Архив метки: Год науки 2021

Для достижения глобальных целей

Организации Томского научного центра СО РАН подписали хартию «Большого университета Томска». Этот документ включил в себя главные принципы совместной работы и академическую свободу как базовую ценность каждого из партнеров – университетов и научно-исследовательских институтов.

В хартии отмечены самые важные научные, образовательные и организационные задачи, решение которых будет способствовать формированию и продвижению международного бренда «Большого университета Томска» и Томска как первого в России города-университета.

В своем приветствии участникам подписания министр науки и высшего образования РФ Валерий Фальков отметил:

«Мы считаем очень важным заданный Томском вектор на объединение усилий научных институтов и университетов, в современном мире это необходимо для достижения глобальных целей. Действия научно-образовательного комплекса в рамках «Большого университета Томска» – это уникальный и показательный пример. Мы видим результаты такой консолидации – вузы Томска очень достойно показали себя в проекте «Приоритет-2030» и уже получили поддержку государства, в планах – строительство межуниверситетского кампуса и другие большие проекты».

– Хартия – очень важный шаг на пути создания «Большого университета Томска», – сказал губернатор Томской области Сергей Жвачкин. – Этот глобальный интеграционный проект объединил все наши университеты и академические институты. Символично, что исторический документ был подписан в День преподавателя высшей школы, который сегодня впервые отмечается в России. Сегодня мы думаем о завтрашнем дне региона, и этот день связан с развитием научно-образовательного комплекса.

– Мы несколько лет складывали проект «Большой университет Томска», – отметил на церемонии подписания хартии председатель совета Томского консорциума научно-образовательных организаций, ректор ТГУ Эдуард Галажинский. – Мы начали работать вместе, и это уже дает свой результат. В этом году участники «Большого университета» выиграли несколько крупнейших проектов, совокупный бюджет которых более 3,5 миллиарда рублей. Продвигаясь вместе, мы сможем складывать масштабные истории, полезные для региона и страны.

– Победы в «Приоритете-2030» стали одним из первых прорывных результатов, полученных в рамках «Большого университета». Подписание хартии позволит еще успешнее согласовывать действия всех участников, придаст их деятельности дух соревновательности, ведь каждой организации хочется привнести в «Большой университет» что-то значимое и весомое. Безусловно, кооперация вузов и институтов станет теперь еще более тесной, – сказал исполняющий обязанности директора Томского научного центра СО РАН Алексей Марков.

– Это событие является знаковым не только для Томской области, но и для России в целом: впервые все вузы и НИИ Томска, а также Северский технологический институт – филиал Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» объединили свои компетенции, что позволит на качественно ином уровне реализовывать крупные государственные и международные проекты, – отметил директор Института химии нефти СО РАН Александр Восмериков.

Согласно подписанной хартии, участники обязуются консолидировать усилия для формирования экосистемы города-университета и обеспечения в Томске качества образования и научных исследований мирового уровня. Участники, подписавшие хартию, будут согласовывать между собой стратегические решения, имеющие влияние на развитие всего научно-образовательного комплекса Томска, выступающего драйвером развития региона. Одним из самых масштабных совместных проектов не только для Сибири, но и для России станет строительство и развитие нового кампуса – уникальной научно-образовательной и технико-внедренческой площадки.

Автор: Ольга Булгакова
Фото: пресс-служба ТГУ

Ученые Томского научного центра получили международную премию

Доклад ученых из Томского научного центра СО РАН признан лучшим на одной из самых востребованных международных конференций по процессам горения Asia-Pacific Conference on Combustion, которую проводит раз в два года авторитетная международная организация The Combustion Institute.

Согласно сложившейся традиции на каждой новой конференции происходит награждение научных групп, чьи доклады были признаны лучшими по итогам прошлой конференции. В числе победителей – группа ученых ТНЦ СО РАН в составе заведующего лабораторией Анатолия Мазного, ведущих научных сотрудников Александра Кирдяшкина и Сергея Минаева, а также младшего научного сотрудника Никиты Пичугина.

– В июле 2019 года, незадолго до пандемии, мы с Александром Ивановичем посетили Asia-Pacific Conference on Combustion, которая проходила в Фукуоке (Япония), в прибрежном городе недалеко от того места, где состоялось Цусимское морское сражение 1905 года, положившее конец Русско-японской ­войне, – рассказывает Анатолий Мазной. – В конференции приняли участие более 600 человек, было представлено около 400 докладов. Поездка оказалась успешной, мы познакомились с профессором Национального центрального университета Тайваня Стивеном Шаем, куда в 2021 году ТНЦ СО РАН осуществил поставку партии радиационных цилиндрических интерметаллидных горелок для проведения совместных исследовательских работ с тайваньским промышленным партнером.

И вот в адрес томских ученых пришло письмо, в котором председатель конференции профессор Хонг Им сообщил о том, что их доклад, посвященный исследованию характеристик разработанных в ТНЦ СО РАН радиационных горелок при сжигании водородсодержащих газов, был признан лучшим.

Чествование победителей должно было состояться в столице Объединенных Арабских Эмиратов – Абу-Даби. Однако пандемия внесла свои коррективы: ученые из Томска присоединились к мероприятиям через Zoom. В ближайшее время в Томск прибудет памятный диплом и кристальный кубок победителей. К слову, в конце 2021 года Анатолий Мазной успешно защитил докторскую диссертацию.

Автор: Елена Александрова

Глубокое погружение

Чем был ознаменован прошедший Год науки

Минувший 2021-й в стране был официально объявлен Годом науки и технологий. По мнению президента Российской академии наук Александра Сергеева, год свою миссию выполнил – многое было сделано для повышения престижа ученого. Весь год редакция «Томских новостей» вела проект, рассказывая о достижениях томских ученых, о молодых исследователях, добившихся наиболее значимых результатов. В этом нам помогала и газета Томского научного центра СО РАН «Академический проспект» (выпуск осуществляет АО «Редакция газеты «Томские новости»), ее редактор Ольга Булгакова отмечена в региональном конкурсе «Сибирь-ПРО» как лучший журналист, рассказывающий о науке.

Какими наиболее значимыми научными достижениями отмечен ушедший год? Чем может гордиться Томская область? Какие открытия российских ученых вы бы включили в топ заслуживающих внимания мировой общественности? С такими вопросами мы обратились к героям публикаций из рубрики «Наука – наше всё».

Чем богаты

Что касается достижений российских ученых в Год науки и технологий, то отмечены наши вакцины против ковида, запуск Байкальского глубоководного нейтринного телескопа, создание сети карбоновых полигонов, стыковка российского модуля «Наука» с Международной космической станцией. Это также пуск реактора ПИК для изучения объектов микромира и многих других исследований, начало строительства ЦКП «Сибирский кольцевой источник фотонов», спуск на воду научно-исследовательского судна «Пионер-М» с технологией беспилотного судовождения.

Но сколько людей, столько и мнений. Весьма любопытной получилась картина в результате опроса, который провел телеканал «Наука». Третий год подряд рейтинг наиболее известных россиянам научных событий возглавляют новости, связанные с изменением климата и глобальным потеплением. А ведь считается, что не мы, а европейцы более всего озабочены климатом. Среди других интересующих россиян новостей – создание нейро­компьютерных интерфейсов, которые позволят миллионам инвалидов по всему миру вновь разговаривать с родными и взаимодействовать с обществом. В число важнейших научных событий 2021 года также попали развитие квантовых компьютеров и квантовой криптографии. Сюда же относятся новости о презентации самого мощного компьютера от IBM и о развертывании квантовых сетей связи в Китае и Европе. Безусловной заслугой россияне признают изобретение вакцин против COVID-19, особенно на основе матричных РНК, редактирование генома, разработки в области лечения рака.

Молекула, мы тебя знаем!

Что касается томских ученых, то, по мнению Бориса Воронина, кандидата физико-математических наук, старшего научного сотрудника Института оптики атмосферы им. В. Е. Зуева, в минувшем году общественности был представлен интересный результат исследования молекулы H215O – короткоживущего радиоактивного изотополога воды. Он известен давно, его, например, уже много лет используют в ядерной медицине во время исследования кровотока. Совместно томскими и английскими учеными выполнен расчет спектра данной изотопической модификации водяного пара. Сделан интересный вывод. С большой долей вероятности удалось обнаружить H215O в атмосфере Земли после грозы. Исследования проводились в кооперации с учеными из Санкт-Петербурга. Проведен поиск линий H215O в спектрах солнечного излучения, прошедшего через атмосферу как в дни без гроз, так и в дни с очагами грозовой активности. Исследовано 4 800 спектров солнечного излучения. Найдена только одна линия. Чтобы быть более уверенными, нужны дополнительные исследования.

Имплантат как родной

Доцент научно-образовательного центра В. Б. Вейнберга Сергей Твердохлебов отметил, что для него год стал успешным потому, что молодежный коллектив Лаборатории плазменных гибридных систем ИЯТШ ТПУ, которым он руководит, совместно с коллегой из НИИ онкологии ТНИМЦ стал лауреатом премии правительства в области науки и техники за 2021 год.

– Мы продолжили разрабатывать гибридные технологии, позволяющие модифицировать поверхность практически всех материалов медицинского применения, и композитные полимерные материалы, которые содержат в своем объеме или на поверхности биоактивные элементы, или биомолекулы, – уточняет Сергей Иванович. – Наши технологии позволяют наносить на имплантаты сложной формы биоинспирированные покрытия, которые способствуют интеграции имплантата с костными и мягкими тканями организма. Эту работу мы проводим совместно с коллегами из СО РАН (А. Б. Марков, Ю. П. Шаркеев, С. Е. Кульковой и другими), университетов Томска, а также нашими медицинскими партнерами: НИИ онкологии Томского НИМЦ, Центра Илизарова, госпиталя имени Н. Н. Бурденко, Центра имени В. А. Алмазова и нашими индустриальными партнерами – ООО «Остеомед-М» и ООО «КОНМЕТ».

Достижения Томской области, на взгляд ученого, затрагивают практически все области знаний – от исследований Арктики до наноспутников, и у каждой научной организации есть свои результаты, которыми могут гордиться наш город и область. А открытия российских ученых, которые заслуживают внимания мировой научной общественности, прежде всего связаны с их значимостью для здоровья, энергетики и фундаментальной науки, считает Сергей Твердохлебов. Это разработка вакцин против COVID-19, термоядерная установка токамак Т-15МД, глубоководный нейтринный телескоп Baikal-GVD.

Томичи успешно опровергают крайне вредный стереотип о стареющей и умирающей российской науке.

Сергей Жвачкин,
губернатор Томской области

Талант он во всем талант

Для Станислава Батуева, научного сотрудника Института физики прочности и материаловедения СО РАН, год оказался удачным не только с точки зрения удовлетворения его научных амбиций, но и в плане реализации его организаторских способностей. Он стал председателем Совета молодых ученых Томской области.

– Для меня это знаковое событие, – признает Станислав. – Вышло распоряжение губернатора области Сергея Жвачкина, наш совет обновился, нам обещана поддержка.

В течение года Станислав участвовал и побеждал в различных конкурсах, был исполнителем одновременно трех грантов, в очередной раз выиграл стипендию президента. Как председатель Совета молодых ученых наладил взаимодействие с общественными организациями, провел несколько важных мероприятий.

Он вообще убежден, что именно научная молодежь Томской области формирует ее имидж. А как иначе, если 30–40% всех выигранных грантов и премий, включая президентские, приходятся на молодых ученых. Это колоссальное привлечение финансовых средств. А какая заявка на лидерство в научной сфере! Тому доказательство – томич Денис Касымов, заведующий лабораторией механико-математического факультета ТПУ, старший научный сотрудник Института оптики атмосферы СО РАН, который стал призером всероссийской премии «За верность науке».

Молодому поколению томских ученых, по мнению Станислава Батуева, наступает на пятки успешное и целеустремленное поколение школьников. Более 600 человек приняли участие во всероссийской научно-практической конференции школьников «Юные дарования», где школьники из Томска заняли призовые места.

– Что касается научных достижений в целом в стране, то наблюдается очевидный технологический прогресс, – говорит Станислав Батуев. – Это и стыковка российского лабораторного модуля «Наука» с МКС, и запуск на Байкале глубоководного нейтринного телескопа, предназначенного для исследования потоков сверхвысоких энергий, и спуск на воду первого беспилотного судна «Пионер-М», и создание в ряде регионов карбоновых полигонов для получения достоверных сведений о влиянии человека на климат. А ключевым событием завершения Года науки стал конгресс молодых ученых, на котором участники не только подводили итоги научного года, но и высказывали идеи по поводу того, какой мощный технологический рывок надо сделать, чтобы уже в 2024 году наша страна могла войти в пятерку мировых лидеров по научному направлению. Это была убедительная финальная точка!

Горизонты будущего

На этом конгрессе вместе с коллегами удалось побывать героине нашей публикации старшему научному сотруднику НИИ онкологии Томского НИМЦ и ТГУ кандидату медицинских наук Ирине Ларионовой.

– Конгресс молодых ученых в Сочи объяснил новые веяния современной науки и дал почву для размышлений, которые, возможно, удастся воплотить в реальную научную жизнь, – говорит она.

Для самой Ирины 2021 год стал действительно годом науки. В первую очередь это связано с тем, что ей удалось получить поддержку в виде гранта от РНФ для молодых ученых, выиграть престижную премию Правительства РФ и стипендию Президента РФ.

– Многие мои коллеги и друзья из научной сферы также получили в 2021 году аналогичную финансовую поддержку. Будем надеяться и верить, что данная тенденция поддержки научных коллективов, которые выполняют сложные исследовательские задачи, будет продолжена, – говорит Ирина. – Хочется также верить, что в области медицины появятся новые виды поддержки, как это было в 2021 году с крупными проектами по госпрограмме развития генетических технологий, участие в которой удалось выиграть нашему большому коллективу на базе СибГМУ под руководством моего научного руководителя профессора Кжышковска Юлии Георгиевны.

По мнению Ирины Валерьевны, российская научная площадка активно развивается. Это заметно по новым конкурсам на проекты, которые вводятся для дополнительной финансовой поддержки не только ведущих, но и молодых ученых, по увеличению числа грантовых возможностей, по расширению финансирования.

