Мегасайенс-проекты для вузовской науки

Анна Гара, обозреватель:

— В России приступили к созданию крупнейшей в современной истории страны научно-образовательной инфраструктуры. К 2030 году планируется сформировать большую группу современных университетов — центров научно-технологического и социально-экономического развития. В основе амбициозного проекта — программа «Приоритет 2030» Министерства науки и высшего образования России. В этом выпуске мы расскажем про мегасайенс-проекты, исследования, кадровый научный потенциал и перспективы отечественных разработок.

Андрей Омельчук, заместитель министра науки и высшего образования РФ:

— Сегодня среди участников программы у нас 121 университет, из них 106 — те, кто получает грант, 15 — кандидаты на участие в программе, которые не все показатели для входа выполнили, но их в следующем году будут поддерживать субъекты РФ, поддержит Минобрнауки России на исследовательские проекты; эти же университеты мы будем финансировать в следующем году.

Мегасайенс — сверхмощные и дорогостоящие научные комплексы. Для того, чтобы проект отнесли к классу «мегасайенс», нужна программа, которая выходит за рамки современных знаний в области фундаментальных наук и открывает новые возможности в развитии технологий. Предусматривает создание и развитие сети исследовательских установок, которые по техническим характеристикам, параметрам и потенциалу превосходят существующие в мире.

Андрей Омельчук, заместитель министра науки и высшего образования РФ:

— Потенциал, на мой взгляд, очень большой. И самое главное, есть потенциал у проектов, есть потенциал у управленческих команд. Нас многие региональные вузы удивили, и открытий на этой программе достаточно — много университетов, чьи проекты сегодня востребованы, понятны, актуальны, принесут результат.

Сегодня в России развиваются шесть мегасайенс-проектов. Этим летом в Новосибирске началось строительство установки мегасайенс — Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (СКИФ). В наукограде Кольцово планируют построить первый в мире источник синхротронного излучения поколения «четыре плюс». На нем будут проводить исследования с яркими и интенсивными пучками рентгеновского излучения в различных областях науки — химии, физики, биологии, геологии. 30 экспериментальных станций планируют создать к 2030 году, и каждый год исследования здесь смогут проводить до тысячи научных коллективов из России и зарубежных стран. Первые шесть станций планируют ввести в эксплуатацию в 2024 году. Для такого мегапроекта нужны высококвалифицированные кадры. Их готовят университеты — участники программы «Приоритет 2030». Один из них — Новосибирский государственный университет (НГУ). В НГУ четыре лаборатории, которые работают в области синхротронно-нейтронного исследования. Ректор НГУ Михаил Федорук рассказал, как будут готовить кадры для СКИФа в нескольких направлениях.

Первое — проектирование и эксплуатация установки мегасайенс.

Михаил Федорук, доктор физико-математических наук, профессор, академик РАН, ректор НГУ:

— Второе направление — это подготовка грамотных синхротронных нейронных специалистов, которые будут ставить исследовательские задачи в различных областях современной науки, материаловедения, физики, биологии, геологии, химии.

Если говорить про второй этап создания станции на СКИФе, то там будет предусмотрено создание и проектирование станции, которая будет называться «Университетская» — она будет обеспечивать учебный процесс.

Внутри университета будет создано несколько лабораторных работ, практикумов, которые будут посвящены дифракционному и спектральному методу исследований.

Синхротрон — генератор больших данных, для обработки такого объема информации необходимы мощные инновационные системы. Над ними работают в университете.

Алексей Окунев, кандидат химических наук, доцент, директор Высшего колледжа информатики НГУ:

— Одним из продуктов, который будет использован для ЦКП «СКИФ», станет автоматизированная система данных на основе машинного обучения и искусственного интеллекта.

Как любая установка передовая, которая не имеет аналогов, конечно, наш синхротрон будет выдавать то, чего раньше еще не было. И когда мы работаем с такими данными, с такими результатами, то появляются подходы, которых раньше также не было. И я искренне надеюсь, что те подходы, которые мы разовьем для СКИФа, они и дальше будут востребованы и в других местах, направлениях, — алгоритмы, программное обеспечение и т.д. Например, интернет тоже когда-то начинался как один из экспериментов в области физики элементарных частиц. Для соединения установок и детекторов между собой были разработаны протоколы, которыми мы сейчас пользуемся и без которых не можем представить свою жизнь.

В Новосибирском государственном техническом университете (НГТУ) тоже делают ставку на инновации и студентов. В рамках программы «Приоритет 2030» реализуют три стратегических проекта — силовая электроника и интеллектуальная энергетика; новые материалы для прорывных технологий; новые инженерные решения и искусственный интеллект для биомедицины.

