Общее собрание РАН: наука, человек и общество

На научной сессии «Наука и высокие технологии. Наука, человек и общество» Общего собрания профессоров РАН члены Академии выступили с докладами на самые разные темы — от проблем антропоморфных роботов до космической дипломатии и перспектив российской биосферы. Как добывать ресурсы в космосе, как общество переживает угрозы и как изменится понятие «нормы» в медицине — читайте в репортаже Inscience.News.Союз — Аполлон — «Космическое рукопожатие над Эльбой». Сессию собрания, посвященную космосу, открыл профессор РАН Максим Литвак. Он заострил внимание на том, что развернувшаяся в 60–70-х годах космическая гонка сопровождалась также и первыми попытками построения дипломатических отношений в космосе. Академия наук СССР была активно вовлечена во все процессы, связанные с проектом Союз — Аполлон. В 1962 было подписано первое соглашение о сотрудничестве между СССР и США в космосе. В 1975 году, после всего лишь трех лет работы, были решены все технические вопросы — и произведена стыковка аппаратов. Президент РАН Александр Сергеев считает, что «космос должен остаться таким местом, где у нас сохраняется рукопожатие». Он добавил, что международное ученое сообщество должно участвовать в ускоренном принятии позитивных решений на политической арене. С этой позицией согласен и посетивший собрание американский профессор Джеймс Мюллер, отметивший необходимость сотрудничества ученых США и России — в борьбе против пандемии, рака и других сегодняшних вызовов. Квантовые технологии. Александр Печень рассказал о применении квантовой механики, описывающей поведение отдельных частиц — молекул, атомов, фотонов. Одно из наиболее перспективных направлений — математическое: дифференциальный анализ, теория групп, теория вероятности, теория чисел, дзета-функция Римана, фракталы — и многие другие. Уникальные свойства квантовых систем еще в 80-х Юрий Манин предложил использовать для ускорения вычислений, а позже эту идею развили Ричард Фейнман, Питер Шор и Лов Гровер. Сейчас эти идеи уже легли в основу многих экспериментальных работ. Второе перспективное направление — постквантовая криптография. В нем существуют две сложные задачи: доказательство стойкости протоколов квантовой криптографии и разработка алгоритмов для постквантовой криптографии. Третье — лазерная химия, ЯМР (в том числе и работа томографов). Профессор РАН Андрей Турлапов продолжил сессию, подробнее рассказав о вкладе российских ученых в развитие квантовых технологий: россияне получили две Нобелевские премии по лазерной физике, а первые систематические исследования светодиодов еще сто лет назад проводил советский ученый О.В. Лосев. 80% самых точных часов — водородных мазеров — производят на двух предприятиях в Нижнем Новгороде. Самые точные часы используют в системе ГЛОНАСС. Они основаны на газе ультрахолодных атомов. В будущем ультрахолодные атомы и молекулы газа могут позволить с высочайшей точностью измерить ускорение свободного падения — и увидеть неоднородности гравитационного поля. Основанная на этом система навигации уже сейчас разрабатывается и может найти применение, например, на атомных подводных лодках. Другие ожидающие нас чудеса — левитирующий транспорт, основанный на принципе квантового подобия; изучение физики элементарных частиц без коллайдеров и системы связи, которые на уровне математических теорем защищены от прослушивания. Андрей Турлапов рассказал и о квантовых компьютерах, простейшие модели которых уже выпускаются в других странах. За российскими же учеными по-прежнему сохраняется приоритет в работе с квантовыми датчиками: датчиком единичных фотонов ИК-диапазона (разработка Московского городского педагогического университета) и плазмонным датчиком единичных молекул тропонина-Т (применяется для диагностики инфаркта, разработка Института спектроскопии РАН). Статус установок «мегасайенс». Максим Либанов выступил с докладом о проектах «мегасайенс». Проект предусматривает разработку программы развития научных установок класса «мегасайенс» на основе международного сотрудничества. В докладе Либанов кратко осветил текущий прогресс по установкам. Сейчас уже ведется отладка и тестовые эксперименты на высокопоточном исследовательском реакторе ПИК в Международном центре