​В рамках расширенного заседания президиума Сибирского отделения РАН состоялось обсуждение проектов, призванных ответить на вызовы, которые обозначены в Стратегии научно-технологического развития РФ.

Ректор Новосибирского государственного университета член-корреспондент РАН Михаил Петрович Федорук напомнил собравшимся, что НГУ — одна из «вершин» знаменитого треугольника Лаврентьева. «Наш вуз выполняет свою основную задачу: готовить кадры для фундаментальной науки. Фактически единственный университет в России, который целенаправленно это делает», — подчеркнул глава НГУ. По его словам, главную роль здесь играют три факультета: естественных наук, физический и геолого-геофизический. Вместе с тем, значительная часть выпускников механико-математического факультета и факультета информационных технологий уже ориентирована на высокотехнологичные компании и инновационный бизнес. «Среда меняется, — констатировал Михаил Федорук, — и нам необходимо отвечать на ее вызовы, университет не может не реагировать на них».

М. Федорук рассказал о новой модели развития НГУ — она состоит в расширении подготовки студентов по так называемым STEM-направлениям (наука, технологии, инжиниринг, математика) и в создании дополнительного трека «Профессиональный» для тех, кто планирует потом работать в сфере инноваций. «Трек «Исследовательский» мы модифицировать не собираемся, он доказал свою эффективность на протяжении 60 лет», — отметил ректор НГУ.

Также Михаил Федорук назвал направления, которые планируется активно развивать в университете: например, в приоритете будут инжиниринг, компьютерные науки, медицина, биология и молекулярная биология, науки о Земле. «Здесь предполагается некоторый ряд мер для усиления нашей исследовательской деятельности, разумеется, совместно с институтами СО РАН», — прокомментировал М. Федорук. Для дальнейшего развития концепции треугольника Лаврентьева на новом этапе, по мнению ректора НГУ, необходима реализация программы капитальных вложений в развитие научно-технологической базы ведущих институтов СО РАН и университета (речь идет, главным образом, об обновлении оборудования). Кроме того, помимо строительства второй очереди нового корпуса НГУ и общежитий, нужно решать вопрос организации проектных офисов и представительств крупнейших российских государственных и частных компаний на территории новосибирского Академгородка со строительством современного бизнес-центра в формате государственно-частного партнерства, формировать и реализовывать комплексный план развития Новосибирского научного центра.

Заместитель директора по научной работе Института солнечно-земной физики СО РАН доктор физико-математических наук Сергей Владимирович Олемской представил проект класса мегасайенс, который реализуется сейчас в ИСЗФ СО РАН, — Национальный гелиогеофизический комплекс РАН (НГГК РАН). Проект направлен на опережающее научно-технологическое развитие России в области солнечно-земной физики и физики околоземного космического пространства. Подготовка началась в 2000-х годах под руководством академика Гелия Александровича Жеребцова. В 2014 году вышло постановление о начале проектирования и строительства первого этапа.

«Все инструменты создаются на базе наших обсерваторий — от Заполярья до границ Южной Монголии, — рассказал С. Олемской. — Первый объект, уникальная научная установка — солнечный телескоп-коронограф, настолько сложен, что для него невозможно ничего приобрести в рамках высокой заводской готовности: проектируется всё, начиная от главного зеркала и заканчивая фокальными инструментами, которые будут анализировать пучки света, исходящие от Солнца». Вес телескопа составляет около 700 тонн, и этот объемный механизм должен поворачиваться с высокой — приблизительно 0,0025 долей угловой секунды за доли секунды времени — скоростью. Главное зеркало телескопа-коронографа — уникальный и очень сложный узел, который сопровождается 64 устройствами: они постоянно держат поверхность в идеальном состоянии. Телескоп позволит решить ряд фундаментальных задач: от фонового прогноза солнечной активности до идентификации тех локальных магнитных преобразований, которые приводят к вспышкам на Солнце, — не все активные преобразования дают вспышки, и на сегодня одна из главных проблем в том, чтобы определять, какое влияние они оказывают.