– Я рада, что на тернистом пути науки меня окружают научные соратники в разных сферах: медицине, биологии, химии, физике, энергетике, геологии, – которые, как и я, радеют за свою работу и стремятся сделать наше будущее лучше, – подытоживает Ирина Ларионова. – От всей души желаю всем моим друзьям достичь этого.

Автор: Нина Губская

Прочность и красота бетона

Некоторые об этом могут говорить часами

Доцент кафедры строительных материалов и технологий (СМиТ) строительного факультета кандидат технических наук Алексей Стешенко – один из наиболее активных и перспективных молодых ученых ТГАСУ. Про таких людей говорят, что они горят наукой. Интерес к исследовательской деятельности является для него основополагающим, формирующим не только как профессионала, но и как личность.

По стопам отца

Алексей Стешенко стал ученым-строителем вовсе не случайно, можно сказать, последовательно шел к главному делу своей жизни. Родился в Казахстане, городе Алма-Ате. Родители переехали туда из Алтайского края, еще во времена СССР.

– Моя мама, Нина Васильевна, работала технологом на Алма-атинском хлопчатобумажном комбинате, крупнейшем в Казахстане, – рассказывает Алексей. – Отец, Борис Яковлевич, всю жизнь трудился на стройке сварщиком. Когда я учился в старших классах, он часто брал меня с собой на работу, благодаря чему у меня появился интерес к профессии строителя, которая и стала моим призванием. В 11-м классе уже сам работал на стройке бетонщиком, арматурщиком. Отлично помню, как отец в 1990-х годах привел меня на экскурсию в тогда еще строящуюся гостиницу «Казахстан». Это высотное здание сегодня является визитной карточкой Алматы, как Эйфелева башня для Парижа. Стройка была инновационная, на ней применялся сейсмоустойчивый маятниковый фундамент. Будучи еще школьником, как завороженный смотрел на железобетонные и металлические конструкции, которые воплощались в столь прекрасное здание.

Наставник с большой буквы

Осознанно и вполне логично, что после школы Алексей Сташенко поступил в Казахскую инженерно-техническую академию на специальность «производство строительных материалов, изделий и конструкций». Вышел из академии с красным дипломом. Затем по личным обстоятельствам в 2008 году приехал в Томск, обошел все вузы в поисках магистратуры по своей специальности. В итоге поступил в ТГАСУ к профессору Кудякову, который тогда заведовал кафед­рой строительных материалов и технологий. Он подробно расспрашивал молодого бакалавра, где он учился, чем интересуется. Нашли общий язык, тем более что в свое время профессор тоже приехал в Томск из Средней Азии.

Алексею очень повезло с научным руководителем, Наставником с большой буквы. Александр Иванович привил Алексею интерес к строительной науке, передавал своему ученику богатый опыт и строителя, и исследователя.

– Тема магистерской диссертации была связана с ячеистыми бетонами, которыми я занимался еще в Казахстане, – вспоминает Алексей Стешенко. – Первый год учебы в магистратуре фактически не выходил из библиотеки, чтобы углубиться в тему исследований. Потом почти все время проводил в лаборатории, подбирал оптимальные составы для пенобетона, отрабатывал технологии, искал новые идеи. Словом, постоянно был в поиске. В июне 2010 года успешно защитил магистерскую диссертацию.

В Томск на ПМЖ

После магистратуры Алексей вернулся к родителям в Казахстан, поработал на алма-атинском заводе пластиковых изделий «Казсвязькомплект». Производили монтажные электрокоробки, муфты, выключатели, ёмкости, другое электротехническое оборудование.

В 2011 году снова приехал в Томск уже на постоянное место жительства. Решение поддержали и родители, у которых хорошие знакомые учились в Томске, и об университетском городе сохранили самые теплые впечатления. Чуть больше года проработал в торгово-промышленной компании, поставляющей химические добавки для строительных и промышленных предприятий.

И в 2012 году профессор Кудяков убедил, что нужно поступать в аспирантуру, идти по научной стезе. Глазом никто не успел моргнуть, как Алексей Стешенко под научным руководством Александра Ивановича защитил кандидатскую диссертацию на тему «Модифицированный теплоизоляционный пенобетон с пониженной усадкой». С тех пор преподает и занимается исследованиями на кафедре строительных материалов и технологий.

Докторская не за горами

Алексей Стешенко развивает направление исследований, начатых еще в академии, магистратуре, аспирантуре, кандидатской диссертации. Приступает к написанию докторской, уже в следующем году планирует представить черновой вариант. Тема работы – управление структурообразованием ячеистых бетонов. Акцент будет сделан на минимизацию усадочных деформаций, одним из минусов данного типа бетона, который приводит к проблемам в его эксплуатации в зданиях и сооружениях.

– Сейчас отрабатываю технологические приемы изготовления, рецептуры бетонов, – поясняет Алексей, – совершенствую различные виды ячеистых бетонов, которые сегодня широко применяются в малоэтажном строительстве. Это общемировая тенденция, когда люди постепенно отказываются от гигантских «человейников», предпочитая частное жилье. Сегодня постоянно повышаются требования к малоэтажным домам – по теплоизоляции, экономичности, надежности. На кафедре СМиТ мы отрабатываем производство пористых бетонов. Кроме того, занимаемся бетонами на основе вторичных материалов, отходов промышленного производства – золы, шлакового песка и щебня, технических солей и других. Ищем их применение в производстве тяжелых бетонов, пенобетонов и других строительных материалов.

Популяризатор строительной науки

На первый взгляд может показаться, что Алексей Сташенко – типичный ученый-сухарь, просиживающий в библиотеке, корпящий над диссертацией, и которого невозможно оторвать от исследовательских установок.

Это далеко не так. Помимо того что Алексей успешный ученый, он еще и прирожденный популяризатор науки. Он прививает и развивает интерес к строительной науке аспирантам, студентам, школьникам и всем желающим. Его рабочий инструмент – YouTube, Инстаграм и прочие социальные сети.

– Со своими единомышленниками постоянно снимаем ролики для моего YouTube-канала «Архитектура и строительство». Главная задача – рассказать о науке простым языком, показать в социальных сетях видео о производстве строительных материалов, испытаниях конструкций, об архитектуре Томска. Во время пандемии актуальность этих роликов значительно возросла, что меня еще более вдохновило. Отснятые материалы также выставляю в Инстаграме. Например, недавно вышел ролик о пенобетоне, скоро будет о газобетоне. Сняли видео о кирпичном производстве в Томской губернии. Вскоре расскажем нашим студентам и коллегам-строителям, как в XIX веке Томск стал одним из крупнейших в России центров кирпичного производства, познакомим с историей строительства Императорского Томского университета, храма на нынешней Новособорной площади. Отмечу, что дома из тех старинных кирпичей стоят до сих пор. Испытываем в своей лаборатории кирпичи полуторавековой давности, снимаем об этом ролики.

От подписчиков канала Алексея Сташенко постоянно поступают просьбы показать испытания конкретных материалов, рассказать об архитектуре Томска. Помимо студентов и старших школьников, ролики и странички активно смотрят сотрудники лабораторий строительных материалов, инженеры-строители.

Желающим даем ссылки на ресурсы Алексея Сташенко в социальных сетях.
https://www.instagram.com/steshenko.alexey/
https://www.instagram.com/steshenko_decor/
https://www.youtube.com/channel/UCLwMwxZO9znE9Ju4SGyJxaA

Смею заверить, это чрезвычайно интересно.

Как всё успеть

Интересуемся у Алексея, как удается писать докторскую, заниматься популяризаторством и делать много чего еще?

– Написание диссертации требует аскетизма, глубокого погружения в тему, – поясняет молодой ученый. – Нельзя ни на что отвлекаться. Однако в молодом возрасте это очень сложно – хочется и снимать ролики, и активно вести Инстаграм, проводить мероприятия…

Алексею удается совмещать работу над докторской и заниматься другими проектами, которые, впрочем, тесно связаны с его научными интересами.

– Совместно с нашими дизайнерами, сотрудниками международного отдела ТГАСУ, коллегами из ТГУ и Санкт-Петербурга проектируем уличную мебель, изготовленную из бетонов, разработанных на нашей кафедре, – рассказывает Алексей. – Эта мебель должна быть красивой, функциональной и вандало­устойчивой. Летом уже сделали бетонную дорожку и столешницу в сквере «Место силы креативных индустрий» между вторым и третьим корпусами ТГАСУ. Отмечу, что во многих европейских городах есть уличная мебель из декоративного бетона – скамейки, вазоны, столешницы и так далее. Это очень интересно, я даже создал страничку в Инстаграме, где выставляю декоративные изделия различной расцветки – от подсвечников и органайзеров до столов и массивных плит. Это будет мебель для скверов и парков, уличных баров и кафе, университетских общественных пространств. На нас уже выходит малый бизнес, заинтересованный в проекте.

– Все привыкли к стереотипу, – резюмирует Алексей Стешенко, – что бетон – это нечто серое и скучное. Это совершенно не так. Бетон является не только основой современного строительства, но и может служить отличным материалом для прикладного творчества, может украшать здания, сооружения, городские общественные пространства. Словом, бетон не только прочен, но и красив.

Автор: Андрей Карыпов
Фото предоставлены пресс-службой ТГАСУ

Генетика на весах права

Как преодолевать правовые и этические пробелы в геномных исследованиях

Дарья Мацепуро, кандидат исторических наук, научный сотрудник лаборатории когнитивных исследований и психогенетики ТГУ, менеджер Международного центра исследований развития человека, эксперт Центра науки и этики ТГУ – молодой исследователь, который ведет активную научную деятельность.

То, чем она занимается, нельзя свести к одной узкой тематике. Сама она и специалист в области международных отношений, окончила аспирантуру на кафедре мировой политики ТГУ, долгое время работала в реальном секторе, занимаясь международными технологическими проектами, а после вернулась в академическую сферу и окончила магистратуру на факультете психологии. Кроме этого, Дарья занимается организацией исследовательской деятельности, популяризацией научного знания. Также большое внимание уделяет общественной работе в составе Совета молодых ученых Томской области и Координационного совета по делам молодежи в научной и образовательной сферах Совета при Президенте РФ по науке и образованию.

Кем же на самом деле ощущает себя молодой ученый Дарья Мацепуро?

Уже не физики и лирики

– Дело в том, что сейчас междисциплинарность – это основная тенденция развития научного знания в мире. И моя профессиональная деятельность является ярким тому примером, – говорит Дарья. – По первому образованию я специалист в области международных отношений, и те знания, которые я получила, сейчас мне очень помогают. В частности в том, чтобы разобраться в глобальных тенденциях развития и организации научных исследований, в анализе международных инструментов регулирования вопросов защиты и персональных данных и биоэтики, изучении опыта других стран и межправительственных организаций…

Научный интерес Дарьи сконцентрирован на двух актуальных направлениях: исследование когнитивных способностей, в частности феномена математической тревожности, и изучение социальных, этических и правовых аспектов генетических исследований.

– Генетика – самая быстроразвивающаяся наука сегодня, – уточняет Дарья. – Если раньше золотым стандартом развития научных знаний была физика, в конце XX века ее сменила биология, а в начале XXI века, когда был полностью секвенирован (от слова sequence – последовательность. – Прим. ред.) геном человека, ею стала генетика. Она является центром притяжения передового научного знания из разных областей. Вместе с тем доступность и стремительное накапливание генетической информации влечет за собой юридические, этические и социальные вопросы, которые остро стоят перед обществом, учеными и государством.

Сила – в кооперации

Проект, который реализуется третий год по теме «Правовое регулирование и саморегулирование геномных исследований и практического использования их результатов» при поддержке РФФИ, направлен на изучение механизмов правового регулирования геномных исследований, их практического применения, например, генетического тестирования. Одновременно в проекте изучается общественное мнение, в том числе то, как СМИ освещают достижения в области генетики, как транслируется эта информация и как она влияет на формирование общественного мнения.

Конечная цель исследования – выработка оптимальной модели правового регулирования и саморегулирования в РФ геномных исследований и практического использования их результатов.

Где пределы дозволенного?

Данный проект – это коллективная работа междисциплинарного коллектива, который включает в себя специалистов в области права, генетики, психологии, социологии и др. Значительный вклад вносят исследователи Юридического института ТГУ. В работе участвуют коллеги из Великобритании, в том числе ученый с мировым именем профессор генетики и психологии Юлия Ковас.

– К этой теме интерес не только у нас, – поясняет Дарья Мацепуро. – Возникает множество вопросов, на которые пытается ответить все мировое научное сообщество. Проблематика интернациональна по своей сути. В связи с этим морально-этические проблемы, возникающие в этой сфере, потребности в нормативно-правовом регулировании геномных исследований и практического применения их результатов также практически не имеют ярко выраженной нацио­нальной специфики. Геномные технологии развиваются беспрецедентно быстро, они удешевляются, становятся доступными все большему кругу людей. Но гены содержат в себе такое количество еще неизвестной нам информации, что правовые механизмы и адаптация этических норм носят догоняющий характер. Например, в нашей стране при рождении проводится неонатальный скрининг для выявления тяжких врожденных заболеваний, таких как муковисцидоз. Но, как в дальнейшем хранится и используется биологический материал, неизвестно. К тому же прогностическая информация, которая извлекается из человеческих генов, не теряет своей актуальности и спустя 10 лет. Она сохраняет актуальность для будущих поколений.

– Наше исследование, – продолжает Дарья, – является фундаментальным в плане изучения действующего законодательства, судебной практики, в том числе Европейского суда по правам человека и опыта других государств. Коллективом изучаются в том числе философские основы этого вопроса, а также восприятие человеком возможных преимуществ и рисков, которые он усматривает для себя с развитием новых технологий и их применением.

С другой стороны, в проекте есть ряд прикладных задач. Коллективом была разработана специальная версия Международного опросника о генетической грамотности и отношении к генетике (International Genetics Literacy and Attitudes Survey (iGLAS)), посвященная правовым и этическим аспектам – iGLAS Law and Ethics. Он был переведен на три языка – русский, английский и испанский. В России над ним работали и научно-технические коллективы ТГУ и университета «Сириус», в Великобритании – Голдсмитс Университет Лондона, в Испании – Университет Аликанте.

Инструмент содержит блок оценки базовых знаний в области генетики, а также вопросы, которые позволяют оценить мнение и отношение людей по разным вопросам использования генетических технологий, в том числе тестирования.

