроя, Минздрава, Минтранса и прочих правительственных структур. Изучение землетрясений, эманаций радона в разломных зонах, исследование обвалов, оползней, селей и прочих опасных процессов может приносить внебюджетные поступления, требующиеся для развития этих научных направлений в институтах СО РАН. 
 
Безусловно, необходимым условием для сохранения и развития фундаментальной науки в России и в СО РАН, в частности, является развитие международных научных связей и вхождение российских коллективов в крупные научные программы и консорциумы. 
 
Только так, продвигая исследования и сотрудничество внутри страны и за ее пределами, академические институты СО РАН имеют шанс сохранить свой научный потенциал и лидирующие позиции в России и в мире.

Директор Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, главный ученый секретарь СО РАН, председатель Сибирского территориального совета директоров при ФАНО России академик Валерий Иванович Бухтияров:

 
 — Прежде чем говорить о приоритетных направлениях в области каталитической науки, я бы хотел обратить внимание на разделение исследований научного института на две группы: фундаментальные (они, как правило, не имеют ясной перспективы внедрения, но должны соответствовать мировым тенденциям, а еще лучше — задавать их, публиковаться в высокорейтинговых журналах, цитироваться) и прикладные (здесь уже важно учитывать приоритеты развития экономики РФ). Хотя такое разделение носит достаточно условный характер (как говорил основатель Института катализа СО РАН академик Г.К. Боресков, «часто люди считают, что критерием академического исследования является то, что оно не имеет прикладного значения, но я думаю, что настоящее академическое исследование обязательно приведет к практическому результату»), прикладные исследования должны иметь перспективы достаточно быстрого выхода на рынок или хотя бы финансирования из внебюджетных источников. Тем не менее они могут и должны выполняться, в том числе и в рамках госзаданий академических институтов. Сейчас для нас важно создать основы для формирования части госзаданий под приоритетные направления развития промышленности. Именно этим мы и занимаемся в настоящий момент при создании комплексного плана «Ресурсо- и энергоэффективные катализаторы и процессы», курируемого ФАНО России и одобренного Российской академией наук и ее Сибирским отделением.
 
Вернемся к вопросу о том, куда должна двигаться каталитическая наука. В декабре появилась Стратегия научно-технологического развития РФ, подписанная президентом России. Там отражены приоритеты на 10—15 лет, и один из них, касающийся энергетики, практически полностью укладывается в госзадание нашего института. Это и более глубокая переработка углеводородов, и использование возобновляемого сырья для получения энергии и ценных химических продуктов, и нетрадиционные источники энергии (конденсаторы, ветряная, водородная энергетика) — ИК СО РАН занимается всем перечисленным. В Стратегии отражены и другие приоритеты (новые материалы, получение новых лекарственных препаратов и химических средств защиты растений и др.), по которым мы планируем скорректировать свою работу. Однако в этой же стратегии написано, что цель научно-технологического развития России — формирование новых рынков, то есть заделов для новых продуктов, про которые сейчас никто даже подумать не может, что они будут востребованы. Разумеется, первая часть госзадания, о которой я говорил, должна быть на это нацелена. Через три — пять лет нам необходимо сформулировать эти направления, которые могут «выстрелить», а могут и не «выстрелить». Научная работа в таком приложении — рискованное предприятие, но если не стремиться к этому, то точно ничего не получится.  
 

Директор Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН, зав. кафедрой геофизических систем Новосибирского государственного технического университета профессор, доктор технических наук Игорь Николаевич Ельцов: 

 
— В развитии всякой науки есть иногда невидимые современникам этапы и крутые повороты. Какие основные тенденции можно увидеть на современном рубеже? Какая мода (это тоже реалия научной жизни) пришла к нам в новом тысячелетии?
 
Во-первых, геофизика выходит в четвертое измерение. Трехмерные (3D) постановки прямых и обратных задач — это, конечно, по-прежнему современно и актуально. Однако в самых разных задачах всё чаще и чаще можно увидеть кроме пространственных координат координату времени. Появились направления, где именно развитие процессов и явлений во времени является объектом исследования — сейсмический контроль разработки месторождений нефти и газа, изучение эволюции вулканических систем, мониторинг напряженно-деформированного состояния земной коры и многое другое.
 
Во-вторых, в ряду геофизических направлений начинают доминировать многофизичность и кросс-дисциплинарность. Моно-методы, основанные на одном из геофизических полей, всё чаще лишь лежат в основе комплексного анализа явлений и процессов в целом. Всё отчетливее в современных задачах формулируются совместные постановки, основанные на общей теории поля, на системах комплексных измерений наборов физических характеристик. На единой аппаратурной базе строятся системы измерений сейсмических и электрофизических характеристик. В скважинной геофизике решаются совместные задачи фильтрации флюидов в напряженно-деформированной среде и анализируется распространение электромагнитных полей в таких условиях. 
 