Следующий объект — радиогелиограф, его проектирование уже завершено, а строительство начнется в 2018 году — будет исследовать Солнце в радиодиапазоне от 3 до 24 гигагерц. «Область действия этого инструмента находится уже над поверхностью светила: если в оптическом диапазоне мы непосредственно наблюдаем поверхность Солнца, то здесь поднимаемся над кроносферой, — пояснил С. Олемской. — Различные диапазоны позволят делать своеобразные срезы солнечной атмосферы и получать изучаемые явления в 3D-формате. Объект состоит из трех Т-образных антенных решеток разного диаметра — от трех до одного метра, которые строятся на базе существующего Сибирского солнечного телескопа».

Многофункциональный радар некогерентного рассеяния — еще один объект НГГК — направлен на исследование нижней, средней, верхней атмосфер и околоземного космического пространства. Первый этап проекта заканчивается созданием системы радаров, с помощью которых можно изучать ионосферу в Арктическом регионе, где наиболее эффективно проявляются солнечно-земные связи.

Комплекс оптических инструментов, еще одна составляющая НГГК, направлен на исследование атмосферы (на высоте 80—100 км) в ночное время.

В рамках второго этапа планируется создать мезосферно-стратосферный радар (МС-лидар), активный инструмент, формирующий в ионосфере искусственные возмущения, которые этим же радаром будут исследоваться, и нагревный стенд, направляющий зондирующий луч.

В следующем году, помимо строительства первых двух объектов гелиогеофизического комплекса, должно закончиться проектирование инструментов второго этапа и подготовка документов для него. Общий планируемый объем финансирования НГГК РАН составит 22 млрд рублей.

Заместитель директора по научной работе Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН член-корреспондент РАН Юрий Анатольевич Тихонов представил два проекта класса мега-сайнс, инициированные ИЯФ СО РАН: Супер чарм-тау фабрику и Сибирский источник синхротронного излучения, имеющий в большей степени прикладное значение.

«Проект Супер чарм-тау фабрики относится к области физики элементарных частиц, — пояснил Ю. Тихонов. — Это очень динамично развивающееся направление, задачей которого является познание основ мироздания, объединило ученых в мощнейшее научное сообщество. Например, в проекте ATLAS для установки Большого адронного коллайдера в CERN задействованы 2 000 человек из 135 институтов и 35 стран. Физика элементарных частиц лидирует в поиске новых фундаментальных законов природы». Развитие физики элементарных частиц породило важные научные направления, такие как разработка и использование источников  синхротронного излучения, лазеры на свободных электронах, ядерная медицина,  и др.

«В настоящее время существует так называемая Стандартная модель — теория, которая объясняет все существующие явления в физике микромира, — рассказал ученый. — Ключевым ее моментом стало открытие бозона Хиггса в 2012 году. До сегодняшнего дня не обнаружено ни единого места, в котором бы эта модель не выполнялась. Тем не менее существуют явления и проблемы, не укладывающиеся в рамки этой модели , и задача ученых — продвинуться за ее рамки и получить новые знания об устройстве Вселенной. Например, всем известная, по крайней мере, на словах, темная материя, проявляющаяся в том, что галактики вращаются совсем с другой скоростью по сравнению с расчетной, то есть существует невидимое вещество, о котором мы совершенно ничего не знаем. Или совсем непонятное явление — темная энергия, заставляющая Вселенную расширяться с ускорением от момента Большого взрыва. С помощью ускорителей мы хотим понять, что же происходило в самые первые мгновения этого взрыва, когда существовали те частицы, которые мы сейчас пытаемся «родить» на коллайдерах. Мы очень надеемся, что это поможет нам понять, каким образом Вселенная эволюционировала до современного состояния. Около 30 лет назад пришло осознание, что астрономия и физика элементарных частиц очень сильно связаны».