Повышение уровня осведомленности населения очень важно для дальнейшего участия в широких общественных дискуссиях и выработки сбалансированных механизмов регулирования.

 

Надежная платформа

Запрос на унифицированные этические процедуры, одобрения исследований есть у ученых ­абсолютно из разных областей. Это не только генетики или биологи. Это и специалисты в области искусственного интеллекта, больших данных. При развитии новых технологий базовый принцип «не навреди» и пределы вмешательства очень важны. Там, где заканчивается невмешательство одних, начинается вмешательство других. Поэтому так актуальна эта тема. Кроме того, этическое одобрение исследований – это нормы хорошего тона реализации качественной научной работы, которые добавляют ему вес и свидетельствуют о социальной ответственности ученого.

В 2021 году в ТГУ был открыт Центр науки и этики, создание которого стало результатом консолидации многолетней работы в этом направлении. Еще в 2011 году одним из первых в России начал работу Этический комитет междисциплинарных исследований. В 2015 году был учрежден консорциум «Доступная генетика» TAGC (The Accessible Genetics Consortium) совместно с Голдсмитс Университетом Лондона. В 2018 году открылся научно-образовательный центр «Институт этики и права». Центр науки и этики ТГУ является частью программы «Приоритет-2030» и перед ним стоят амбициозные задачи как в образовательной деятельности, так и в реализации масштабных научных проектов в области биоэтики, этики научных исследований и эмпирической этики, или этики, основанной на данных.

Математические страхи

Что касается изучения математической тревожности, актуальность этого направления определяется значимостью STEM-наук (Science, Technology, Engineering and Mathematics) для успешного экономического и технологического развития государства. В 2020 году проект по изучению психологических, физиологических и нейрофизиологических коррелятов математической тревожности и методов ее снижения был поддержан грантом РФФИ сроком на три года. Его цель – выявить наиболее действенные способы регуляции математической тревожности.

– Математическая тревожность – очень интересный феномен, – поясняет Дарья. – Это чувство беспокойства, иногда даже страха, которое возникает у человека при работе с числовой информацией. Но мы говорим не о снижении тревожности, так как это не всегда плохо. Иногда тревожность позволяет мобилизовать внутренние ресурсы. Мы ищем способы улучшения результатов во время выполнения математических заданий, занимаемся поиском оптимальных способов регуляции тревожности для достижения наилучших результатов.

Еще на стадии школьного обучения необходимо выбрать правильные методы освоения математических программ.

– Все более востребованными становятся специалисты, получившие образование по профилю STEM. В связи с этим необходимо понимать структуру и особенности математической тревожности, а также заниматься поиском эффективных способов регуляции, – говорит Дарья.

Автор: Нина Губская

Дом, утепленный торфом

Молодой ученый исследует применение в строительстве природного материала

Человечество все активней делает упор на экологию, здоровый образ жизни. Но это не просто здоровое питание или занятия спортом. Это еще и здоровая атмосфера, в которой человек обитает. Одной из ключевых проб­лем в строительном комплексе является эффективная теплозащита зданий и сооружений, поэтому разработка и внедрение технологий производства новых эффективных теплоизоляционных строительных материалов является важным фактором, обес­печивающим успех при реализации национальных программ. В мире активно развивается «зеленое» строительство, различные технологии с приставкой «эко» все чаще применяют при строительстве современных жилых объектов.

Насколько экологичны, удобны, долговечны эти материалы? Можно ли использовать для их изготовления местное сырье? Лауреат областной премии для молодых ученых аспирантка ТГАСУ Динара Горкольцева уже не первый год ищет ответы на эти вопросы.

Всему начало – случай

Томичка Динара Горкольцева с малых лет проявила себя как человек любознательный, творческий, стремящийся проявить себя в разных областях. Но никогда не думала, что посвятит свою жизнь серьезной науке, связанной со строительством. В детстве увлеченно изучала французский язык. Художественную школу окончила с красным дипломом. Выигрывала олимпиады по праву и истории. Одно время мечтала стать лингвистом. Но, когда в старших классах пришла пора выбирать профессию, решила, что будет архитектором. Динара отмечает, что, возможно, ключевую роль сыграла художественная школа и любовь к рисованию. А также то, что профессия архитектора – творческая. Да и мама с папой, будучи людьми далекими от архитектуры, поддержали выбор дочери. Динара поступила на архитектурный факультет ТГАСУ. Потом было пять лет обучения в бакалавариате. «Лучшие годы молодой жизни, – вспоминает томичка. – Чертили мы тогда день и ночь. Было интересно, познавательно». Затем магистратура, аспирантура. Итого 11 лет обучения, которые, естественно, не прошли даром.

Динара Горкольцева – человек по натуре очень общительный. Поэтому ее кипучая натура требовала активной деятельности. Учась в ТГАСУ, она с головой окунулась в общественную, проф­союзную жизнь вуза, ставшего родным. Была старостой и проф­оргом. Но со временем поняла, что основной упор все-таки необходимо сделать на науку. Помог случай. Во время учебы на архитектурном факультете ее попросили сделать доклад на одной из конференций на тему деревянных конструкций. Девушка ответственно подошла к докладу, собрала необходимую информацию и в итоге с успехом выступила перед коллегами. В процессе работы над докладом Динара всерьез увлеклась темой и через год, в 2014-м, выиграла свой первый грант в программе «УМНИК» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере. Исследования перевели Динару на новый научный профессиональный уровень. Она стала участвовать в научных конференциях, писать научные статьи и поняла, что наука, вопреки бытующему мнению, штука интересная и увлекательная.

Повезло с преподавателями

Большую роль в выборе направления исследований Динары сыграла ее будущий научный руководитель доктор технических наук, профессор Наталья Копаница. «Настоящий ученый и просто красивый деловой человек, на которого хочется равняться», –как описывает ее Динара. Именно к ней на кафедру строительных материалов и технологий строительного факультета ТГАСУ поступила в магистратуру, параллельно работая архитектором в научно-исследовательском институте строительных материалов.

Динаре очень повезло в том, что на ее пути было много хороших педагогов, которые ей помогали. Она с теплотой вспоминает о своем наставнике – начальнике отдела организации научно-исследовательской работы студентов и молодых ученых Людмиле Зольниковой. За время обучения в университете Динара была удостоена стипендии Государственной думы Томской области, именной стипендии муниципального образования «Город Томск», стипендии губернатора, премии Томской области в сфере образования, науки, здравоохранения и культуры. Трижды становилась стипендиатом президентской стипендии. Стала лучшим студентом ТГАСУ в 2018 году. А в этом году признана лучшим аспирантом вуза.

В аспирантуре Динара Горкольцева продолжила исследования теплоизоляционного материала на основе торфа применительно к деревянной конструкции зданий. Ранее в своих исследованиях особое внимание она уделяла геодезическому куполу.

Купол позволяет эффективно использовать пространство: максимальный объем полезной площади, если сравнить с помещением прямоугольной формы. Несущая способность каркаса, которой обладает конструкция в виде купола, значительно больше, чем у других сооружений. Подобная форма позволяет равномерно распределить нагрузку. Геокупол эффективен в заснеженных областях, а идеальная аэродинамическая форма позволяет возводить конструкции в ураганных и ветреных районах. Также форма обеспечивает высокую звуконепроницаемость. Прочность и сейсмоустойчивость купольных конструкций высока, так как каркас конструкции является самонесущим.

Их часто используют под модные нынче экоотели, в которых все подчинено идее глобальной экологии, сохранению окружающей среды. Эти дома построены полностью из экологически безвредных материалов.

Рано списали дерево

Но любое строительство в Сибири и на Севере немыслимо без утеплителя. И встал вопрос о том, чем же утеплять тот самый купол? Здесь и пригодились знания и опыт, наработанные под руководством наставника Натальи Копаницы. Она уже долгие годы занимается исследованиями в области строительных материалов. Ученые ТГАСУ разработали эффективный стеновой строительный материал «ЭкоТерм», результаты проведенных коллективом авторов многолетних исследований показали перспективность использования торфов различных типов в сочетании с органическими и минеральными компонентами для производства композиционных строительных материалов.

Торф – материал очень перспективный. И самое главное, что его у нас много. Васюганские болота, где его в основном и добывают, неисчерпаемы. Торф обладает рядом преимуществ: экологичен, имеет бактерицидные свойства, дешевый и доступный материал. Применяется он в медицине, сельском хозяйстве, в строительстве. Причем издавна. Довольно часто его использовали для утепления. Но есть у торфа и недостатки. Он горюч, привлекателен для грызунов. Поэтому такой материал необходимо обрабатывать антипиренами и антисептиками, чтобы избавить его от этих досадных недостатков. Обрабатывают его специальными составами. В этом направлении и движется работа исследователей, среди которых Динара Горкольцева.

Но это только часть ее работы. Молодой ученый решила применить торфяной утеплитель при строительстве деревянных конструкций зданий.

– Дело в том, что мнение, будто дерево – это уже отживший стройматериал, ошибочно, – утверждает Динара. – Сегодня, когда на первый план выходят вопросы экологии, дерево становится незаменимым. В деревянных домах дышится легко, с наслаждением. Поскольку я занимаюсь проектированием домов и общаюсь с заказчиками, то прихожу к выводу, что более половины людей хотят жить в доме, который дышит. Если за деревом ухаживать, то оно может прослужить очень долго. Сейчас существует множество материалов, способных его защитить.

– Мы с моим научным руководителем, – рассказывает Динара, – изучали варианты применения утеплителя для деревянной конструкции. И пришли к выводу, что лучше всего подойдет материал на основе торфовермикулитовой смеси с улучшенными добавками. Мы провели соответствующие исследования и считаем, что перспективы у такого материала на строительном рынке хорошие. Но нужно еще долго работать над составами в этом материале. Например, сейчас мы активно занимаемся изучением добавок и их влиянием на физико-химические свойства теплоизоляционного материала на основе торфовермикулитовой смеси.

Интересно, что получившийся у томских исследователей новый изоляционный материал может быть как в виде гранул в качестве заполнителя для легких бетонов, так и блочным теплоизоляционным материалом. Исследованием и разработкой изоляционных материалов на основе торфа занимаются и в других городах России.

Определиться с профессией

Ну а что же помимо лабораторных исследований и чертежей? На многое находится время. Как член Совета молодых ученых Томской области Динара активно участвует в организации различных проектов. Таких, например, как всероссийский фестиваль науки «Nauka 0+», Всероссийский день науки, праздник «Спорт в науке». Организовывает различные экскурсии и мастер-классы для школьников и абитуриентов.

– Юным нужно помогать с выбором будущей профессии, – считает она. – К сожалению, многие поступающие не очень-то осведомлены о будущей специальности. В результате среди российских студентов нередки ошибки при выборе профессии. Девушки и юноши просто не имеют представления о том, чем будут заниматься. Поэтому одна из наших задач – показать будущим студентам современные лаборатории томских университетов, рассказать о научных достижениях в разных профессиональных областях, дать им представление о вузах нашего города. Чтобы они понимали, каково здесь учиться и какая профессия им подходит.

Динара очень любит свою альма-матер. Особо отмечает, что ТГАСУ – это сравнительно небольшой университет, можно сказать, камерный вуз, в котором все друг друга знают и поддерживают. Здесь своя особая атмосфера, и это помогает творить. Впереди у нее защита диссертации и обязательно – новый теплоизоляционный материал.

Автор: Андрей Суров

Смоделировать… разрушение и судьбу

Научный поиск молодого ученого не отменяет радости жизни

Станислав Батуев – кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Института физики прочности и материаловедения СО РАН, доцент ТГАСУ, председатель совета молодых ученых Томской области. Ему 32 года, он успел уже многое, а достичь хочет еще больше.

Математика его манила

Станиславу ничто не предвещало научную карьеру. Профессия отца связана с энергетикой, мама занималась семьей и домашним хозяйством, старший брат тоже пошел по пути отца. Но детская пытливость, которая потом разовьется в глубокий интерес к тому, чем Станислав занимается, разносторонность, несомненные организаторские способности приведут его на тропу научного познания и постижения неизведанного. Хотя в истоках все-таки таится некая подсказка к выбору этого пути. На прямолинейный и отчасти провокационный вопрос «Почему вы такой умный?» Станислав с присущей ему деликатностью отвечает: «Отец говорит, что у нас это семейное».

Детство у него оставило яркие воспоминания. В девятый класс он пошел в среднюю школу № 14 при посольстве в Монголии в Улан-Баторе. В эту страну на работу был направлен отец. Школа, как бы сказали по нынешним временам, была элитная. В ней учились дети премьер-министра Монголии, сын первого монгольского космонавта… Но главное – там было отличное преподавание, а кроме того, недалеко от дома находился стадион, куда Станислав частенько заглядывал. Возможно, именно там и зародилась его любовь к спорту. Он даже успел поиграть в футбольной команде и поучаствовать в чемпионате. Там же получил пару золотых медалей за победы в турнирах.

Девять классов он окончил с отличием. Любимым предметом стала математика, задачи он решал быстрее всех, даже самые сложные. По возвращении в Томск ему прямой путь был в лицей при ТПУ, который он окончил с высокими баллами по ЕГЭ, и без труда поступил в ТПУ. Правда, поначалу не особо разобрался в будущей профессии. Специальность называлась «автоматизация и управление», и его сильно привлекало слово «управление», он полагал, что в будущем ему предстоит управлять людьми, оказалось, речь идет об управлении автоматизированными процессами. Но это его не смутило, так как обучение касалось техники, а технику он любил, и этот интерес поддерживали родители.

Он возник у Станислава с появлением первого низкоскоростного модема в семье (Acorp 56000), который работал еще по телефонной линии. Юноша всегда задавался вопросами: как это действует? как модем принимает информацию? почему телефонная линия? Основным стимулом узнавать новые вещи была любознательность. Она же во время обучения в вузе привела его к тому, что, увлекшись программированием, он освоил не только самые популярные языки, но и шесть языков программирования микроконтроллеров, что пока ему в полной мере не пригодилось, но позволило еще больше увлечься естественными дисциплинами и полюбить технику.