нейтронных исследований. Этот мощный источник нейтронов стоимостью 60 млрд рублей располагается в Гатчине. Он поможет изучать структуру вещества — полимеров, наноматериалов, биологических веществ и т. д. Еще одна установка, NICA, стоила 17,5 млрд рублей. Она расположена в Дубне и предназначена для изучения свойств плотной барионной материи и кварк-глюонной плазмы. В этом состоянии пребывала наша Вселенная сразу после Большого взрыва, а сейчас ее можно найти в нейтронных звездах. Помимо этого, NICA найдет применение и в терапии опухолей, радиобиологии и космической медицине. Запустить установку планируется до конца 2022 года. Синхротрон СКИФ в Новосибирске стоимостью более 40 млрд рублей позволит проводить исследования в биологии, химии, физике с помощью ярких и интенсивных пучков рентгеновского излучения. Первый эксперимент запланирован на декабрь следующего года. Еще один близкий по задачам синхротрон ИССИ в Протвино находится на предварительной стадии разработки. Супер чарм-тау фабрика — проект ускорительного комплекса, который направлен на решение проблем в области физики высоких энергий, выходящих за пределы Стандартной модели. Пока что установка не построена, но решение о строительстве должно быть принято в ближайшие дни. Под вопросом и строительство ЦИЭС — супермощной лазерной установки — и термоядерного реактора ИГНИТОР. Байкальский глубоководный нейтринный телескоп Baikal-GVD, запущенный в 2021 году совместно с Университетом Дубны, уже сообщил о первых кандидатах на астрофизические нейтронные события.Современная фармацевтика и генетика. Профессор РАН Андрей Иващенко выступил с докладом о современной фарме, генетике и новой медицине. Он отметил возросшую в пандемию важность разработки новых лекарств. Парадигма открытия лекарств поменялась благодаря расшифровке генома. В России наблюдается большой разрыв между индустрией и наукой. Дженериковая модель позволила фарме в России вырасти количественно, но при этом компании конкурируют, копируя друг друга, — нет заинтересованности в инновационных разработках. На первое место сегодня выходит организация консорциумов между научными организациями и фармпроизводителями, которые могли бы быстро решить вопросы технологического суверенитета и инновационного импортозамещения. «Прорывных» препаратов, которые значительно удешевляют терапию или кардинально меняют подход к лечению, — один-два десятка в год в мире (около трети от всех). «В целом идет параллельный процесс смены парадигмы здравоохранения: от лечения к тому, чтобы заниматься здоровьем, самочувствием и здоровьесбережением. Если ранее в центре внимания исследователей находилась болезнь, то сегодня — здоровье и хорошее самочувствие. Специалисты говорят о том, что, если бы все наши системы органов старели в одинаковой скоростью, мы бы жили до 120 лет», — объяснил Иващенко. Космические исследования в XXI веке. Профессор РАН Максим Литвак продолжил разговор на тему космических исследований. Золотой век космонавтики, 60–80-е годы, стал прорывным этапом: человечество покинуло орбиту Земли, отправило человека в космос, на поверхность Луны, запустило искусственные спутники. «Если бы 50–60 лет назад нашим бабушкам и дедушкам сказали, что сейчас мы останемся на орбите Земли и дальше никуда не двинемся — они бы крайне удивились. В то время многие считали, что Солнечную систему к этому времени мы уж точно освоим. Тем не менее прогресс, видимо, движется по спирали, и сейчас начинается новый виток», — считает Максим Литвак. Принципиально поменялось следующее: в космическом клубе прибавилось участников; принципиально новый уровень технологий включает теперь новые материалы, робототехнику, компьютерное моделирование и использование ИИ; в космические программы часто вовлекают частные компании. Была запущена новая стратегия исследований по освоению ресурсов космоса для поддержания работоспособности лунных и марсианских баз. Таким образом, вектор освоения космоса сместился от околоземного пространства к созданию постоянных баз в космосе. Первой остановкой должна стать Луна — она находится всего в 1000 раз дальше МКС и остается в пределах работы радиосвязи, а астронавтов оттуда всегда можно вернуть обратно. Здесь же можно отработать технологии и изучить аспекты длительного пребывания людей за пределами Земли. Вскоре будет реализована программа Луна-25 — первая полярная экспедиция на спутник, в работе над которой участвует и сам Литвак. А пока порталы InScience.News и Indicator.Ru запустили серию статей, в которых подробно расскажут о каждой из предыдущих отечественных экспедиций на Луну.