В-третьих, успехи информационных технологий и вычислительных направлений обеспечивают передачу и обработку беспрецедентно больших объемов геофизической информации и задействуют существенную часть мировых вычислительных мощностей. Я с удивлением увидел в музее геофизики (есть такой в Талсе, Оклахома, США) первый в мире суперкомпьютер Crey. Почему он стоит в музее геофизики? Да потому что именно геофизические задачи обеспечили загрузку суперкомпьютера в 1980-е годы. Сегодня такой «суперкомпьютер» есть на столе каждого геофизика, но геофизические задачи теперь задействуют и К-100 (мощнейший кластер России из МГУ, Суперкомпьютерный центр СО РАН и др.). Ресурсоемкие геофизические расчеты выполняются на ГРИД-системах, GPU-графических устройствах. И последнее информационно-телекоммуникационное оригинальное решение — технологии облачных вычислений — опять активно используется геофизиками.
 
В-четвертых, используются многомасштабные (Multi-Scale) вычислительные технологии для имитации поведения геофизических полей в реалистичных модельных постановках. Сегодняшние технологии позволяют имитировать сложнейшие устройства, помещенные в экстремальные условия глубоких скважин, учитывать строение крупных залежей углеводородов (километровый масштаб), поведение отдельных пластов (метровый масштаб), влияние скважины (сантиметры) и микроструктуры пор и заполняющих их флюидов (микроны). Например, электрофизические параметры скелета породы и минерализованной пластовой воды отличаются в миллион раз. Получить эффективные характеристики такой среды на макроуровне можно осреднением микроуровневого описания (гомогенизация). 
 
Наконец, успехи геофизического приборостроения обеспечивают новый уровень лабораторного, натурного и полевого эксперимента. Помимо собственно геофизических приборов, которые на рубеже веков вышли на совершенно новый уровень, значительная доля успеха обеспечена интегрированием решений в аппаратурно-программные или аппаратурно-методические геофизические комплексы. Сегодня в глубокие скважины порой опускается более сложная аппаратура, чем та, что летает в космос. Системы каротажа в процессе бурения выдерживают колоссальные нагрузки и выполняются из наноматериалов с уникальными свойствами, а электронная начинка приборов также аналогична применяемой в космических технологиях.
 
Таким образом, налицо перечисленные выше пять тенденций, которые представляются мне наиболее показательными, но далеко не исчерпывающими всё многообразие происходящих в геофизике перемен. Выбор этот, конечно, субъективен. Наверное, другие специалисты иначе расставят приоритеты. Но, безусловно, мы должны принимать во внимание изменения, которые происходят в геофизике, и учитывать их не только в стратегическом, но и в среднесрочном планировании научных исследований.
 

 Директор Института проблем переработки углеводородов СО РАН кандидат химических наук Александр Валентинович Лавренов:

 
 — Мне и коллективу Института проблем переработки углеводородов СО РАН посчастливилось работать в одной из наиболее важных и перспективных областей современной науки и техники, связанной с технологиями переработки различных видов углеводородного сырья в компоненты моторных топлив и получения углеродных материалов широкого функционального назначения.
 
Работы института содействуют решению широкого круга задач: от обороны и безопасности государства до предупреждения и борьбы с социально значимыми заболеваниями с целью сохранения здоровья человека.
 
Сегодня как никогда важно показать и доказать государству, обществу и промышленному сектору экономики практическую значимость и востребованность результатов исследований, полученных в учреждениях академической науки.Средний возраст коллектива института достаточно молодой — менее 40 лет, и это, по моему мнению, основа нашего будущего успеха на пути социально-экономического развития России.
 

Директор Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН член-корреспондент РАН Александр Николаевич Шиплюк:
 
— Механика — наука о движении и взаимодействии материальных тел, она является научной основой большинства, если не всех, областей техники, в том числе транспорта — наземного, воздушного, космического и т.д. Поэтому можно сказать, что перспективы развития механики тесно связаны с задачами создания новой высокотехнологичной техники. 60 лет назад для решения стратегических задач по совершенствованию авиационной и развитию ракетной техники выдающимся механиком и организатором науки академиком Сергеем Алексеевичем Христиановичем был создан ИТПМ СО РАН. В институте имеется уникальная аэродинамическая база, ведутся фундаментальные и прикладные работы государственного значения, создаются научные основы в областях совершенствования аэродинамики до-, транс- и сверхзвуковых самолетов, гиперзвуковых летательных аппаратов, аэротермодинамики перспективных космических аппаратов, разработки технологий лазерной сварки, холодного газодинамического напыления, получения и применения нанопорошков, плазменных технологий напыления и переработки, экономичного выделения гелия сорбционно-мембранным методом и многих других.
 