Вслед за руководителем

Что и было замечено преподавателями – его пригласили в аспирантуру. Научным руководителем Станислава стал Павел Радченко, который руководил его бакалаврским дипломом и магистерской диссертацией. А спустя какое-то время случилось так, что научного руководителя пригласили на работу в ТГАСУ, и он позвал с собой талантливого аспиранта. Так началась научная и преподавательская деятельность Стани­слава Батуева. Он поступил в аспирантуру ТГАСУ. Одновременно вел несколько новых актуальных дисциплин для студентов и даже такой эксклюзивный, как сценарный язык программирования Microsoft JScript, которым владеет ограниченное число специалистов. Стал лучшим аспирантом вуза, выпустил три методических пособия, активно вел научную деятельность – участвовал в конференциях, писал статьи, побеждал во всевозможных конкурсах, олимпиадах. Он успешно защитил кандидатскую диссертацию по специальности «механика деформируемого твердого тела», стал доцентом. И выиграл свой первый грант РФФИ.

У него уже не один научный руководитель, а два – помимо Павла Радченко еще и Андрей Радченко.

Что начинающий ученый считал своим достижением на то время? Это проект на тему «Методика численного расчета в трехмерной постановке, позволяющая исследовать свойства и поведение широкого класса материалов и конструкций при динамических нагрузках, описывать процессы разрушения в исследуемых материалах и конструкциях».

– Данная методика легла в основу программного комплекса EFES, – рассказывает Стани­слав. – Применяя программный комплекс, можно получить новые знания о свойствах материалов при динамических нагрузках, исследовать и прогнозировать поведение перспективных материалов и конструкций. Современные технологии создания перспективных материалов, возрастающие требования к конструкциям, эксплуатируемым в условиях интенсивных динамических нагрузок, требуют постоянного развития методов исследования и прогнозирования. Экспериментальные исследования весьма трудоемки и дороги. Поэтому с учетом развития вычислительной техники важную роль играет численное моделирование.

За этим научным описанием стоит интересный проект. Он связан с сотрудничеством с одним из ведущих военных предприятий – научно-производственной корпорацией «КБ машиностроения» (г. Коломна), известной тем, что на ее базе были разработаны такие мощные виды вооружения, как ракетный комплекс «Искандер», комплекс активной защиты «Арена».

– У нас был большой контракт, – вспоминает Станислав, – мы ездили на место, обучали персонал, как пользоваться нашим программным продуктом. Все это в рамках нашей научной деятельности. Получили лицензию, патент, свидетельство на регистрацию нашего программного комплекса и успешно его внедрили на предприятии.

Шаг в большую науку

Численное моделирование, чем занимается Станислав, – это его конек, увлечение, сфера научного интереса, что требует постоянного развития…

– И в 2020 году мы с руководителями решили, что преподавательская деятельность – это хорошо, увлекательно, тем более что мне преподавание очень нравится, но для успешной научной деятельности необходимо сосредоточится все же на науке, – рассказывает Станислав. – И мы приняли коллективное решение перейти в академический институт – Институт физики прочности и материаловедения СО РАН.

Теперь преподавание – всего 0,1 ставки доцента в ТГАСУ, да и то занятия по вечерам, после основной работы. Но есть возможность сосредоточиться на исследованиях, на написании статей. Это очень интересно, продуктивно, учитывая, что все трое – в одном кабинете, и, если возникает какая-то проблема, ее можно тут же обсудить. Атмосфера в коллективе института доброжелательная, комфортная, побуждающая к творчеству.

Что сегодня на повестке дня?

В мотивированном представлении Института физики прочности материалов СО РАН на получение президентского гранта говорится: «Основными целями научной работы Батуева С. П. являются: исследование ударно-волновых процессов деформирования и разрушения твердых тел и конструкций при динамических нагрузках методами численного моделирования; разработка математической модели и численной методики для исследования напряженно-деформированного состояния и прогнозирования поведения разнесенных, слоистых и оболочечных конструкций из изотропных и анизотропных материалов.

В работах Батуева С. П. отражены принципиально новые результаты исследований, которые могут использоваться при создании перспективных материалов и конструкций».

Так формулируется суть фундаментальных исследований, но потребность в них велика и в практическом применении. Например, у атомщиков, которые ждут от ученых надежной защиты своих объектов. Это уникальное и выгодное сочетание. Станислав участвовал в моделировании поведения конструкций при динамических нагрузках.

Еще одна важная сфера приложения достижений науки – космос, проблема космического мусора. От ученых требуется найти способы обеспечения надежности при столкновении корабля с космическими фрагментами, движущимися на высоких скоростях. Для проведения таких расчетов требуются большие вычислительные мощности.

– Мой основной рабочий инструмент – это компьютер, – говорит Станислав.

Цели и задачи

Ближайшая цель Станислава Батуева – защитить докторскую диссертацию. На это он отводит три года. Еще сделать успешной работу совета молодых ученых, который он возглавил в этом году. Плюс стать мастером спорта – пробежки три раза в неделю остаются обязательными. Он с удовольствием берется за поручения, когда надо что-нибудь организовать или провести мероприятие. Можно сказать, у него природный дар расставлять людей по нужным местам. В порядке релаксации ходит в английский клуб, где молодая интеллигентная публика общается и совершенствует язык. Открывает для себя что-то новое в постижении культурной жизни города. Телевизор не воспринимает как класс – использует его исключительно как большой экран для просмотра видео с компьютера. Вся политизированная шелуха – мимо него, лучше это время провести с девушкой. Фильмы смотрит в кинотеатре. Но сообщения в его телефон сыплются в огромных количествах. И он старается не откладывать ответы – потом этот поток не проконтролируешь.

– Как все успеваете?

– Пишу список дел на день, – отвечает Станислав, – компьютер за мной следит и дает подсказки.

ДОСТИЖЕНИЯ СТАНИСЛАВА БАТУЕВА:

    • Победитель конкурса «УМНИК» Фонда содействия инновациям.
    • Победитель конкурса на получение стипендии президента.
    • Победитель конкурса «Лучший аспирант ТГАСУ».
    • Лауреат премии Томской области в сфере образования, науки, здравоохранения и культуры.
    • Победитель конкурса 2018–2020 годов на соискание стипендии Президента РФ молодым ученым и аспирантам.
    • 32 публикации в зарубежных рецензируемых журналах, входящих в базы цитирования SCOPUS и Web of Science.
    • 17 статей в журналах из перечня ВАК.
    • Шесть свидетельств о регистрации программ для ЭВМ.

Автор: Нина Губская

Как поддержать аспиранта?

В Томской области обновился состав Совета молодых ученых

Председателем совета назначен научный сотрудник Института физики прочности и материаловедения СО РАН кандидат физико-математических наук Станислав Батуев. Заместителем председателя стала доцент Национального исследовательского Томского политехнического университета кандидат технических наук Мария Киргина. Что из предыдущего удачного опыта совет намерен взять на вооружение? Какие цели ставит сейчас? Что считает наиболее актуальным в современной научной повестке дня? Об этом мы беседуем с гостями редакции.

«Клуб» знакомств

– Станислав, Мария, скажите, зачем вообще нужен Совет молодых ученых?

Мария Киргина:

– В современной науке ничего нельзя достичь в одиночку. Несмотря на то что каждый коллектив имеет свою стратегию и работает над вполне определенными задачами, есть общие проблемы, которые можно решить только сообща. Для этого нужен связующий орган, который бы транслировал эти проблемы наверх, к примеру в областную администрацию, и обратно. Форма совета, который бы представлял интересы научной молодежи Томской области, наиболее подходит для этого. Внутри сообщества мы друзья, коллеги, и все стремимся к поиску нового научного знания. Совет молодых ученых может в этом помочь. Мы организуем семинары, на которых рассказываем, какие меры поддержки и гранты существуют, делимся опытом, проводим другие мероприятия, знакомимся. Знакомство – это тоже ресурс для развития своих проектов.

– Кто может претендовать на место в составе совета?

Станислав Батуев:

– Экспертная комиссия выдвинула гипотезу о портрете участника. Он должен обладать организаторскими способностями, понимать научную повестку, быть инициативным.

В общей сложности конкурс в совет решили пройти около 50 человек, включая и самовыдвиженцев. За время отбора был сформирован окончательный состав – 28 человек. 20 из них – это новички, остальные из прежнего состава. Такое соотношение признано оптимальным. Представлены практически все научные и образовательные учреждения Томской области, а приход молодых, активных ребят с большим запасом энергии и позитивным настроем позволяет сохранить преемственность и в то же время оперативно откликаться на запросы дня.

– И что первым делом сделал обновленный совет?

Станислав Батуев:

– Провел открытый урок 1 сентября для школьников 7–11-х классов по предложению областного департамента общего образования. Его мы готовили с июля. Видеоролик с рассказом о том, что такое наука, в чем состоит ее стратегия, разместили на YouTube. В День знаний школьники посмотрели его, обсудили, обменялись впечатлениями. А чуть позже подобная рекомендация поступила из Академии наук, но мы сработали на опережение.

Еще успешным оказался спортивный праздник, проведенный по инициативе совета. Многие участники сдали нормы ГТО, приняли участие в мастер-классах по тяжелой атлетике, регби и городошному спорту. Мы хотим сделать такие спортивные мероприятия среди сотрудников университетов и научных учреждений ежегодными. Спортом полезно заниматься всем.

Не на пустом месте

– Что значимого из прошлого опыта вы могли бы зачесть в свою копилку?

Мария Киргина:

– Концепцию U-NOVUS, в разработке которой участвовал первый состав совета. Это наша гордость. Много лет подряд, кроме прошлого года (из-за коронавируса), мы участвуем в мероприятиях, связанных с проведением Дня российской науки. Для нас как для совета это масштабный опыт. Совет молодых ученых – экспертно-совещательный орган, но впервые на нас были полностью возложены организационные функции, и мы с ними справились.

Но основная наша функция – экспертная. В качестве экспертов нас приглашают для оценки заявок на премию Томской области, рассмотрения отчетных презентаций победителей регионального конкурса грантов. Очень полезно для нас сотрудничество с Региональным центром развития образования. Оно поз­воляет понять, чем живут наши школьники и как они могут быть интегрированы в студенческую, научную среду. Я, например, экспертировала работы школьников по химии и поняла, что им для развития своего проекта хорошо бы попасть в университетские лаборатории, поработать на нашем оборудовании. Становятся ясны потребности начинающих исследователей, и это заставляет думать, как можно им помочь.

– А в детские сады вы не собираетесь заходить?

Станислав Батуев:

– Пока нет, все-таки наш профиль – наука и высшее образование, но в будущем все возможно.

Поднять статус

– Что нужно молодому ученому для успешной работы в нашей стране и в Томской области в частности?

Мария Киргина:

– Глобальный вопрос. Мы полгода работали над планом и, пока переформатировались, задавались вопросом: что мы можем взять в качестве наших главных задач? Есть много организаций со своими повестками, которые озабочены тем же. Но нам хотелось бы найти такие ниши, где есть проблемы, за решение которых могли бы взяться именно мы.

Одной из главных задач мы считаем формирование сообщества молодых ученых, которые свою научную карьеру связывают с Томском, Россией. И мы как коллективный совещательный орган можем помочь в этом. В нашей дорожной карте появилось много неформальных – спортивных, творческих – мероприятий, которые могут объединить научные молодежные коллективы. Поскольку в науке ничего не делается в одиночку, формирование сообщества помогает выстроить новые связи, обозначить проблемы, возникающие на стыке наук. Хотя мы тесно связаны информационно, а каналы информации избыточны, возникает необходимость в установлении прямых контактов, когда мы могли бы сообща что-то обсудить, обдумать, поделиться ресурсами, опытом, информацией. Мы ставим цель за ближайшие годы структурировать эти задачи.

– Недавно состоялось заседание Совета молодых ученых с приглашением студентов, волонтеров, молодых ученых, где вы обсуждали инициативы, которые можно было бы включить в нацпроект РФ «Наука и университеты». Что вы предлагаете?

Станислав Батуев:

– Прежде всего изменить отношение к аспиранту. Мы считаем, что аспирантура должна быть целевой, как в ряде европейских стран. Там если какой-то научный коллектив выигрывает грант, то в команду обязательно должен быть включен аспирант, который будет получать определенные преференции и гарантированное довольствие. Если бы и у нас коллектив, к примеру выигравший грант РНФ, закладывал несколько мест для аспирантов и планировал их работу на четыре-пять лет, это бы мотивировало молодых ученых на продолжение карьеры и увеличило процент защит. К сожалению, сейчас он в некоторых университетах составляет всего 20 процентов, а это показатель, по которому министерство оценивает научно-образовательную деятельность учреждения. Это могло бы стать дополнительной мерой поддержки.

Мария Киргина:

– У Российского фонда фундаментальных исследований тоже была классная инициатива, когда он проводил конкурс аспирантов и победителю предоставлялась возможность выйти на защиту в течение двух лет. Это потрясающая возможность для молодого ученого сосредоточиться только на своей работе, а для государства – грамотное вложение средств, так как никакого дополнительного финансирования не требуется. Аспиранту только надо создать условия, чтобы он занимался наукой. Сейчас аспирант делает шаг в неизвестность. А ему нужна определенность.

Надо понимать, что аспиранты довольно взрослые люди, со взрослыми амбициями и потребностями. Для них понимание стабильности, в том числе и финансовой, имеет большое значение. Из-за того что мы не можем гарантировать стабильность при переходе с одного уровня образования на другой, мы теряем многих талантливых людей. Кто-то уезжает за границу, кто-то уходит в другие сферы. Аспирантура – это как раз тот период, когда нужно совершить качественный скачок, и молодой исследователь может не выбрать научную карьеру из-за того, что не уверен в будущем.

Это наша стратегическая задача, и мы ее будем решать на любом возможном уровне.

Станислав Батуев:

– Отсюда вытекает и другая проблема – льготы для аспиранта. Еще в мае он был выпускник вуза и мог проехать по льготному билету, со скидкой в 50% посетить музеи, другие развлекательные учреждения. А уже в сентябре он этих прав не имеет. А может, стоит продлить эти льготы и для аспирантов? Тем более что аспирантура официально признана третьей ступенью образования. Кстати, такая же ситуация происходит и после защиты диссертации. Участие в ряде конференций для аспирантов бесплатное, а кандидату наук уже надо платить. В этот переходный период ему тоже нужна поддержка.