На Марсе успели побывать около десятка аппаратов с Земли. Сейчас внимание исследователей сосредоточено на четырех аспектах, связанных с планетой: поиск жизни, изучение климата планеты, геология Марса, высадка и длительное пребывание здесь людей. В последней задаче главный вызов — борьба с радиацией.Эргатические системы: общение человека с машиной. Профессор РАН Роман Мещеряков рассказал о типах человеко-машинных интерфейсов. Наиболее распространенные интерфейсы — голосовой, звуковой, жестовый. Активно развиваются инвазивные и неинвазивные нейроинтерфейсы.«Любая социальная сеть является социо-кибер-физической системой, потому что мы не всегда можем отличить, кто находится на другом конце канала — человек или чат-бот», — считает Роман Мещеряков.Интересно, что количество элементов, которые сохраняются в системе в единицу времени, превышает наши физические возможности запоминания. Квантовые вычисления позволят повысить и этот предел. Мещеряков перечислил задачи, которые сейчас активно решаются: управление группой и групповое управление, доверенный ИИ, интерпретация поведения, принятие решений, когнитивное моделирование и моделирование интеллекта. Что касается технических вопросов, один из наиболее важных — вес и конструкция роботов, несущих в себе человеко-машинный интерфейс. Средний вес антропоморфного робота — 150 кг. Как, например, обезопасить человека при случайном столкновении с ним? Еще один важный аспект — кибербезопасность, а также моральные и этические вопросы, субъектность машин, их одушевление, пределы биохакинга и соотношение безопасности и конфиденциальности частной жизни. Декарбонизация энергетики. Профессор РАН Оксана Таран говорила о развитии системы трансграничного углеродного регулирования. Она рассказала, какие методы позволят уменьшить выбросы углекислого газа: оптимизация соответствующих производств, сбор и фиксация CO2, переход на углеродно-нейтральную энергетику. Последняя мера предполагает снижение доли угля, нефти и газа, увеличение доли возобновляемых источников энергии и развитие водородной энергетики. Потенциал растительной биомассы в нашей стране сравним с нефтяными запасами. В России запасы древесины составляют 24% от мировых. А количество отходов при заготовке и переработке древесины составляет около 40–60%, и эти отходы можно было бы использовать. Лесохимическая промышленность, которая существовала в СССР, могла бы сегодня покрыть многие энергетические потребности России за счет биомассы. Основная задача — каталитическая переработка растительной биомассы. Второе перспективное направление — водородная энергетика. Она обеспечила бы и декарбонизацию, и улучшение качества воздуха, и решила бы проблему хранения энергии от возобновляемых источников энергии. Среди всех подходов к получению водородного топлива ЕС выбирает электролиз, а для России наиболее перспективным является пиролиз метана. Основное препятствие — транспортировка водорода, здесь наиболее важной задачей является криогенное сжижение водорода.Климатическая политика РФ. Профессор РАН Людмила Кабир представила исследование о том, насколько климатическая политика соответствует национальным интересам и какие изменения в ней стоит ожидать. Национальный подход, ресурсы и движущая сила — основания, которые определяют «матрицу климатической политики». Инициатором формирования институциональной среды, необходимой для реализации климатической политики, выступают международные структуры: UNFCCC, Global Climate Action. А их субъектом — институциональные инвесторы — IIGCC и т. п. То есть процесс идет с глобального уровня, спускаясь к компаниям. Кабир считает, что большая зависимость климатической политики от международного уровня управления делает ее реализацию зависимой от глобальной политики. Поэтому в ближайшее время есть риск смены направления глобальной климатической политики. Проблема гибели биосферы. Профессор РАН Елена Дергачева рассказала о реальности глобальной проблемы. С