Существуют два подхода в изучении элементарных частиц: физика высоких энергий и высокоточные эксперименты на относительно низких энергиях, позволяющие почувствовать явления косвенно, но тем не менее предоставляющие колоссальное количество информации — к косвенным экспериментам относятся открытие нейтрино, предсказание w- и z-бозонов. «В настоящее время в мире есть шесть действующих коллайдеров, два из них работают в Новосибирске в области энергий от 0,3 до 12 ГэВ, — подчеркнул Ю. Тихонов. — В этом диапазоне доступны пять кварков, и в ИЯФ активно исследуются свойства частиц, состоящие из этих кварков, существует задел для того, чтобы построить новую уникальную установку — Супер чарм-тау фабрику. Ни одна страна не может конкурировать в области всей физики элементарных частиц, но можно выбрать определенное направление, в котором мы будем конкурентоспособны. Таким проектом, на наш взгляд, является Супер чарм-тау фабрика: есть надежда, что здесь могут быть обнаружены совершенно новые явления. По нашим оценкам, понадобится минимум десять лет для набора данных, и еще несколько — для их обработки. За год эта установка будет производить такое количество информации, что потребуется около 300 петабайт памяти и вычислительный кластер порядка одного петафлопса».

Академик Алексей Эмильевич Конторович (Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН) рассказал о проблемах и перспективах развития нефтегазового комплекса России в XXI веке: «Идея открывать крупные месторождения, идти на восток до Тихого океана, о которой мечтали наши предшественники, реализована. Гигантские месторождения мы не открываем уже 25—30 лет. В старой парадигме нефтегазовый комплекс развиваться не может,  должна быть выработана новая. Такая парадигма у Сибирского отделения есть. В 2016 году я ее представил в виде десяти аналитических записок  президенту РФ. Часть из предложенных проектов уже реализуется. Перечислю некоторые из них: в Западной Сибири мы берем нефть из традиционных песчаных пластов, но там есть уникальная баженовская свита. По нашим оценкам, в ней нефти не меньше, а больше, чем то, что мы получаем сейчас. Если на сегодняшний день мы добыли чуть более 12 миллиардов тонн, то в баженовской свите будет от 10 до 20 миллиардов тонн. Но ни технологий поиска, ни технологий разведки и разработки мы для этих месторождений не имеем».

Академик Конторович отметил, что Сибирское отделение РАН вместе с компаниями нефте-газового сектора региона готово участвовать в создании этих технологий. Только что закончена выполненная по заданию Минэнерго большая работа, к которой были привлечены Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН и Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН: «Мы рассчитываем, что в будущем, если предложенная нами программа будет принята и получит финансирование, то до конца XXI века одна Западная Сибирь может обеспечить нефтью всю страну».

По словам ученого, также есть несколько перспективных проектов в Восточной Сибири (один из них уже прорабатывает ПАО «Газпром»), о другом на днях доложили руководству Красноярского края. Еще одно направление — Арктика. Там нас ждут открытия не меньшие, чем в Западной Сибири, правда, при этом нужно создавать экологически чистые технологии, чтобы не нанести вреда природе.

«Самое главное: малый бизнес разрабатывать крупные месторождения типа Самотлорского не в состоянии. Это гигантские территории на многие тысячи квадратных километров, десятки тысяч скважин, очень сложная инфраструктура. Но мелкие месторождения все эти годы никто не трогал. Мы только что закончили и передали Министерству энергетики оценку количества мелких и мельчайших месторождений в Волго-Уральской нефтегазовой провинции. Такая же работа сейчас ведется по северу европейской части России и Ханты-Мансийскому автономному округу. Это первые основные регионы, где нам предстоит развивать малый бизнес, и я утверждаю, что при правильной организации дела, при верно проведенных институциональных преобразованиях перестройки организации нефтяной промышленности в этих регионах, мы на мелких и мельчайших месторождениях только в Волго-Уральской нефтегазовой провинции примерно 15—25 лет можем добывать ежегодно не менее 100 миллионов тонн. До конца XXI века наша нефтяная промышленность ресурсами обеспечена, но требуется постоянная работа, — сказал Алексей Конторович. — Я думаю, что, как это и было во второй половине XX века, Сибирское отделение может и должно остаться лидером по обеспечению нефтегазовой энергетики страны. Все предпосылки и возможности для сочетания хорошей геологии с физическими, химическими и техническими решениями у нас есть».