Мария Киргина:

– В принципе, мы говорим о закреплении статуса молодого ученого. Что имеется в виду? У нас в стране есть категории граждан, которым оказывается государственная поддержка. Это пенсионеры, малоимущие, военнослужащие и так далее. Но если Россия завила о себе как о центре образования и науки и сделала на это ставку в своем развитии, то мы должны поддержать молодых ученых, которые будут генерировать новые знания, предлагать современные технологии и создавать наукоемкие рынки. Статус молодого ученого – это не просто формальность. Он должен быть закреплен на государственном уровне и подкреплен какими-то дополнительными возможностями. Такое предложение идет от сообщества, и мы не можем его игнорировать. Поэтому также будем поднимать его на различных доступных площадках.

– Как обстоит сегодня дело с престижем ученого?

Мария Киргина:

– Мы знаем, что в СССР ученый был самым уважаемым человеком. В какой-то период престиж этой деятельности упал, но в последнее время немало усилий направлено на то, чтобы статус этой профессии повысился. Многие отечественные корпорации начинают открывать свои научно-исследовательские центры и хотят видеть там сотрудников с ученой степенью. Ученая степень – это как показатель того, что человек достиг определенного результата, а значит, ему можно поручить и что-то более ответственное. Тот, кто ее получил, знает, какого труда она стоит, поэтому мне хотелось бы гордиться своей степенью.

Автор: Нина Губская

Гори-гори ясно, чтобы не погасло

Экоэнергетика превращает отходы в ценное сырье

Российский научный фонд подвел итоги трех грантовых конкурсов по президентской программе исследовательских проектов. В Томском политехническом университете поддержку получили 22 проекта на общую сумму 174 млн рублей на три года. Результат ТПУ по этим трем конкурсам – второй в стране и лучший среди нестоличных вузов. Одним из грантополучателей РНФ стал Кирилл Ларионов, доцент НОЦ И. Н. Бутакова с работой «Исследование механизма и теплофизических закономерностей процесса горения углей и коксов с каталитически активными добавками оксидов и солей переходных металлов». Это далеко не первое достижение в «портфолио» 31-летнего ученого. Его научные интересы лежат в области газификации твердых топлив, а это весьма перспективное и трендовое направление в современной энергетике. Как и вся экоэнергетика в целом.

От опилок до угольной пыли

Буквально пару недель назад на сайте ТПУ прошла информация с броским заголовком: «Ученые ТПУ разработали технологию получения водорода из твердых отходов – опилок, шлама и резины». Ноу-хау политехников позволяет из твердых отходов – древесных опилок, угольной пыли, шлама, старых покрышек – получать синтез-газ с высоким (от 20 до 40%) содержанием водорода. Особенность технологии в том, что из отходов получается не один полезный продукт, а сразу три. При переработке выделяется минимальный объем СО2 – не более 5% от общего объема синтез-газа. В перспективе ученые рассчитывают свести это значение к нулю и найти наиболее эффективный способ выделения чистого водорода из смеси.

В прилагающемся к тексту ролике из YouTube Кирилл Ларионов рассказывает о достигнутых успехах, демонстрируя созданную на базе научно-исследовательского центра «Экоэнергетика 4.0» Инженерной школы энергетики линейку установок, которая позволяет работать с разными объемами исходного продукта – от нескольких граммов до 20 килограммов. А также – стенд комплексных испытаний для отработки технологии на базе томской ТЭЦ-3. Здесь можно работать уже с объемом исходного продукта (отходов угля) 4 тонны в час. В основе технологии лежит метод паровой термической конверсии. Исходный продукт подвергается воздействию пара при высоких температурах – от 500 до 1 200 градусов Цельсия в зависимости от материала.

Рассказ молодого ученого комментирует руководитель проекта заместитель директора по развитию Инженерной школы энергетики ТПУ Владимир Губин:

– Глобальная цель, которую мы преследуем в этом и в других наших исследованиях, – найти реально работающие способы, которые из никому не нужных отходов, никак не используемых в энергетике, позволят получать высокомаржинальные продукты, причем максимально экологично. Мы ставим задачу не утилизации, а переработки отходов.

– Российский научный фонд – самый крупный в стране национальный фонд, занимающийся поддержкой ученых. За все время Томский политех выиграл 138 грантов РНФ. И сейчас у нас беспрецедентное соотношение заявок и побед: каждая третья заявка вуза вы­игрывает. На последние три конкурса для молодых ученых ТПУ подал 70 заявок, из них 22 победили. Это говорит в том числе и о хорошей репутации молодых кадров ТПУ.

Мехман Юсубов,
и. о. проректора ТПУ по науке

Ни дна ни покрышки

В частности, речь идет о переработке покрышек – весьма резонансном проекте, завершенном этой весной.

– По самым скромным оценкам, каждый год в России выбрасывается около миллиона тонн покрышек, в мире – около миллиарда тонн. Часть просто остается на свалках, где даже под действием обычного солнечного света покрышки выделяют токсичные вещества, часть сжигается со значительным объемом вредных выбросов, еще 30 процентов перерабатываются в крошку. Мы к покрышкам относимся не как к мусору, а как к источнику полезных для промышленности продуктов. И мы целенаправленно искали методы, позволяющие перерабатывать покрышки с максимальной пользой – экономической и экологической, – говорит Владимир Губин.

Созданная в НИЦ «Экоэнергетика 4.0» экспериментальная установка под действием перегретого водяного пара разлагает мелкую резиновую крошку из покрышек на полезные продукты. В частности, выделяются жидкие углеводороды – мазут.

– Тема переработки покрышек развивается в разных странах, лидеры в этом плане – США и Китай. Обычно для переработки используется метод пиролиза. Это термическое разложение продукта. Процесс протекает в безвоздушной среде. В России есть несколько малотоннажных производств, занимающихся переработкой покрышек этим методом, однако они дают относительно небольшие объемы продукции. Мы же предложили использовать метод паровой газификации. Этот метод и ряд наших инженерных решений позволили получать продукты переработки более высокого качества в экологически безопасном режиме, – поясняет Кирилл Ларионов.

Помимо мазута технология также позволяет одновременно получать газ, который можно возвращать в технологический цикл, и технический углерод в виде мелкодисперсного порошка. Его можно использовать, например, в материалах для дорожного покрытия. Или вновь пустить на покрышки.

– При этом наш продукт морозостойкий: в нем содержится легкий углеводород, поэтому он не замерзает при температуре минус 50 градусов по Цельсию, то есть может работать даже в Арк­тике. Плюс он не вязкий, и, в отличие от обычного мазута, его не надо растапливать, что экономит энергию, – добавляет ученый.

Как по маслу

Еще одно исследование томских политехников вызвало интерес на международном уровне – в апреле нынешнего года его результаты были опубликованы в International Journal of Energy Research. Речь идет о способе экологически безопасно утилизировать один из продуктов переработки отходов лесной промышленности – «балластовую воду».

Перспективный способ переработки древесных отходов – пиролиз (высокотемпературное разложение в бескислородной среде). К продуктам пиролиза относятся древесный полукокс, горючий газ и пиролизное масло.

– Масло содержит пирогенетическую «балластовую воду», которая сильно снижает его энергетическую ценность. Воду необходимо удалять, но утилизировать ее простыми способами (например, слить в канализацию) нельзя, так как она может нанести ущерб окружающей среде. Однако в ней содержатся углеводороды, поэтому ее можно использовать в качестве полезного сырья, – утверждает доцент Ларионов и предлагает использовать пирогенетическую воду в качестве жидкофазной компоненты водоугольного топлива. Это жидкое композиционное топливо, в состав которого могут входить разные горючие компоненты, например низкосортные угли, отходы углеобогащения, жидкие горючие компоненты, твердые бытовые отходы.

– В результате нашего исследования было установлено, что использование пирогенетической воды способствовало повышению теплоты сгорания водоугольного топлива на 2.1 МДж/кг, реакционной способности топлива, изменению характера процесса его горения, а также снижению количества образующихся оксидов азота в газофазных продуктах горения, – рассказывает Ларионов.

Также авторы исследования отмечают, что в результате повышения теплоты сгорания водоугольного топлива возможно понизить расход ископаемого топлива на 15–25% в зависимости от его типа и технологического процесса пиролиза. Это потенциально позволяет повысить ресурсоэффективность технологии.

* * *

Ну и в качестве вишенки на торте. Недавно высокорейтинговый Journal of Solid State Chemistry (кластер «Устойчивая энергетика») опубликовал статью «Механизм формирования ZrN при горении циркония, диоксида циркония и иттрия в воздушной среде», одним из авторов которой является Кирилл Ларионов. То есть это как раз о тех самых переходных металлах. Тема, как понятно даже прочно забывшим школьный курс химии, имеет самое непосредственное отношение к гранту РФН.

Автор: Майя Бабанская

Управление энергией электронного пучка

Томские ученые разработали передовую технологию, направленную на модификацию поверхности металлических материалов

Сотрудники Томского института сильноточной электроники (ИСЭ) СО РАН впервые в мире реализовали возможность управления мощностью электронного пучка в течение его импульса миллисекундной длительности. Открытие сибирских ученых существенно расширило возможности использования таких пучков для обработки металлических поверхностей.

Одним импульсом по цели

Возможность управления мощностью электронного пучка в течение его импульса, генерируемого источником электронов с плазменным катодом, впервые продемонстрировала группа ученых ИСЭ под руководством старшего научного сотрудника Максима Воробьева.

По его словам, сегодня в мире наблюдается настоящий бум технологий поверхностной модификации материалов. Они позволяют снизить шероховатость, повысить прочность и коррозийную стойкость, изменить оптические свойства поверхности металлического материала, а значит, повысить ресурс всего изделия в целом. Динамическое управление мощностью электронного пучка дает возможность соответствовать таким технологическим требованиям, как стабильность, надежность и воспроизводимость результатов обработки. Обработка крупного изделия или крупной партии деталей должна быть совершенно идентичной на любом участке поверхности. Есть уверенность, что предлагаемые решения и продемонстрированные возможности источников электронов с плазменными катодами существенно приблизили оборудование к требуемому технологическому уровню, хотя работы еще достаточно.

В рамках этой деятельности ученые занимаются комплексным изучением работы источника электронов с плазменным катодом на основе дугового разряда на всех этапах – от формирования плазмы и генерации электронного пучка до взаимодействия этого пучка с мишенью – поверхностью обрабатываемого изделия. Работая на стыке двух дисциплин, а именно изучения процессов генерации электронных пучков из плазменных образований и материаловедческой области, исследователи решали и прикладные задачи, в частности разрабатывали принципиально новые специальные системы электропитания. И их труды увенчались успехом.

– Мы стоим на плечах гигантов и в рамках этой работы научились управлять мощностью электронного пучка прямо во время его импульса миллисекундной длительности, – констатирует старший научный сотрудник Института сильноточной электроники СО РАН кандидат технических наук Максим Воробьев.

К этим исследованиям его группа приступила в прошлом году в рамках гранта Российского научного фонда («Научные основы генерации мегаваттных амплитудно- и широтно-модулированных электронных пучков субмиллисекундной длительности на основе источника с плазменным катодом для эффективной модификации поверхности металлов и сплавов»).

Все испытания образцов проводятся на уникальной установке «Комплекс», которая была создана в ИСЭ СО РАН в рамках реализации гранта РНФ в 2014–2018 годах под руководством профессора Николая Коваля. Он же является научным консультантом и одним из основных исполнителей нынешнего проекта РНФ. Всего в команде восемь ученых – специалистов в области физики плазмы и материаловедения, семерым из которых нет еще и 40 лет. Кроме того, к работе обязательно привлекаются студенты ТПУ, ТГУ, ТУСУРа.

В ходе исследования томские ученые обнаружили одно из важнейших преимуществ источников с плазменными катодами, которое может лечь в основу перспективной, экономически выгодной технологии. Как показали результаты экспериментов, новый подход к генерации электронного пучка обладает большей энергетической эффективностью при обработке поверхности металлических изделий, особенно массивных. Это связано с тем, что новые режимы генерации пучка позволяют осуществлять обработку поверхности какой-либо обрабатываемой металлической детали или изделия всего лишь одним импульсом. При этом не требуется производить предварительный нагрев детали, масса которой может достигать десятков и сотен килограммов.

И никакой химии

Но это лишь одно из направлений исследовательской деятельности группы.

– Мы намерены продолжать работу и хотим продемонстрировать другие способы контролируемого ввода энергии в тело металлического материала, – делится планами Максим Воробьев. – Мы активно держим руку на пульсе в плане ускорительной техники – это широкоапертурные ускорители электронов с плазменными эмиттерами, которые позволяют выводить электронные пучки в атмосферу. В мире существует очень много различных ускорителей, каждый из которых отличается диапазоном параметров генерируемого электронного пучка. Мы опять же используем уникальные свойства плазменных эмиттеров, что позволяет нам получать электронные пучки, которые по совокупности параметров не имеют прямых мировых аналогов. При работе в этом направлении мы также много внимания уделяем стабильности и надежности работы оборудования с прицелом выхода на технологический уровень. Поэтому решаются вопросы автоматизации и перехода к интуитивно понятному интерфейсу, повышению КПД и ресурса оборудования, росту средней мощности пучка и прочие.

По словам исследователя, все эти работы ориентированы на стремление выйти на мелкосерийное производство, так как все разрабатываемые машины имеют очень большой потенциал. Главное, не бояться столь сложных и непонятных процессов.

– Эти ускорители, – поясняет Максим Воробьев, – также могут широко использоваться, например, для обработки различных полимеров и жидкостей, полимеризации полимерных материалов, утилизации вредных отходов производства, стерилизации медицинской продукции или пищевых продуктов, что сейчас, кстати, крайне актуально. – Например, мы проводили эксперименты с натуральным латексом, и нам удалось в семь раз повысить прочность образцов без добавления какой-либо химии, – продолжает ученый. – Обычно, для того чтобы получить высокие значения мощности на разрыв, используется сера, но она способна вызывать у людей аллергические реакции, а мы показали, что можем это делать без химических добавок. Либо же другой пример. В своих последних экспериментах по обработке зерен пшеницы, ячменя мы показали, что можем проводить их дезинсекцию и дез­инфекцию с одновременным эффектом стимуляции их роста, что крайне важно для зон рискованного земледелия, к которым относится и наш регион. Для работ с натуральным латексом мы активно сотрудничаем с коллегами из Японии, Малайзии и Индонезии, а вот зерна у нас хватает своего, российского.