развитием общества биосфера начала развиваться неравномерно, в основном за счет человека — об этом говорил еще Вернадский. Одна из важнейших проблем — деградация почв, среды обитания 90% живых организмов. За 10 тысяч лет земледелия погибло 1,3 млрд гектаров плодородных земель, а за последние 300 лет — еще 0,7 млрд гектаров. Оставшиеся 2 млрд гектаров могут обеспечить питание еще 25–30 млрд человек. Техносферизация приводит к сокращению биоразнообразия: в Германии, например, численность летающих насекомых сократилась на две трети. «Прогноз социально-техногенного развития для России более оптимистичный, нежели для других стран мира, поскольку на просторах нашей страны сосредоточено свыше 2/3 биосферных ресурсов и примерно столько же пригодных для сельско-земледельческих работ почв», — отметила Елена Дергачева, говоря о деградации биосферы Земли.Прогноз на будущее: нас ожидает техногенное общество и экономика, искусственная среда — техносфера, которые постепенно перейдут к стадии постбиосферного технологического развития. Елена Дергачева предлагает организовать сохранение оставшегося на планете биосферного вещества (темпы траты биогумуса в 200 раз превышают темпы накопления), частично восстановить биосферные пространства, создать переработку биоотходов в разных отраслях человеческой деятельности. Сейчас при участии нескольких организаций программа осуществляется в Белгородской области. Связь науки, образования и бизнеса на примере сельского хозяйства. Профессор РАН Елена Журавлева объяснила работу процесса полного цикла для получения конкретного продукта: от фундаментальных исследований через апробацию к внедрению. Пример — растениеводческая продукция, при внедрении которой проходится стадия из четырех больших блоков: генетические ресурсы, селекция, семеноводство, производство. Сейчас ведутся работы по модерации этого полного цикла властью для большей эффективности работы звеньев и их объединения. Сейчас многие разработки не доходят до производства — в этом поможет региональный научный парк «Ноосфера» — он сократит расстояние между заказчиком (бизнесом) и наукой. Среди других интересных проектов — «Сладкие белки» по производству белковых сахарозаменителей. Журавлева также отметила важность науки в качестве экспертного органа, определяющего тренды. Сегодня же баланс смещен в сторону бизнеса, который не всегда готов к трансформациям и часто ориентирован только на прибыль. Журавлева предлагает сформировать «образ будущего» для каждой отрасли с конкретными показателями и продуктами, сконцентрировать финансовые и кадровые ресурсы, сформировать цепочку «запрос — предложение» (бизнес часто не знает, какие вообще исследования и разработки «лежат на полке»).Уроки пандемии. Профессор РАН Кирилл Зыков привел статистику смертности от коронавируса, отметив, что пандемия еще не закончена. Смертность все еще на очень высоком уровне, просто мы привыкли к цифре в 600 человек, хотя год назад такие масштабы пугали. В других странах уже начинает распространяться штамм «дельтакрон». Уровень избыточной смертности — наиболее точный метод оценки. Россия в 2019–2020 годах заняла одно из первых мест по уровню избыточной смертности. Медицина движется в сторону принципа П4: предиктивная, превентивная, персонализированная и партнерская (пациент активно участвует в своем лечении). Сейчас становится ясной необходимость создания новой классификации болезней на основе данных генома, транскриптома, протеома, метаболома, эпигенома и экспозома (того, что окружает человека). Это же приведет и к изменению понятия нормы. Мы должны будем принимать нормальные значения для каждого отдельного человека, а не для всей популяции. При этом необходимо опираться на научные данные, а не на мнения, как сегодня. Зыков делает вывод, что нужно в онлайне обновлять терапевтические подходы. В случае с коронавирусом эффективность в его лечении показали иммунодепрессивные препараты. Среди них — тоцилизумаб, который при этом оказался менее эффективен для женщин. Другие факторы, влияющие на эффективность терапии, — нахождение пациента на ИВЛ, прием других лекарств, возраст и т. д. Поэтому так важен не популяционный подход, а персонализированный.Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Facebook и Twitter.