Целый ряд вопросов, связанных с развитием энергетики, затронул академик Сергей Владимирович Алексеенко (директор Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН 1998-2017гг). В первую очередь ученый указал на то, что необходимо срочное перевооружение энергетического комплекса России, ведь его износ на сегодняшний день составляет 50—70 %. Кроме того, требуется повышать энергоэффективность, поскольку, по словам академика Алексеенко, наша экономика — самая неэффективная и энергоемкая по сравнению со всеми развитыми странами. И, наконец, надо осваивать возобновляемые источники энергии (ВИЭ), несмотря на то, что в России огромные запасы органического сырья.

Также Сергей Алексеенко обозначил основные мировые тенденции в области энергетики: инновационная и экологически чистая энергетика, глубокая переработка угля (углехимия), возобновляемые источники энергии, атомная энергетика на быстрых реакторах, водородная энергетика, газогидраты, безопасность — причем в смысле как независимости от внешнеэкономических и политических факторов, так и безаварийности.

Академик назвал Сибирь самым холодным регионом мира: здесь больше всего энергии тратится не на генерацию электричества, а на производство тепла. Также это самая богатая территория России (а может, и мира) по энергоресурсам: газ, нефть, древесина, гидроресурсы, геотермальная энергия, уголь. «Это означает, что мы должны не просто поставлять первичные энергоресурсы за границу, а здесь, на месте, производить товар более высокого качества с более высокой добавленной стоимостью: например, электроэнергию либо конкретный химический продукт», — прокомментировал Сергей Алексеенко.

В качестве ближайшей перспективы ученый видит развитие экологически чистых и эффективных технологий переработки органического топлива (в частности, с созданием и использованием парогазовых установок, технологий глубокой переработка угля). Планы на более отдаленное будущее (однако начинать надо уже сейчас): освоение ВИЭ, в первую очередь солнечной и петротермальной энергии, и создание эффективных методов преобразования и хранения энергии, включая топливные элементы.

Также в своем докладе академик Алексеенко перечислил некоторые разработки, где принимали участие исследователи из институтов СО РАН, в различных областях энергетики: например, энергоблок с высокотемпературной паровой турбиной, получение горючего газа из угля при неполном окислении, микроуголь (уголь ультратонкого помола), технологии использования водоугольного топлива, исследование вихревых течений в гидротурбинах.

Кстати, вихревое перезамыкание, которое было обнаружено при изучении вихревых течений — это фундаментальное явление. Оно также наблюдается и на Солнце, но в виде перезамыканий магнитных трубок, приводящих к солнечным вспышкам. От последних зависит активность Солнца, влияющая на климат Земли. Эти процессы можно тем или иным образом рассчитать и описать. «Есть предложение — под руководством РАН или СО РАН организовать такие исследования. В качестве головной организации мог бы выступить Институт солнечно-земной физики Сибирского отделения», — сказал Сергей Алексеенко.

Еще одно предложение академика — сохранить и развить высоконапорную лабораторию Красноярской ГЭС. Эта лаборатория включает в себя большой зал, операторские помещения, три напорных водовода и комплекс экспериментальных установок. Напор составляет 100 метров, а скорость потока — до 45 м/с. По своим параметрам это уникальное сооружение, аналогов нет нигде в мире.