Командный дух

В разговоре с ученым всегда присутствует местоимение «мы». И это неслучайно.

– У нас достаточно большая команда, – улыбается Максим Сергеевич. – Даже несмотря на то, что недавно на основе нашей лаборатории плазменной эмиссионной электроники удалось организовать еще одну перспективную лабораторию пучково-плазменной инженерии поверхности, где наши коллеги тоже активно занимаются обработкой поверхностей металлических материалов, в настоящий момент у нас в лаборатории работает около 30 человек, включая студентов и аспирантов.

К слову, молодой ученый является руководителем уже второго гранта РНФ, ранее он возглавлял работу над десятком других проектов (гранты РФФИ, президентский грант, хоздоговорная деятельность). Максим Воробьев считает, что участие в проектах РНФ является хорошей школой для развития исследователя, когда он учится формировать команды для выполнения грантов, получать новые знания и научные результаты, которые будут представлены в будущих кандидатских и докторских диссертациях.

На вопрос о том, без каких качеств не может состояться ученый, Максим Воробьев не раздумывая отвечает: «Без интереса». Все остальное, считает исследователь, зависит только от него самого. Но есть еще один важный момент: человеку очень сложно состояться как ученому без стабильности. А это уже зависит от многих факторов.

Эксперимент со Святогором

Максим Воробьев родом из Бурятии. Его родители работали на Селенгинском целлюлозно-картонном комбинате. Они активно поддерживали своих детей в их стремлении к знаниям, как результат – дочь и два сына успешно окончили Томский политехнический университет.

Младший, Максим, выбрал электрофизический факультет, кафедру промышленной и медицинской электроники, а сразу же после получения диплома бакалавра устроился техником в ИСЭ, начав работать в области ускорителей электронов с плазменными эмиттерами и защитив по этой тематике в 2015 году кандидатскую диссертацию. Ну а затем как снежный ком стали появляться другие направления.

– Когда я устроился в лабораторию плазменной эмиссионной электроники, у меня не было ясного понимания, что такое наука. База, которую я получил в Томском политехническом университете, помогла мне закрепиться в нашем институте. Поскольку я получил инженерную специальность, связанную с промышленной электроникой, это позволило и позволяет до сих пор несколько проще смотреть на сложные научные и технические проблемы, вызывая мой интерес к этим вещам и понимание того, куда можно применить свои знания, – уверяет ученый.

После работы Максим спешит домой: он пошел по стопам родителей и тоже стал многодетным отцом. Его старшие дети учатся в Академлицее, а младший готовится к поступлению в детский сад.

Максим Сергеевич рассказывает, что в Академлицее детей с первых классов нацеливают на науку через подготовку презентаций и докладов, участие в конференциях. Так что Воробьевы-младшие нередко проводят научные эксперименты прямо дома.

– Например, в конце прошлого года мы с дочерью решили сделать доклад на тему «Богатырь Святогор против планеты Земля», посвященный третьему закону Ньютона.

Тогда я лишь объяснил дочке, почему Святогор, пытаясь поднять суму с тягой земной, врос в землю ногами, – рассказывает Воробьев-старший. – По сути, в былине был описан третий закон Ньютона (сила действия равна силе противодействия) – если ты хочешь поднять Землю, должен в нее врасти. Мы с дочкой на весах проводили всякие эксперименты, и ей было интересно. А ведь в учебе, как и в науке, это самое главное.

Автор: Валентина Артемьева Фото: Алексей Вшивков

Химия поверхностей всему голова

Спектр исследований молодого ученого из ТПУ – от медицины до экологии

Оля Гусельникова стала погружаться в научную среду еще в школьные годы. К тому располагала не только домашняя обстановка, где бабушка, папа, дядя в разные годы успешно защитили кандидатские диссертации, – максимальных высот в этой интеллектуальной сфере деятельности достиг ее дедушка – заслуженный изобретатель СССР, почетный академик Академии электротехнических наук Гусельников читал лекции по машиностроению студентам томского политеха. Было время, когда Эдуард Митрофанович возглавлял СКБ НПО «Сиб­электромотор».

Два года назад к ученой династии Гусельниковых присоединилась представительница третьего поколения. Причем Ольга успешно прошла двойную защиту. Сначала она с блеском защитила PhD-диссертацию в Чехии, а потом и в родном университете. Ее исследование посвящено созданию сенсоров для анализа наиболее важных экотоксикантов по новой концепции. Но обо всем по порядку.

Через пробы к новым направлениям

Ольга прилежно училась в лицее при ТПУ. С десятого класса всерьез увлеклась химией. Видя столь неподдельный интерес к своему предмету, учительница химии однажды привела ее в лабораторию на кафедру органической химии. Там Оля впервые увидела своего будущего научного руководителя Павла Постникова.

С тех пор второй корпус химфака ТПУ стал для нее родной стихией. В студенчестве она с головой погрузилась в изучение органической химии ароматических солей диазония, участвовала в конференциях, ездила на стажировки в Прагу и Вену, получала различные стипендии.

– В магистратуре у меня произошел переломный момент: я почувствовала, что хочу сменить тематику, – вспоминает сегодня научный сотрудник Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Ольга Гусельникова. – И тогда я переключилась на химию поливалентного йода. Затем последовали две стажировки в Америке, по результатам которых опубликовала две статьи и, что еще более важно, впервые попробовала свои силы в химии материалов и в нанотехнологиях, точно поняв, что меня всерьез интересует.

Молодой химик-исследователь с благодарностью признается в том, что получила полную поддержку на развитие новых тематик в рамках научной группы.

– Теперь, используя свой опыт в органической химии, я сконцентрировалась на модификации наночастиц железа для создания контрастных и тераностических агентов совместно с Сибирским государственным медицинским университетом. По этой тематике мы опубликовали первую работу в журнале с неплохим импакт-фактором, хотя опыт написания подобного рода статьей лично у меня был минимальный, – признается Ольга. – На момент окончания магистратуры я уже четко знала, что хочу двигаться дальше и выше, набираться опыта, пробовать новое. Тут очень кстати поступило предложение о совместной аспирантуре с университетом химии и технологии в Праге. Я согласилась без раздумий.

В Чехии томичке пришлось столкнуться с некоторыми трудностями. В частности, ей предстояло освоить работу на десятке незнакомых приборов, а также постичь новые техники и подходы. Но именно состояние рабочего стресса при одновременной поддержке уже двух научных руководителей позволило Ольге быстрее освоиться на новом месте.

– Зато теперь основными направлениями моей работы стали разработка умных сенсорных систем на основе эффекта гигантского комбинационного рассеивания для детектирования экологических загрязнителей и биомолекул; модификация полимеров для создания имплантов, электронных устройств, супергидрофобных и самоочищающихся поверхностей, плазмониндуцируемые реакции и многое другое, – молодой исследователь без запинки перечисляет сложный для понимания обывателя перечень своих научных интересов.

Итогом той стажировки стала защита двойной диссертации, в которой Ольга Гусельникова представила новую концепцию создания сенсоров.

Эти сенсоры стали альтернативой традиционным химическим методам анализа. В лабораторных условиях они показали чувствительность выше на четыре порядка для определения ионов тяжелых металлов, пестицидов, маркеров заболеваний и свободных радикалов. Добиться столь высокого результата удалось за счет эффекта поверхностного плазмонного резонанса в сочетании с органическими захватчиками вредных аналитов.

Одним из ярких примеров является сенсорная система для определения количества свободных радикалов. Как известно, это активные формы кислорода, обладающие очень мощной окислительной способностью. Главным героем среди них является ­супероксид-радикал. Сам по себе он не опасен, но в процессе химических превращений легко переходит в другие соединения с сильными окислительными свойствами и в итоге повреждает белки, нуклеиновые кислоты и липиды клеточных мембран.

– Поэтому в медицинских исследованиях важно детектировать свободные радикалы в биологических объектах, чтобы вовремя находить начинающиеся изменения в органах, тканях и принимать меры, – поясняет ученый-химик. – Мы также ведем переговоры с представителями пищевой промышленности в Чехии, ведь свободные радикалы являются маркерами того, что пищевые продукты, в частности мясо, испортились или близки к этому.

Подобное исследование проводится в сотрудничестве с учеными из университета химии и технологии Праги и французского университета Экс-Марсель. Работа поддержана грантами Чешского научного фонда и Программой повышения конкурентоспособности ТПУ.

Исследователь-универсал

Среди научных интересов Ольги Гусельников тема экологии также занимает ведущее место. Не так давно она предложила метод утилизации атмосферного углекислого газа. Эта работа выполняется в рамках гранта Российского научного фонда.

– Дело в том, что каждый год количество выбросов углекислого газа неуклонно растет. Остановить этот процесс довольно проблематично, поэтому мы предлагаем альтернативу – из имеющегося в воздухе углекислого газа получать различные полезные продукты, – рассказывает ученый. – В частности, я занималась разработкой материала из воздуха, который способен захватить углекислый газ и под действием света превратить его в химическое вещество, используемое для литиевых батареек. Подобные системы существуют в мире, но они частенько требуют дополнительного нагрева и высокого давления. А мы можем проводить этот процесс в нормальных условиях при комнатной температуре и при обычном давлении. Одним словом, нам нужен минимум дополнительного оборудования и энергозатрат.

А еще Ольга комбинирует органическую химию с плазмоникой как новый метод и новые химические реакции.

– Понимаете, мне скучно заниматься чем-то одним: у меня много самых разных проектов не всегда близких по темам, но там есть связующие нити. Я специально стараюсь заниматься очень разными вещами, потому что это позволяет находить неочевидные подходы для других исследований. Главное, что мне все это очень интересно, – подчеркивает ученый-универсал.

Маски для утилизации

В ближайших планах Ольги Гусельниковой – реализация проекта, в чем-то схожего с исследованием СО2, с той лишь разницей, что за основу изучения берутся различные полимерные отходы, например пластиковые бутылки и медицинские полипропиленовые маски, которыми сейчас усеяна вся планета. С помощью различных химических модификаций ученые планируют получать из этих отходов такие материалы, которые использовались бы как абсорбенты, то есть могли бы очищать воду от различных загрязнителей и деградировать под действием солнечного света.

Сила коллаборации

– Конечно, ни один проект невозможно реализовать в одиночку, это всегда командная работа, – подчеркивает Ольга. – У нас есть группа в ТПУ под руководством Павла Сергеевича Постникова. В нее входят молодые исследователи и опытные ученые. Часто привлекаем к работе наших аспирантов и студентов. Есть много зарубежных партнеров из Чехии, Франции, Англии. Так что это не только наша отдельная группа, это большая сеть ученых по всему миру, с помощью которых мы эти проекты вместе реализуем.

Я убеждена, что очень важно попасть в правильный научный коллектив, который ставит перед собой амбициозные, интересные научные задачи, активно и плодотворно работает, имеет тесные связи с зарубежным научным сообществом, потому что сегодня только в кооперации с коллегами можно делать действительно стоящую науку. Мне в этом смысле однозначно повезло. Коллектив Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий именно такой.

А будущее, уверена Ольга, не останется за какой-то одной конкретной наукой, потому что даже сейчас выпускница школы химических и биомедицинских технологий не может утверждать, что занимается чистой химией: все чаще глобальные разработки происходят на стыке нескольких дисциплин. В своих исследованиях она использует знания по химии, материаловедению, физике и иногда биологии.

– Мне кажется, что в будущем все науки смешаются, и только с помощью коллаборации между учеными из различных отраслей можно будет действительно достигнуть каких-то высоких результатов, – резюмирует Ольга Гусельникова.

Автор: Татьяна Александрова

Портрет Земли? За миллисекунду!

ТУСУР разрабатывает принципиально новый метод микроволновых исследований

От зондирования Земли до медицинской диагностики

Работа над созданием принципиально нового метода пассивных микроволновых исследований ведется в Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники. Недавно проект «Новый метод пассивных микроволновых исследований быстропротекающих радиотепловых процессов природного и антропогенного характера» под руководством доцента кафедры радиоэлектроники и систем связи Антона Убайчина получил грантовую поддержку РНФ.

Исследование теплового электромагнитного излучения, порожденного материальными объектами, имеет множество научно-прикладных направлений. Существующие системы пассивных микроволновых исследований (микроволновые радиометры) обладают сравнительно низким быстродействием – одно измерение выполняется в течение одной или нескольких секунд, передовые системы обладают быстродействием порядка нескольких сотен миллисекунд. Имеющийся уровень быстродействия микроволновых радиометров недостаточнен для того, чтобы решать новые и перспективные задачи в области дистанционного зондирования Земли, пассивного радиовидения, создания объемных радиотепловых изображений человеческого организма для решения задач ранней медицинской диагностики, всепогодной навигации летательных аппаратов и многих других процессов.

– Необходимость развития этого направления исследований стала ясно прослеживаться при завершении работы по моей кандидатской диссертации, посвященной смежным вопросам по повышению чувствительности микроволновых радиометрических систем. Решение задач, поставленных в диссертационном исследовании под руководством профессора Александра Филатова, позволило систематизировать проблемную область и предложить принципиально новый методический подход к проведению пассивных микроволновых исследований быстропротекающих радиотепловых процессов природного и антропогенного характера, который посвящен решению комплексной проблемы увеличения динамических свойств радиометрических систем, – рассказывает Антон Убайчин.

Молодой ученый предлагает принципиально новый подход к проведению пассивных микроволновых исследований. Этот подход подразумевает использование принципов спектрально-­временного разделения при исследовании быстропротекающих радиотепловых процессов. Временной интервал измерений при этом разбивается на элементарные маленькие интервалы, каждый из которых обрабатывается отдельным приемником. Применение новых алгоритмов со ступенчатой следящей обратной связью и предложенных способов оперативного регулирования ее глубины в зависимости от априорной информации об огибающей интенсивности теплового излучения кратно повышает динамические свойства измерительной системы.