Марина Хайруллина, доктор экономических наук, профессор, проректор по инновациям и развитию НГТУ НЭТИ:

— Мы делаем сегодня ставку на привлечение молодых ученых, на увеличение доли научных сотрудников, на создание резерва научных сотрудников, которые могли бы решать амбициозные задачи — разрабатывать прорывные технологии. Поэтому политика кадровая будет строиться на выявлении и увеличении потенциала тех сотрудников, которые сегодня работают в университете, так и привлечение новых сотрудников, в том числе из-за рубежа.

СКИФ — это тот проект уровня мегасайенс, в который входит университет двумя материаловедческими станциями. Мы считаем, что участие в этом проекте позволит нам привлечь молодых ученых в Новосибирск, в наш регион, в наш университет, что существенно повысит потенциал университета.

На базе НГТУ планируют создать собственную инженерную школу, разработкой уже занимаются в университете. Синхротроны нового поколения, как в Новосибирске, будут построены еще во Владивостоке и в Протвино Московской области. Спрос на квалифицированные кадры и молодых ученых будет расти, отмечает декан физического факультета Томского государственного университета Сергей Филимонов.

Сергей Филимонов, декан физического факультета ТГУ:

— Одна задача, сложная и масштабная, — синхротрон построить, а вторая задача — это научить большое количество людей, которые могут на них квалифицировано работать. И за эту задачу мы отвечаем.

Ученые разных регионов должны получить возможность [доступа] к суперсовременным инструментам анализа структуры и свойств материалов. Это то, для чего синхротрон предназначен, то, что он позволяет делать: создавать новые материалы, изучать их свойства, предсказывать эти свойства и учиться ими управлять. Томский государственный университет является соисполнителем одного из проектов в рамках этой программы, и наша задача —подготовка кадров для синхротронов.

В стенах университета разрабатывают и изготавливают детекторы для научных центров мирового уровня, таких как ЦЕРН.

Олег Толбанов, профессор, директор Центра исследований и разработок «Перспективные технологии в микроэлектронике» ТГУ:

— Само излучение — это всего лишь источник, который проходит через объект, а дальше нужно понять, а что же внутри этого объекта. И вот как раз детекторы ионизирующих излучений, те детекторы, которые создаются в нашей лаборатории, способны воспроизводить изображение объектов, причем это можно делать даже в трехмерном виде, если это томография, и смотреть, какие процессы происходят внутри на микронных и субмикронных размерах. Именно разработкой, изготовлением и постановкой на эксперимент мы и занимаемся.

Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ, возможно, станет седьмым мегасайенс-проектом в России, в рамках программы «Приоритет 2030». Сегодня в его стенах пытаются разгадать «мюонную» загадку на экспериментальном комплексе НЕВОД — нейтринном водном детекторе. Устройство исследует материю и энергию. Создатель устройства — Анатолий Афанасьевич Петрухин, доктор физико-математических наук, профессор. По окончанию МИФИ он увлекся мюонами.

Анатолий Петрухин, доктор физико-математических наук, профессор, научный руководитель НОЦ «НЕВОД»:

— Чтобы решить мюонную загадку, можно разные варианты предлагать, но наиболее реальный — попытаться изучить энергетические характеристики мюонов, которые дают избыток. Если это такие же мюоны, которые и при более низких энергиях, то это связано с тем, что мы плохо представляем, что на нас падает. В этой области энергии нет независимых измерений первичного космического излучения — какие частицы приходят, сколько их, каков их массовый состав. И поэтому искать ответ надо там.

Если мюонную загадку разгадают, это будет научный прорыв, отмечает профессор. Сотрудники центра НЕВОД глубоко изучают группы мюонов около 20 лет.

Анатолий Петрухин, доктор физико-математических наук, профессор, научный руководитель НОЦ «НЕВОД»:

— Самое главное — получить экспериментальные данные, которые были бы наглядными. То, что сейчас мы получаем, — этот избыток есть, и это избыток мюонов. И избыток энергии есть, но там большие ошибки, связанные с тем, что недостаточно хорошая установка, вот мы сейчас делаем новый координатный детектор, который будет в семь раз больше по площади и в 10 раз чувствительнее, сейчас у нас 1 см разрешение, а там будет 1 мм. И тогда мы существенно в этом продвинемся. Плюс к этому модернизация Черенковского водного детектора, вот тогда мы надеемся что-то получить.

Экспериментальный комплекс собран студентами. Сегодня он состоит из десяти детекторов и установок. Среди них уникальный годоскоп УРАГАН — установка для распознавания грозовых аномалий. С его помощью изучают околоземное пространство и наблюдают за космической погодой. Данные необходимы для продвижения программ освоения космоса. Среди приоритетных направлений университета на ближайшие десять лет — квантовая инженерия, управление частицами и излучением, новые энерготехнологии, развитие лазерных технологий и ускорителей. И это лишь малая часть мегасайенс-проектов, представленных российскими учеными в рамках программы «Приоритет 2030».