Научные прорывы-2017: как университеты России внедряются в мировые рейтинги
В 2017 году из одиннадцати университетов, входящих в топ-100 предметных рейтингов ведущих рейтинговых агентств (ARWU, QS, THE), шесть являются участниками Проекта "5-100". Это ведущие университеты России: МФТИ, НИТУ "МИСиС", ВШЭ, НИЯУ МИФИ, НГУ и ИТМО.
За позициями в рейтингах стоит огромная работа сотрудников университетов. Во-первых, они стали уделять значительное внимание повышению качества образования: запускают онлайн-курсы на международных e-Learning площадках (Coursera, edX и т. д.), создают образовательные программы на иностранных языках, кооперируются с ведущими зарубежными университетами и научными организациями. Во-вторых, все эти вузы проводят прорывные научные исследования по актуальной тематике, что способствует росту библиометрических показателей. Более трети всех публикаций, которые индексируются международными базами данных, – это публикации, авторами которых являются сотрудники университетов – участников Проекта "5-100". Их доля в общем количестве высокоцитируемых российских публикаций приближается к 50%, что еще раз подчеркивает значительный вклад данной группы университетов в представительство России на международной "научной арене".
Проект "5-100" стартовал в 2013 году во исполнение Указа Президента Российской Федерации от 7 мая 2012 года №599 "О мерах по реализации государственной политики в области образования и науки". Именно тогда перед российскими университетами была поставлена важная задача: войти в сто лучших высших учебных заведений трех глобальных образовательных рейтингов, подтвердив тем самым способность своих педагогов и ученых соответствовать уровню мировой науки.
Процесс получения новых научных знаний, а также создания высоких технологий довольно долог: нужно построить новые лаборатории, привлечь ведущих мировых ученых, обеспечив им подходящие условия для работы, закупить сложнейшее оборудование. Однако уже через пять лет после запуска программы, вклад российских студентов и сотрудников университетов в деятельность международных научно-исследовательских коллабораций стал вполне очевидным.
"Для нас эта программа 5-100 открыла путь в будущее, – говорит проректор по науке и инновациям Национального исследовательского технологического университета "МИСиС" Михаил Филонов. – Можно выразиться так: это не "деньги проедания", это "деньги развития". По сравнению с любыми другими федеральными программами, 5-100 позволяет закупить оборудование, пригласить любого ведущего ученого, построить новые лаборатории. Кроме того, деньги 5-100 позволяют формировать собственную научную повестку и коррелировать ее с мировой. Нам эта программа дает процентов семьдесят топовых публикаций, которые выделяют НИТУ МИСиС на общем фоне, а наши новые лаборатории являются локомотивом для всей российской науки. Мы уже "влезли" в топ-100 по металлургии, горному делу, а в топ-200 – материаловедению, – мы считаем, что для науки это небывалая динамика роста".
Какие же ответы на вопросы и полученные научные результаты формируют уверенность ученых и руководителей вузов, существующих при поддержке проекта "5-100", в эффективности программы?
Достижения мировых коллабораций с участием ученых российских университетов при поддержке программы "5-100".
Как пересчитать РНК?
Ученые международного консорциума генетиков FANTOM5, с участием сотрудников МФТИ, составили атлас микроРНК, который поможет понять, какую роль они играют в развитии разных болезней.
В ходе исследований удалось найти примерно три сотни молекул микроРНК, о которых ученые раньше не подозревали, и раскрыть часть их функций.
Изучение микроРНК, как объясняют ученые, осложнено тем, что они "работают" только в живых клетках, причем только в некоторых из них. Поэтому их структуру и роль крайне сложно определить, используя лишь компьютеры и установки для секвенирования генома.
"Создание полного атласа микроРНК в различных клетках приблизило нас к пониманию полной картины регуляции генов", – прокомментировала результат один из его авторов, молекулярный биолог Центра биотехнологий РАН и МФТИ Юлия Медведева.
К примеру, за последние пять лет биологи обнаружили, что сбои в работе микроРНК являются причиной появления "голосов" в головах у людей, страдающих от шизофрении, раскрыли их связь с раком, диабетом и многими другими серьезными болезнями. Поэтому трудно переоценить важность данного исследования.
Как формируются планеты?
Ученые Национального исследовательского ядерного университета "МИФИ" совместно с международным коллективом астрофизиков из крупнейших стран Европы (Великобритании, Италии, Франции, Германии, Испании) воспроизвели процесс формирования планет вокруг звезд, опубликовав результаты в престижном научном журнале Science Advances.
Они провели лабораторное моделирование приращения массы небесного тела путем гравитационного притяжения материи из окружающего космоса – так называемой аккреции. Ее изучение дает информацию об обмене массой, энергией и взаимном расположении между "собирающим" объектом и его окружением.
"Наши результаты подчеркивают необходимость правильного учета поглощения излучения в плазме для грамотного моделирования аккреционных процессов в молодых звездах", — заявил один из авторов статьи, сотрудник Института Лазерных и плазменных технологий НИЯУ МИФИ Евгений Филиппов.
Из чего состояла ранняя Вселенная?