– Конечно, кроме временного разделения есть и более глубокие, фундаментальные принципы реализующего метода. В целом эти принципы основаны на использовании двух высокостабильных опорных генераторов шумов в каждом приемнике, относительно которых происходит сравнение с последующим уравниванием энергии сигнала, который поступает в антенну, – рассказывает об особенностях нового метода ученый. – Научно-техническая изюминка, предложенная при выполнении этого проекта, заключается в способе уравнивания входной энергии антенны. Оригинальный способ уравнивания приводит к тому, что в области малых времен, соизмеримых с длительностью быстрых радиотепловых процессов, влияние аномальных флуктуаций собственных шумов приемника (которые обладают одинаковой природой с измеряемыми шумами) нивелируются. Также нивелируются аномальные флуктуации коэффициентов передачи приемников, а они в области малых времен также оказывают значимое влияние на результат измерений. Казалось бы, ничего сложного, но осуществление таких измерений существующими методами невозможно.

По словам доцента Убайчина, фактически фундаментальный уровень динамических свойств функционирования существующего уровня специализированной измерительной аппаратуры на основе классических измерительных методов ограничен временным быстродействием в сотни миллисекунд при требуемом уровне чувствительности.

Российский научный фонд (РНФ) – некоммерческая организация, созданная в целях финансовой и организационной поддержки фундаментальных и поисковых научных исследований, подготовки научных кадров, развития научных коллективов, занимающих лидирующие позиции в определенной области науки.
Миссия фонда заключается в выявлении наиболее перспективных и амбициозных научных проектов, наиболее эффективных и результативных ученых, способных сплотить вокруг себя коллектив единомышленников, воспитать молодое поколение российских исследователей, выполняющих научную работу на самом высоком мировом уровне.
Победители конкурсов фонда при условии достижения ими значимых для мировой науки, российской экономики и общества результатов получают долговременную перспективу проведения исследований, имеющих необходимое финансовое обеспечение.

Порожденные ветром

Среди проектов, которые подтолкнули Антона Убайчина к работе над новым методом измерений, – изготовление микроволнового радиометра, предназначенного для исследования солнечной активности в Крымской астрофизической обсерватории (разработанный микроволновый радиометр работает там и сегодня).

– Наибольший интерес с научной точки зрения представляют вспышки, происходящие на поверхности Солнца. Изменение излучения при этом происходит с постоянными времени порядка нескольких миллисекунд. При этом их последствия для нашей планеты отложены во времени. Солнечный свет и солнечная радиация достигают нашей планеты за время порядка 9 минут после вспышки, а ионный ветер, который ею порожден, долетает до Земли через два с половиной – три дня. По форме всплесков в солнечной короне можно сказать, в каком направлении и с какой интенсивностью он будет распространяться. Это крайне важно, поскольку колебания, которые вызывает в атмосфере Земли ионный ветер, оказывают порой существенное влияние как на самочувствие людей, так и на работу радиооборудования, – рассказывает Антон Убайчин. – Как только мы установили наш радио­метр, произошла вспышка, и мы увидели красивый, размазанный во временной области всплеск. И я, как технический специалист, разработавший этот прибор, понял, что, для того чтобы исследовать это явление с повышенной разрешающей способностью по времени, нужны новые методы и средства.

Еще одна прикладная задача, которую применение нового метода исследований может решать на новом уровне, – формирование «радиотепловых портретов» земной поверхности с помощью спутникового зондирования. Спутники дистанционного зондирования, как правило, расположены не на геостационарных орбитах, а находятся в постоянном движении вокруг земной поверхности со скоростью порядка 5-10 километров в секунду. Имеющиеся приборы, используемые для зондирования поверхности пассивными методами, осуществляют от единиц до десятков измерений в секунду. Учитывая, какое расстояние спутник преодолевает за это время, можно говорить о сравнительно низком обеспечиваемом пространственном разрешении.

Однажды, сотню лет назад…

– Системы, которые применяются для этих целей сегодня, по своей сути являются модернизацией тех измерительных систем, которые впервые были реализованы еще в первой половине XX века. На протяжении десятилетий менялась элементная база: электроламповые приборы, параметрические усилители, транзисторы, системы на кристалле… Но принцип построения системы оставался неизменным. Мы же предлагаем новый принцип реализации систем. Чтобы решать передовые, актуальные научно-прикладные задачи, необходимо исследовать новые, более тонкие эффекты, которые могут быть спрятаны в сравнительно малых временах: когда длительность одного измерения может составлять от десятков до сотен микросекунд.

Другой интересной задачей является пассивное радиовидение и измерение распределения тепла в теле человека. Главная проблема, которую предстоит решить, – достигнуть приемлемой скорости получения изображений.

– Если в инфракрасном тепловизоре изображение формируется практически в режиме реального времени, то, для того чтобы построить такое же изображение в радиодиапазоне, необходимы десятки часов, – рассказывает доцент кафедры РСС ТУСУРа. – Те исследования, которые мы провели на данный момент, дают положительные прогнозы повышения динамики в сотни и, возможно, в тысячи раз. Это еще предстоит выяснить в рамках выполнения предстоящих исследований. В области пассивного радиовидения это позволит сократить время формирования высокодетального изображения до нескольких секунд.

По итогам конкурсов РНФ 2021 года на получение грантов по мероприятиям «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» и «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» грантополучателями стали четыре персональных проекта молодых ученых ТУСУРа, а также пять проектов, предусматривающих работу в составе научных групп под руководством молодых ученых университета.

Автор: Иван Шмелев
Фото: Евгений Тамбовцев

Найти свою тропинку

Как молодой ученый увлекся молибденовыми синями

У каждого молодого учено свой путь. Каким он сложится в будущем, во многом зависит от старта, от того, кто окажется рядом. Важно сделать первый шаг — свой выбор. Мы беседуем с молодым ученым Акимом Акимовым, научным сотрудником лаборатории каталитической переработки легких углеводородов ИХН СО РАН и старшим преподавателем кафедры высокомолекулярных соединений и нефтехимии ТГУ. Своим примером он показывает, как найти свое призвание и как можно успешно сочетать исследовательскую и преподавательскую деятельность.

Не просто химия

– Аким Семенович, откуда у вас интерес к химии? И почему из всех университетских городов вы выбрали именно Томск?

– Я родом из Якутии, из семьи врачей, мои родители – выпускники СибГМУ, поэтому дома у нас часто звучали рассказы о студенческом Томске, который славится своими вузами. В старших классах я колебался, что же выбрать: пойти в медицину или же изучать химию? Но победило желание получить фундаментальное образование в области химии, поэтому я и поступил в ТГУ. На четвертом курсе я получил предложение от моего наставника Ларисы Дмитриевны Стахиной выполнить практическую работу на базе лаборатории каталитической переработки легких углеводородов. Это стало для меня первой возможностью соприкоснуться с научными исследованиями.

Улыбнулась удача

– Как появилось желание заниматься наукой?

– Мне выпала редкая удача – натолкнуться на любопытное явление. Я обнаружил, что твердые частицы нитрида алюминия могут быть достаточно эффективным деэмульгатором, который необходим для разделения нефтепродуктов и воды. Это и стало отправной точкой, с которой начался мой путь в науку. На пятом курсе я занимался изучением процессов гидроочистки углеводородов от гетероорганических соединений – серы и азота. Вступивший в силу экологический стандарт Евро-5 строго регламентировал процент содержания серы в дизельных фракциях – не более одной тысячной доли процента! Объектом нашего исследования стало сырье, процентное содержание серы в котором составляло более двух процентов. Этот цикл работ продолжился в период моего обучения в аспирантуре, и в 2016 году я защитил кандидатскую диссертацию.

Знаю, как много идей и готовых разработок у ребят из наших университетов, академических институтов и высокотехнологичных компаний. Задача государства — достойно оценить этот интеллектуальный труд и вместе с бизнесом найти ему применение в реальном секторе экономики.

Сергей Жвачкин,
губернатор Томской области

Непростой выбор

– По вашему мнению, почему перспективные молодые ученые не остаются в науке и нередко уходят в другие сферы?

– Дело не только в материальной составляющей, которая, безусловно, важна, но и в том, что после защиты исследователь может испытывать состояние опустошенности: а что же дальше? Мне видятся оптимальными два варианта – расширить тему кандидатской и вскоре приступить к докторской или же найти и активно разрабатывать свое научное направление, какую-то новую малоизученную тему. Для меня таковой стала молибденовая синь – удивительное соединение, интересное с точки зрения фундаментальных исследований и их практических приложений.

– Расскажите, пожалуйста, поподробнее…

– Это удивительный класс соединений, который имеет три варианта структуры: лимон, сфера и круг. Нам удалось обнаружить новый способ синтеза молибденовой сини – так называемый твердофазный способ с использованием механоактивации, который не предполагает применения регулятора кислотности. Его новизна заключается в использовании природного соединения молибденита, благодаря чему процесс синтеза становится короче на две стадии (отпадает необходимость в подготовке и очистке молибдена). Преимуществами такого способа являются простота и низкая себестоимость: после измельчения молибденита шаровыми мельницами на его поверхности образуется тонкая пленка, абсорбирующая пары воды и образовавшиеся кислоты-молибдены. Заключительным этапом становится добавление этанола (восстановителя), после чего и происходит практически мгновенное образование молибденовой сини. Пока еще нам не удалось определить, какова структура сини, полученной новым способом: является ли она качественно новой, еще неизвестной науке, или же относится к одному из трех уже известных типов структур. Чтобы ответить на этот вопрос, нам необходимо заглянуть внутрь объекта. А это можно сделать только с помощью синхротрона, проведя целый комплекс физико-химических анализов. Поэтому очень большие надежды мы связываем с открытием центра коллективного пользования «СКИФ» в Новосибирске.

Перспективное направление

– Каково практическое применение молибденовой сини? Насколько она востребована нефтегазовой отраслью?

– Молибденовые сини относятся к весьма перспективному классу материалов. Они интересны и с теоретической, и с практической точек зрения. В числе важных свойств синей – высокая реакционная способность, монодисперсность и малый размер частиц. Эти свойства позволяют использовать молибденовые сини в широком спектре различных процессов, в том числе в процессах переработки углеводородного сырья.

– Помимо исследовательской деятельности вы преподаете на университетской кафедре базовые для нефтехимика предметы. Что бы вы посоветовали студентам, желающим связать свою жизнь с наукой?

– На каждом курсе есть ребята, обладающие хорошей подготовкой, которым интересно заниматься наукой. Следуя словам своего учителя Таисии Александровны Федущак, старшего научного сотрудника ИХН СО РАН, я бы посоветовал не бояться, не робеть, если удалось обнаружить что-то новое, еще не освещенное научной периодикой. Важно не идти проторенной дорогой, а найти свою тропинку – отстаивать свои результаты, постоянно развиваться в рамках своего научного направления.

Автор: Ольга Булгакова

Великое наступление

Можно ли спастись от биологических угроз?

Александр Жигалин, доцент ТГУ, хорошо известен в своих кругах. Он один из немногих в РФ экспертов, занимающихся изучением летучих мышей. Сфера его научных интересов – фаунистика, экология, эпидемиология.

Александр не представлял для себя другой профессии, кроме как биолога. После школы поступил в Биологический институт ТГУ, окончил сначала бакалавриат по специальности «биология», затем магистратуру по программе «зоология позвоночных».

В 2016–2019 годах ученый совмещал работу в ТГУ и Центре гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора по Томской области, где занимался исследованием животных на наличие у них возбудителей инфекций, опасных для животных и человека, и составлением прогнозов заболеваемости. С 2020 года совмещает работу в ТГУ, Федеральном научном центре фундаментальной и трансляционной медицины и Каспийском природоохранном центре.

Важным этапом в исследовательской работе Александра Жигалина является получение им лицензии на работу с базой данных Global Biodiversity Information Facility (GBIF), аккумулирующей информацию по биоразнообразию со всего мира. Высокая степень стандартизации вносимых в GBIF данных позволяет получать доступ к огромному количеству проверенной информации. Поскольку с появлением нового вируса проблема биологической безопасности стала особо актуальной, мы решили поговорить с Александром Жигалиным о новых биологических угрозах и способах их снижения.

Тонкости формулировок

– Александр, в последнее время одним из самых глобальных вызовов для человечества стали биологические угрозы. В связи с этим много говорят и пишут о важности обеспечения биобезопасности. Что это такое и насколько реально снизить риски появления новых биологических угроз?

– Довольно долго про биобезопасность никто особенно не говорил. Обсуждались только отдельные ее аспекты, такие как эпидемиология, карантинные мероприятия, связанные с ввозом и вывозом животных и растений, и так далее. При этом проблема биобезопасности стоит перед людьми начиная с момента их появления на Земле, ведь человек всегда находится в контакте с природой, поэтому существуют риски как со стороны природы по отношению к человеку, так и наоборот. В наше время, когда люди расселились по всей планете и даже вышли за ее пределы в космос, риски многократно возрастают.

Углубленно обсуждать вопросы биобезопасности начали приблизительно с середины ХХ века, при этом четкого определения, какие аспекты включает в себя эта проб­лема, не было. Первая официальная трактовка с юридической точки зрения появилась в Картахенском протоколе, который был дополнением к Конвенции о биологическом разнообразии. В нем биобезопасность определяется как предотвращение крупномасштабной потери биологической целостности с упором на экологию и на здоровье человека.

Долгое время это было общепринятым определением, но сейчас появились новые технологии, в частности генная инженерия, синтетическая биология, о которой много говорят. Она направлена на то, чтобы человек мог сам синтезировать новые биосистемы, в том числе микроорганизмы, такими, какие ему выгодно. Есть риск того, что этот организм попадет в окружающую среду и начнется нарушение целостности экосистем. Поэтому определение биобезопасности теперь требуется расширить с учетом новых реалий.

– А что по поводу биобезопасности говорит ВОЗ?

– ВОЗ и FAO (Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН) делают акцент на балансе между развитием сельского хозяйства и сохранением окружающей среды. Они совместно разработали небольшой документ, посвященный биобезопасности.

Очень важный пункт в этом документе – это инвазивные виды, поскольку уже достаточно давно стало понятно: если вид меняет границы своего ареала, становится частью новой экосистемы, он может представлять для нее огромную опасность. Один из наглядных примеров – борщевик Сосновского, травянистое растение высотой до трех метров, при контакте вызывающее сильные, долго не заживающие ожоги.

В 1950–1960-х годах его выращивали на силос. Позже выяснилось, что как кормовая культура борщевик не представляет ценности, его перестали сажать, но растение начало распространяться без помощи человека и в некоторых регионах вышло из-под контроля. Сейчас он активно распространяется на Алтае. В Томской области тоже есть, пока, к счастью, в меньшем количестве.