В заключение Сергей Алексеенко перечислил несколько проектов, которые уже находятся в разработке. Во-первых, это комплекс плазменной переработки бытовых отходов с использованием газовых турбин АО «ОДК-Авиадвигатель» (Пермь), причем основная часть проекта будет выполняться в Новосибирске. Во-вторых, создание экотехнопарка в сфере обращения с отходами в Коченёво (Новосибирская область). В третьих, аэропарк в Бердске — на базе старого Бердского аэродрома создать производство малой авиации для России: целой серии разных самолетов, начиная от цельнокомпозитных бипланов до беспилотных летательных аппаратов. «Такое решение предварительно уже было принято в правительстве Новосибирской области, — прокомментировал академик Алексеенко. — Там главные проблемы — энергетические. Нужно создать двигатель внутреннего сгорания с параметрами, превосходящими зарубежные аналоги, и источники питания для беспилотников. Здесь можно полностью задействовать потенциал Сибирского отделения».

О тенденциях развития персонализированной медицины, ее возможностях и перспективах рассказал директор Научно-исследовательского института медицинской генетики Томского национального исследовательского медицинского центра член-корреспондент РАН Вадим Анатольевич Степанов.

«Знание индивидуальной уникальности человека позволяет предсказать предрасположенность к болезням, выработать тактику профилактики, поставить точный диагноз, создать наиболее эффективную схему лечения с учетом персональных особенностей», — объяснил он.

Персонализированная медицина эффективна для диагностики и лечения редких заболеваний с высоким эффектом (так называемых менделевских болезней, являющихся результатом мутаций одного гена) и, в некоторых случаях, для выбора стратегии терапии часто встречающихся недугов с меньшим вкладом наследственности.

Открытие генов менделевских болезней перешло сейчас на технологию массового параллельного секвенирования, что в свою очередь дает широкие возможности для диагностики моногенных болезней.

«По данным Бейлоровского колледжа медицины, в США у 2 500 пациентов постановка и уточнение диагноза были получены в 25 % случаев при секвенировании экзомов (кодирующая часть геномов). Это довольно большой выход, учитывая то, что брали только 1 % от генома, и что диагноз не был поставлен другим способом. В России такая работа по диагностике наследственных болезней современными геномными методами ведется в московском медико-генетическом научном центре и в институте медицинской генетики в Томске», — подчеркнул Вадим Степанов.

Перспективная сфера для применения персонализированной медицины — лечение онкологических заболеваний.

«В результате работ, проводимых в Институте онкологии нашего Центра, был обнаружен ряд вариантов хромосомных перестроек, которые определяют эффективность химиотерапии при раке молочной железы. Если персонализировать назначения неоадъювантной химиотерапии, то разница в эффекте будет значительная. В случае персонализированного назначения препаратов, в зависимости от генетических вариантов, частичная или полная регрессия опухоли наблюдалась у 86 % больных, а при стандартном — менее чем у половины, — сообщил Вадим Степанов. — Персональная геномика становится технологической базой персонализированной медицины. Выявлена большая часть генов моногенных болезней и возможна их точная диагностика, развивается прецизионная терапия некоторых орфанных заболеваний, ведется разработка интегративных геномных и омиксных подходов для персонализации диагностики, терапии и профилактики при многофакторных заболеваниях. Возможна индивидуальная терапия некоторых таких болезней, и одним из потенциальных инструментов таргетной терапии может быть геномное редактирование».

О работе сельскохозяйственных институтов и о том, как наука позволяет развиваться сельскому хозяйству в Сибири, рассказал научный руководитель Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий РАН академик Александр Семёнович Донченко.

«Сибирь богата не только углеводородами, но и продукцией сельскохозяйственного производства, которое развивается в достаточно тяжелых агроклиматических условиях, — отметил академик Донченко. — До реформы РАН мы осуществляли научное  обеспечение АПК трех федеральных округов: Уральского, Сибирского и Дальневосточного — такая разбросанность сильно затрудняла работу.