Одним из принципиальных инфраструктурных проектов для России является создание масштабной сети высокоскоростных железнодорожных магистралей. Академик В.Е. Фортов, оценивая этот проект, сказал: «Мне особенно приятно, как представителю российской академической науки, ощутить тот вызов, который ставит перед наукой реализация в стране проекта такого масштаба». Однако традиционные высокоскоростные железные дороги имеют существенные недостатки. Они существенно отстают по скорости от авиации, имеют высокий уровень шума, являются источником повышенной опасности для природы и человека. Сегодня практически единственным решением задачи создания конкурентного высокоскоростного железнодорожного транспорта является замена системы колесо — рельс на систему магнитного подвеса, и замена окружающей среды на искусственно созданную, в которой аэродинамическое сопротивление транспорта будет мало. Это самый быстрый вид наземного общественного транспорта — вакуумный поезд будущего, движущийся на магнитной подушке в вакуумной трубе со сверхзвуковыми скоростями от 1 000 до 6 000 км/ч. Скорость, достижимая вакуумным поездом, может в несколько раз превосходить скорость магистрального пассажирского самолета и позволяет составить конкуренцию воздушным сообщениям. Его достоинства очевидны: исключается трение, и единственной тормозящей силой является сила аэродинамического сопротивления, которая в сотни—тысячи раз уменьшается в вакууме, в результате энергия требуется только на разгон вакуумного поезда, а когда нужная скорость достигнута поездом, дальше энергии практически не требуется, при этом большую часть энергии, использованной на ускорение капсулы, можно вернуть при ее торможении; отсутствие загрязнения природы вредными выбросами, шумами и вибрациями; отсутствие влияния природных факторов, т.е. всепогодность; безопасность бόльшая, чем на всех других видах транспорта. Однако для реализации проекта вакуумных поездов предстоит решить много фундаментальных и прикладных задач механикам, машиностроителям, энергетикам, металлургам и материаловедам, создать новые материалы, технологии, производства, научные и инженерные методы. Есть среди них и задачи аэротермодинамики. Это — поиск оптимальной геометрии вакуумного поезда и канала, обеспечивающих минимальное сопротивление; снижение термического нагрева стенок поезда; разработка пассивных и активных методов стабилизации и управления поездом в процессе движения и др.
 
Во всем мире наблюдается бурное развитие аддитивных технологий машиностроения. Рынок аддитивных технологий в динамике развития опережает остальные отрасли производства. Его средний ежегодный рост оценивается в 27 %. Аддитивные технологии производства позволяют изготавливать любое изделие, «выращивая» его на основе компьютерной 3D-модели, и дают возможность получить изделие с очень сложной геометрией, которые невозможно получить другим способом. Конечно же, как и любая технология, аддитивная имеет недостатки, ограничивающие и сдерживающие ее применение, в первую очередь это ограниченное количество материалов для изготовления и низкие механические характеристики изделий. Связано это с тем, что детали обычно «выращивают» локальной наплавкой полимера или металлического порошка, при этом процесс отвердевания идет в неконтролируемых условиях. ИТПМ СО РАН работает над совершенствованием аддитивных технологий. Путем соединения инновационных технологий, развитых в институте: наномодифицированные порошки, холодное газодинамическое напыление, лазерное и плазменное воздействие, изучаются возможности управления механическими характеристиками материалов в процессе «выращивания» и даже получения уникальных композитных и функционально-градиентных материалов, т.е. таких, у которых механические характеристики непрерывно изменяются в объеме материала.

 
Директор Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН профессор РАН, член-корреспондент РАН Дмитрий Владимирович Пышный:
 