Другая научная группа НИЯУ МИФИ под руководством ректора Михаила Стриханова включилась в международную коллаборацию STAR. Коллектив первым в мире экспериментально подтвердил наличие вихревой структуры у кварк-глюонной материи, образуемой в столкновениях тяжелых ядер.
Это позволяет предполагать, что материя ранней Вселенной была очень горячей и очень текучей субстанцией, в которой могли существовать квантовые вихри с экстремальными характеристиками.
"Такой результат критически важен для дальнейших исследований, которые, с одной стороны, обеспечат существенный прогресс в понимании сложных взаимодействий между кварками и глюонами, с другой — откроют новые возможности для изучения спинтроники жидкостей", — считает профессор кафедры физики НИЯУ МИФИ Виталий Окороков.
Как формируются алмазы?
Кроме того, российские геологи (НИТУ "МИСиС") в составе крупной международной группы, куда также вошли ученые из США, Германии, Франции, Швеции, выяснили, что соединения железа и углекислоты играют определяющую роль в формировании алмазов из недр Земли и помогают их "зародышам" выживать при сверхвысоких давлениях и температурах.
Долгое время ученые гадали, как веществам, сформировавшимся на глубине в 600 километров, удалось сохраниться при путешествии в сторону ядра Земли. По словам авторов, их данные доказывают, что экзотическая ортоугольная кислота существует не только в ядрах планет-гигантов, но и в мантии Земли.
Достижения "микроколлабораций" с участием ученых российских университетов при поддержке программы "5-100".
Некоторые исследования со значительным вкладом российских ученых стали заметным событием на международном уровне, будучи проведенными в составе малых групп кооперации.
Прорыв в фотонике
Авторитетный журнал Optics & Photonics News (профессиональное издание для физиков) каждый год называет 30 самых важных научных открытий. В их число попала и научная разработка ИТМО, названная прорывом года в фотонике.
Сотрудничая с Австралийским национальным университетом, специалисты из ИТМО представили первый в мире "трехмерный" топологический изолятор, управляющий движением света. Речь идет об особом материале, поверхность которого проводит ток, а внутренняя часть остается изоляторами или полупроводниками.
Физики давно пытались приспособить их и для передачи света и других электромагнитных волн, однако прежде этому мешали громоздкость изоляторов и высокие потери энергии, возникавшие в процессе их работы.
"По сути, это цепочка из нанодисков, в которой электромагнитное поле локализуется на том или ином конце, – рассказывает научный сотрудник ИТМО Алексей Слобожанюк. – Мой коллега Александр Поддубный предложил теоретическую идею, потом мы сделали эксперимент в микроволнах и в оптике совместно с Иваном Синевым и Антоном Самусевым. Благодаря трехмерным изоляторам мы можем добиться такого поведения электромагнитных волн, которое раньше было технически недостижимо".
Графен, как сенсор тяжелых металлов
Еще одно исследование, важную часть которого выполнили научные сотрудники российского вуза, удостоилась публикации в одном из самых высокорейтинговых журналов мира Scientific Reports издательского дома Nature.
Команда ведущих мировых ученых из НИТУ "МИСиС", Университета Линчёпинга (Швеция), Института проблем материаловедения имени Францевича НАНУ (Украина) и Тринити колледжа (Ирландия) выяснила, как можно использовать графен – первый в мире двумерный материал – в качестве сенсора тяжелых металлов.
"Металлы образуют наиболее ядовитые примеси, какие только имеются в воде. Потому возможность быстрого и аккуратного их детектирования – крайне актуальная задача", — объяснил руководитель лаборатории "Моделирование и разработка новых материалов" НИТУ "МИСиС" и профессор Линчёпингского университета Игорь Абрикосов.
Поскольку графен отличается от других веществ тем, что длина свободного пробега электронов в нем очень высока, – его надеются активно использовать в электронике.
Искусственные атомы и перемешивание света
Ещё в одном престижном журнале семейства Nature (Nature Communications) вышла статья ученых МФТИ. В ходе совместного исследования с британскими физиками они обнаружили, что искусственные аналоги атомов можно использовать для "перемешивания" волн света, что ускорит разработку квантовых компьютеров и сетей передачи данных.
"Уже сейчас можно сказать, что это свойство искусственных атомов можно использовать для создания новых видов квантовой микроэлектроники," – заявил сотрудник лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ Олег Астафьев.
Зеркальные кубиты и "невозможные материалы"
Наконец, в 2017 году российские специалисты также продемонстрировали рядом публикаций в Nature свой успех по одному из самых актуальных научных направлений – созданию метаматериалов, – искусственных структур, обладающих недостижимыми в природе свойствами.
К концу года международная группа исследователей Национального исследовательского технологического университета "МИСиС", Университета Карлсруэ и Йенского института совершила прорыв, впервые в мире создав так называемый "зеркальный" кубит, а также метаматериал на его основе.
"Такой материал можно использовать для управления системами передачи квантовых сигналов в современных квантовых компьютерах. Это один из ключевых элементов в сверхпроводниковых электронных устройствах", – сообщил инженер лаборатории "Сверхпроводящие метаматериалы" НИТУ "МИСиС" Илья Беседин.
Все эти результаты стали возможными во многом благодаря федеральной программе "Проект 5-100", которая направлена на повышение престижности и конкурентоспособности российского высшего образования.