В 2015 году по нашему предложению ФАНО России  на базе  11 научных учреждений был создан Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологии РАН. У нас  получилась очень мощная организация. Ученые выработали несколько основных направлений исследований (интеграционных проектов) и решили сосредоточиться на них. Главными целями для специалистов стали разработка высокопродуктивных сортов растений, адаптированных к условиям Сибири, селекции животных с высокими генотипическими характеристиками, технологий профилактики инфекционных болезней и анализа состояния земель, новых машинных технологий, а также методов ускорения социально-экономического развития агропромышленного комплекса Сибири. На обеспечение новым оборудованием для проведения исследований Центру было выделено  более 250 миллионов рублей.

По словам Александра Донченко, ученые уже многое сделали для научного обеспечения аграрного производства Сибири. Так, за последние 46 лет сибирская аграрная наука создала 1 569 сортов сельскохозяйственных культур, занимающих сегодня 90—95 % посевных площадей в Сибири. Только с 2015 по 2017 гг. было создано 102 сорта : это сорта яровой пшеницы, ржи, овса, льна, гороха, картофеля и многих других культур.

С 2014 года валовый сбор  зерна в Сибирском федеральном округе вырос почти в два раза: с 8,5 миллионов тонн до 17. Это поставило перед наукой другой важный вопрос: что делать с урожаем? В Сибири не перерабатывают зерно в более сложные, чем мука, продукты. На сегодняшний день в Сибири нет ни одного завода по глубокой переработке зерна – на «витал-глютен», крахмал, различные крупы и др.  И нам необходимо решить эту проблему.

Что касается животноводства, то СФО по некоторым показателям немного отстает от среднероссийских показателей. Тем не менее, сегодня в Сибири созданы 23 породы, 32 типа и 15 линий сельскохозживотных. Надо эффективно использовать такой высокий генетический потенциал скота в животноводстве. Тем более такое животноводство свободно от большинства инфекционных заболеваний. Сибирская наука тесно сотрудничаем с другими институтами СО РАН, и у нас накопилось большое количество эффективных научных разработок, — говорит академик. —Необходимо эффективнее их внедрять в практику».

Компетенции научных коллективов и производственных компаний медико-биологического и фармацевтического направлений стали темой выступления научного руководителя Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН академика Валентина Викторовича Власова. По его мнению, ключевым инструментом должны стать так называемые проекты полного цикла — поэтапно реализуемые от научной гипотезы до готового лекарственного препарата, диагностикума или медицинской технологии. Ученый обратил внимание на потенциал двух сложившихся партнерств («БиоФарм» и «СибБиоМед») и перечислил ключевые достижения институтов СО РАН, Национального медицинского исследовательского центра им. ак. Е.Н. Мешалкина, НИИ травматологии и ортопедии им. Я.Л. Цивьяна, компаний-резидентов технопарка новосибирского Академгородка и Биотехнопарка в Кольцово, медицинского и классического (НГУ) университетов.

Валентин Власов выделил магистральные направления будущей совместной работы: клеточно-иммунную терапию, регенеративную и в более широком плане — персонализированную медицину: «Клеточные продукты, белки, антитела, нуклеиновые кислоты, онколитические вирусы — это платформы для создания множества препаратов». При этом ученый заметил, что консолидация усилий уменьшает, но не исключает риски. «На поисковом этапе изучается до 10 000 соединений-кандидатов, на доклиническом этапе их остается около 250, на клиническом (с группами пациентов) — до пяти, — поделился академик В. Власов. — А в итоге официальное разрешение получает одно лекарство, при том что весь процесс может занимать 10―12 лет и требовать вложений порядка одного миллиарда евро». «Но сегодня появились методы синтетической молекулярной биологии, — продолжил ученый, — позволяющие конструировать вещества и, соответственно, укорачивать и удешевлять эту цепочку».