 — Если говорить о направлении химической биологии и фундаментальной медицины, наш институт всегда находился на передовых позициях не только в Сибирском отделении РАН, но и на мировом уровне. Связано это в первую очередь с тем, что у нас сильная научная школа, и базис заложен мощный, остается только соответствовать духу реорганизации, которая проистекает в России, и быть не просто «на плаву», а «под всеми парусами». Самая основная задача на будущее — сохранить и приумножить наше научное наследие. Я считаю важным сконцентрироваться на более крупных проектах и уйти от проблемы «мелкотемья», связанного с предыдущими системами финансирования: мелкие гранты — мелкие группы — мелкие темы. Перед нами стоят большие задачи, которые нужно решать, но зачастую силы исследователей расходуются на мелкие темы. В этом смысле надо по-другому расставлять приоритеты, чтобы консолидировать те ограниченные ресурсы, которыми мы располагаем. Сейчас в нашей области достаточно жесткая конкуренция, появляются новые технологии: то, что казалось раньше недостижимым, становится реальностью. Например, уже есть успешные примеры по редактированию генома — не просто воздействие на генетический материал клетки, а направленное его изменение. Это весьма прогрессивная технология, которая вынуждает нас находить новые подходы и пути решения аналогичных задач, искать свои конкурентоспособные методы, потому что если этого не делать — можно легко оказаться в роли догоняющих. Вместе с тем направления в области химии и биохимии нуклеиновых кислот, по которым мы уже давно работаем, бросать ни в коем случае нельзя. Нужно провести своеобразную  ревизию и сконцентрироваться на тех разработках, что способны максимально быстро стать успешными, в том числе и в технологическом значении. Это поможет в каких-то направлениях от фундаментальной науки перейти к практической реализации, чтобы иметь, что называется, фидбэк, обратное вливание — в науке это очень важно. Соответственно, необходимо в определенной степени пересмотреть структуру института, стать более открытой платформой для привлечения заинтересованных лиц — как для работы в совместных научно-исследовательских проектах, так и в сфере оказания исследовательских услуг для организаций различных форм собственности.
 
У нас есть целый ряд наработок в области диагностики различных социально значимых инфекционных заболеваний. Эти наработки обязаны максимально быстро внедряться в медицинскую практику. Мы разрабатываем также различные препараты на основе бактериофагов: они пока крайне мало используются в мире, но обладают значительным потенциалом в создании специфичных селективных противобактериальных лекарственных средств. Сейчас всё больше и больше усугубляется проблема, связанная с возникновением лекарственно-устойчивых микроорганизмов, в частности, бактерий. Людям необходимы антибиотики нового поколения. И в этой области мы как раз успешно работаем по нескольким направлениям и будем продолжать решать эту задачу. И, безусловно, у нас имеется колоссальный багаж фундаментальных наработок в различных областях химической биологии и фундаментальной медицины, позволяющий нам глубоко понимать широкий спектр проблем в современной биомедицине. Этот потенциал еще предстоит реализовать в полной мере, не только в виде отличных научных статей, но и в виде передовых инновационных разработок. 

Врио директора Иркутского института химии им. А.Е. Фаворского СО РАН доктор химических наук Андрей Викторович Иванов:
 
 — Нет нужды повторять прописные истины о том, что исследования институтов СО РАН находятся на «передовой» мировой научной мысли. Если говорить о направлении органического синтеза и органической химии, то мне кажется, что в ближайшем будущем мы будем наблюдать выход на новый уровень инструментов предсказания свойств вещества. Этому уделяется много внимания, особенно в области так называемого молекулярного докинга (предсказание фармацевтической активности молекул). Уверен, что и другие свойства, такие, как электропроводность, способность генерировать гармоники высших порядков, стоксов сдвиг и т.д., также можно будет предсказывать, что потребует мастерства химиков-синтетиков, поскольку создать подобный инструмент с достаточной эффективностью можно лишь имея большие библиотеки органических молекул. И при этом опыт сибирских синтетиков, обладающих талантом в синтезе широких рядов абсолютно оригинальных соединений, а также навыками в установлении закономерностей «структура — свойство», будет крайне востребован. Мне кажется, что реалии наших дней создали еще один очень важный тренд. Наука, далеко убежавшая вперед на пути создания новых технологий, материалов и прочих знаний, стала уделять больше внимания помощи реальному сектору экономики. Безусловно, бизнес значительно отстал. И науке теперь иногда приходится «опускаться с небес на землю» и решать вопросы, может, не столь интересные ученым, но абсолютно необходимые для создания в стране полноценного производственного бизнеса — основы независимой и сильной экономики. Конечно же, очень много химики-органики могут сделать для развития, например, робототехники. Так, в нашем институте разработана методология создания сверхчистых компонентов для микроэлектроники (совместно с ИНХ СО РАН), широкая гамма мономеров проводящих полимеров, которые могут быть использованы в создании нанотранзисторов, полупроводников, искусственных мышц и нервов и многого другого.
 
Продолжается также работа в традиционно сильном для сибирской академической науки направлении фармацевтики и медицинской химии. Объявленное на сегодня стратегическое импортозамещение лекарственных средств открывает широкое окно возможностей, которое полностью будет реализовано только тогда, когда даже самые простые стартовые вещества для синтеза фармсубстанций будут создаваться из местного сырья. 
 
Источник: «Наука в Сибири»