Биофакторы и биориски

– Получается, что уже несколько десятилетий человек формулирует, что такое «биобезопасность», разрабатывает некие правила, но при этом люди оказались совершенно не готовы к появлению нового вида коронавируса. Как вы считаете, почему?

– Пандемия COVID-19 показала, что не только отдельные страны, но и человечество в целом довольно безалаберно относятся к вопросам биобезопасности. В конечном счете это привело к тому, что в ряде стран в прошлом году появились свои законы о биобезопасности, Россия – не исключение.

В российском законе, принятом в декабре 2020 года, существуют разного рода определения. В формулировке наших законодателей биобезопасность – это состояние защищенности населения и окружающей среды от воздействия опасных биологических факторов, при которых обеспечивается допустимый уровень биологического риска. Основная цель закона – сохранять биологический риск на достаточно низком уровне.

– А можно привести пример, каким биологическим угрозам уделено внимание в новом документе и что именно нам угрожает?

– Например, антибиотикам, противопаразитарным препаратам. Это связано с тем, что в России многие люди любят сами себе поставить диагноз, назначить лечение, и очень часто это сопровождается приемом антибиотиков. В результате на планете и в нашей стране, даже в отдельно взятых больницах есть свои штаммы бактерий, устойчивых к антибиотикам. То есть вылечить заболевания, вызванные этими штаммами, существующими антибиотиками нельзя.

Не менее абсурдным образом выглядит ситуация с использованием противопаразитарных препаратов. Это я знаю по опыту работы в Роспотребнадзоре. Человек приходит, сдает анализы, ему после исследования образцов говорят, что выявлен тот или иной вид паразитов и нужно обратиться к врачу. Человек к врачу не идет. Он заходит в Google, смотрит, что за «зверь» обнаружен, там же читает, чем это теоретически можно лечить. Не разбираясь, как долго пить препарат, в какой дозировке, приходит в аптеку, покупает лекарство и начинает самостоятельно принимать. А чтобы препарат точно сработал и с профилактикой на будущее, человек еще и продлевает самолечение в разы. Получается, что многие опасные микроорганизмы и паразиты впоследствии уничтожению этими препаратами не подлежат.

– Это истинно российская проблема?

– Это общемировая проблема, которая с каждым годом становится все острее. В Индии, которая является резервуаром многих инфекций и представляет большой интерес с точки зрения эпидемиологии, проводились масштабные исследования, посвященные лекарственной устойчивости микроорганизмов. Ввиду того что во многих населенных пунктах Индии нет полноценной канализационной системы, очень много отходов из жилых домов и больниц попадает в водоемы, в том числе в их священную реку Ганг. В этих стоках есть и антибиотики, а в реках – микроорганизмы. Их нахождение в одной среде приводит к возникновению у микробов иммунитета к антибиотикам. Именно в Индии в 2008 году был выявлен ген устойчивости к антибиотикам blaNDM-1, который, согласно недавним результатам исследований, уже добрался до Арктики. Предположительно, его доставили птицы.

Бойтесь вырубленных лесов

– Какие действия человека еще способны привести к появлению новых биологических рисков?

– Неосторожное внедрение в природу. Например, болезнь Лайма (клещевой боррелиоз), широкое распространение которой началось с Америки после того, как в пригороде Олд-Лайма стали вырубать леса. Это привело к увеличению численности грызунов, которые являются основными переносчиками клещей в том регионе. Довольно быстро инфекция начала активно распространяться в человеческой популяции.

Другой пример – возникновение крупных вспышек лихорадки Эбола. Долгое время ею болели представители небольших африканских племен, которые жили в тропических лесах, вспышки носили локальный характер. После крупномасштабной вырубки этих лесов переносчики вируса стали чаще контактировать с людьми, в том числе в крупных городах.

IT в помощь

– Человечество ждет спасения и защиты от ученых. Что нужно, чтобы прогнозировать пандемию?

– Решать такие глобальные проблемы можно только за счет системного подхода. Хотя многие эффективные подходы уже созданы. В советские годы в стране хорошо была налажена работа служб, задачей которых было недопущение эпидемий. Существовала сеть институтов и противочумных станций, которые выполняли одни и те же работы из года в год, предоставляли отчетность, которая поступала в центральные НИИ, где ее анализировали. Благодаря этому удалось остановить либо сузить распространение многих патогенов, например возбудителей малярии и чумы. Активно создавались вакцины, которые эффективны и сейчас. Но случился развал, страна перешла на новую систему, которая оказалась неэффективной. Многое было утрачено.

Если говорить о применении IT-инструментов, то ученым просто необходимо осваивать информационные технологии. На основе многолетних наблюдений, используя нейросети, различные технологии анализа больших данных, можно строить самые разные прогнозы и предвидеть, как будет развиваться ситуация при тех или иных обстоятельствах.

И обязательное условие решения проблемы биобезопасности – просвещение. С распространением информации творится что-то невообразимое. Люди, которые являются некомпетентными, но при этом чрезвычайно публичными, транслируют абсурдные вещи, в том числе про коронавирус. Например, они отрицают сам факт существования коронавируса и говорят о том, что прививка – это попытка чипирования людей. Несмотря на то что это ересь, она пагубно влияет на очень большую аудиторию. Поэтому просвещение населения – задача государственной важности.

Автор: Елена Фриц

«Надежда России» в томских руках

Разработки ученого-политехника позволяют вести контроль композитов, применяемых в аэрокосмической технике

На центральных магистралях областного центра появились билборды с фотографиями молодых томских ученых: они стали участниками всероссийского марафона «Наука рядом», который проходит в рамках Года науки и технологий в РФ. Основная цель этого проекта – познакомить широкую аудиторию с перспективными исследователями инновационных разработок через цикл их лекций и экскурсий по лабораториям ведущих университетов и научных центров.

На одном из билбордов – на пересечении проспекта Фрунзе и улицы Льва Толстого – размещена информация о старшем научном сотруднике Центра промышленной томографии ТПУ кандидате технических наук Арсении Чулкове.

Видеть невидимое

Молодой ученый занимается исследованиями в области теплового неразрушающего контроля под руководством профессора Вавилова. Ученик Владимира Платоновича Арсений Чулков предложил новый способ контроля композиционных материалов и автоматизированного обнаружения дефектов. Разработанные им роботизированный дефектоскоп и алгоритм на базе нейронных сетей значительно повышают производительность неразрушающих испытаний и снижают вероятность пропуска дефектов.

– Сегодня композиционные материалы широко применяются в аэрокосмической технике благодаря их высокой прочности при относительно низкой массе, что позволяет создавать, например, такие конструкции крыла, которые были бы неэффективными при использовании алюминия. Однако при всех их преимуществах композитам присущи специ­фические дефекты, например ударные повреждения. При этом даже незначительные дефекты могут стать большой проблемой. Вот поэтому нужны эффективные методы обнаружения дефектов на различных стадиях производства и эксплуатации материалов и изделий из композитов. Тепловой метод контроля хорошо для этого подходит в силу своих физических принципов, – объясняет старший научный сотрудник Центра промышленной томографии ТПУ Арсений Чулков.

По мнению молодого исследователя, использование роботизированной аппаратуры позволяет с высокой производительностью и повторяемостью проводить испытания, что особенно актуально при контроле крупногабаритных изделий и деталей сложной формы. – А алгоритм, разработанный на базе нейронных сетей, снижает вероятность пропуска истинных дефектов в материалах, а также выявления ложных дефектов, – продолжает ученый. – Сейчас алгоритм автоматизированного обнаружения скрытых дефектов и определения их параметров проходит лабораторные испытания и готовится к практическому использованию, в частности, на тепловом дефектоскопе, переданном нашему индустриальному партнеру.

В феврале текущего года за разработку метода и аппаратуры теплового неразрушающего контроля композиционных материалов и изделий авиационного, космического и ракетного профиля с использованием роботизированной техники и искусственного интеллекта Арсений Чулков получил национальную премию «Надежда России». Столь престижную награду присуждает Российский союз научных и инженерных общественных объединений (РосСНИО) за высокие достижения пятерке лучших молодых ученых страны в инженерной деятельности по итогам года. Старший научный сотрудник ТПУ стал победителем в номинации «Транспортные и космические системы».

По проторенному пути

Арсений Чулков родился в самом русском городе Казахстана – Лениногорске, нынешнем Риддере. За университетским дипломом выпускник физико-математического лицея отправился в Томск по пути, уже проложенному его родителями и старшим братом. В студенческой столице он поступил на электрофизический факультет ТПУ. С учебой у парня не возникало проблем. На третьем курсе, когда предстояло определяться с темой бакалаврской работы, он выбрал группу профессора Вавилова, которая занималась тепловыми методами контроля.

– Меня взяли на полставки техника, и с 2010 года я стал штатным сотрудником лаборатории теплового контроля, – вспоминает первый опыт работы в научной сфере Арсений.

В этом коллективе он прошел путь от техника до старшего научного сотрудника. Все началось с того, что один из крупнейших заказчиков – Центральный аэродинамический институт им. Н. Е. Жуковского – поставил политехникам большое количество образцов композиционных материалов с ударными повреждениями, и томичам предстояло определить влияние энергии удара на изменения теплофизических характеристик материала, то есть насколько он деградирует от подобных повреждений. Работа была кропотливой – предстояло проанализировать более 200 образцов. Причем по каждому нужно было провести по четыре эксперимента, а в общей сложности выходило более тысячи. После их завершения предстояла еще обработка результатов. Всю эту кропотливую работу поручили аспиранту Чулкову. Общительный по своей натуре молодой человек понял, что может просто утонуть в череде экспериментов, поэтому подключил к ним студентов. Итог совместного труда показал значительную разницу в получаемых результатах – налицо вылез пресловутый человеческий фактор.

– После этого я собрал несколько человек, которые имеют прямое отношение к тепловому контролю, и тех, кто никогда с этой темой не сталкивался. Всем раздал результаты контроля десяти образцов и попросил выполнить одну и ту же процедуру обработки данных. В итоге увидел достаточно большой разброс в показаниях. С этим нужно было что-то делать, вот тогда я и предложил одно из решений своему руководителю, и Владимир Платонович дал добро на дальнейшее исследование, – рассказывает Арсений. – По моему запросу наш программист Денис Нестерук сделал специальный алгоритм, мы начали его опробовать, дорабатывать, и нам удалось существенно снизить разброс данных. После одной из моих зарубежных стажировок я предложил метод обучения искусственных нейронных сетей, с помощью которого мы автоматизировали процедуру обнаружения дефектов и повысили ее повторяемость. И это был уже второй этап работы в рамках моего первого гранта РНФ. Во втором гранте РНФ я сделал акцент на разработку роботизированной аппаратуры теплового контроля, чтобы снизить влияние человеческого фактора не только при обработке данных, но и при их получении.

Лазейка в сети

Справедливости ради стоит сказать, что ранее проводимые эксперименты с нейронными сетями и у нас в России, и за рубежом не принесли ученым особых результатов. Но, утверждает Арсений Чулков, тогда был использован несколько другой подход.

– Например, зарубежные коллеги определяют наличие дефекта по изображению, для чего необходимо проанализировать огромное количество этих изображений и к тому же определить, как выглядит дефект, – поясняет ученый. – Это похоже в чем-то на распознавание объекта на фотографиях. А наш подход основан на анализе динамики температуры: в каждом пикселе изображений теплового поля объекта контроля можно построить график температуры и проанализировать, как она изменяется во времени. Поскольку температура дефектных и бездефектных зон изменяется по-разному, это легло в основу разработки алгоритма обучения нейронной сети, который доказал свою эффективность. Мы смогли в автоматизированном режиме обнаруживать дефекты и, более того, определять их параметры, например, если в материале имеется расслоение, то можно определить, на какой глубине оно расположено.

Командная работа

Несмотря на молодость, в научной копилке Арсения Чулкова два гранта РНФ, грант РФФИ и стипендии президента РФ. Кроме них на счету исследователя множество других достижений. Самой первой и потому памятной стала победа в конкурсе «У.М.Н.И.К.» за разработку теплового дефектоскопа для контроля коррозии. Потом были престижные награды в конкурсе разработок молодых ученых U-NOVUS в Томске, всероссийском конкурсе «Золотые имена высшей школы», авторитетная премия от РосСНИО и, наконец, нагрудный знак «Молодой ученый» от Минобрнауки.

Конечно, за этими наградами стоит напряженный труд как самого исследователя, так и его коллег. В научной группе под руководством профессора Вавилова идеально сочетаются мудрость и опыт маститых ученых со смелостью идей молодежи.

– У нас в команде подобраны сильные специалисты, с некоторыми я работаю особенно плотно. А в исследования в рамках гранта РФФИ вообще вся группа вовлечена, – констатирует Чулков. – Да, порой приходится нелегко, ведь нужно еще находить время на семью.

У молодого отца подрастают два малыша. И пусть 1,5-годовалому Роману пока хватает маминой любви и заботы, а вот пятилетнему Демиду мужское воспитание, конечно же, необходимо.

– Демид у нас любитель богатырей, он ходит на карате, уже завоевал две золотые медали на соревнованиях. Такой боевой мальчишка растет, – с удовольствием рассказывает о наследнике молодой отец.

Пока Чулков-старший не задумывается над тем, по какому пути пойдут его сыновья. Но утверждает, что от науки отговаривать точно не будет – уж слишком интересное это занятие. Правда, для этого нужны специфические черты характера. Какие?

– Однозначно, трудолюбие, упорство – порой результат не сразу проявляется, к нему нужно идти и идти, используя различные подходы. Ну и, конечно, необходимы живой интерес, доля творчества и полет мысли, – отвечает Арсений.

По его мнению, в научной работе важен еще один фактор – свобода выбора направления исследований.

– Если говорить про наш тепловой неразрушающий контроль, то исследователь может выбрать, на что сделать акцент: сейчас у нас есть множество идей как по разработке новых дефектоскопов, так и по разработке методов контроля. Когда приходит светлая идея, заряжаешь ею коллег и сам с головой погружаешься в работу, – поясняет ученый.

Арсений Чулков мечтает о том, чтобы научные достижения молодых исследователей были не просто отмечены наградами, а чтобы они активно внедрялись в производство, тем самым приносили реальную пользу стране и миру. Например, чтобы люди летали на надежных самолетах.

Автор: Татьяна Александрова