В День российской науки ученые рассказали о передовых исследованиях в России и мировых трендах

В День российской науки, 8 февраля, в ТАСС состоялась тематическая пресс-конференция, на которой ведущие российские ученые – грантополучатели РНФ – рассказали о передовых исследованиях в области искусственного интеллекта, квантовых и нейротехнологий, каталитической химии, генетических технологиях в медицине и биопечати тканей. Подробнее о научных направлениях, над которыми трудится мировое сообщество, и достижениях отечественных ученых рассказали Валентин Анаников, Александр Бухановский, Ирина Алексеенко, Александр Каплан, Олег Астафьев и Федор Сенатов.

Искусственный интеллект за последние годы внес изменения во многие сферы жизни, в том числе в цели, задачи и методы научных исследований. Александр Бухановский работает при поддержке РНФ с 2014 года, и сегодня он — один из ведущих исследователей в области искусственного интеллекта. Ученый рассказал о том, как развивается это направление, и чего мы смогли достичь в этой области.

 «Россия идет наравне со всем миром, отставая лишь на несколько месяцев. Но есть области, где мы имеем достаточно серьезный паритет, а именно исследования на стыке технологий искусственного интеллекта и классической математики, что позволяет решать острые прикладные проблемы. Этого удалось достичь в том числе благодаря активности Российского научного фонда, который объединяет два направления в одной секции. Результатом стал ряд интересных работ, например наша лаборатория создает фундаментальную отраслевую модель поведенческой экономики города. Кризисы мы пока что не научились прогнозировать, но мы умеем предсказывать поведение людей в сложных ситуациях. Это помогает формировать рекомендации, чтобы проходить трудные периоды с наименьшими проблемами», — рассказал Александр Бухановский, доктор технических наук, директор мегафакультета трансляционных информационных технологий Университета ИТМО.

Также он отметил, что Фонд старательно стимулирует экспертное сообщество:

 «Сейчас проектов, связанных с искусственным интеллектом, — 20-25%. А ведь это основа для следующего шага».

Еще одна бурно развивающаяся область исследований – это квантовая механика и ее приложения. Один из участников пресс-конференции, Олег Астафьев, который стоял у истоков развития квантовых компьютеров и занимался созданием первых в мире кубитов, рассказал о главных трендах квантовых технологий в мире.

«Сейчас происходит вторая квантовая революция. За последние 20 лет люди научились контролировать одиночные кванты и квантовые состояния, и новые достижения позволяют создавать новые приборы. Квантовые компьютеры — самый очевидный результат. Хотя они пока что не построены, прогресс очень большой, сейчас ученые умеют контролировать большие квантовые системы — от нескольких десятков до сотни кубитов. Но, помимо этого, есть область, которая сейчас не на слуху — квантовая сенсорика. Квантовые сенсоры, например, используются в детекторах гравитационных волн, и в будущем они должны “выстрелить”. У обычных приборов есть пределы чувствительности, но используя квантовую механику вы можете этот предел преодолеть», — прокомментировал Олег Астафьев, профессор Сколковского института науки и технологий, заведующий лабораторией искусственных квантовых систем Московского физико-технического института.

Также ученый рассказал о перспективах квантовых технологий в России:

«С точки зрения мировой науки мы движемся в хорошем темпе. На наших процессорах мы решаем задачи машинного обучения и пытаемся использовать квантовые компьютеры для практических применений. Ведь квантовые компьютеры — это не только скорость, но и новые возможности», — отметил он.

По словам участников встречи, исследователям, вряд ли, когда-нибудь удастся научить компьютер мыслить так же, как человек, поскольку человеческий мозг – сложнейшая система, которая на данный момент не очень подробно изучена. По словам Александра Каплана, первооткрывателя науки о нейроинтерфейсах в России, в ближайшее время благодаря результатам многолетних фундаментальных исследований человечество сможет решать такие практические задачи, как ранняя диагностика заболеваний мозга, которая позволит увеличить продолжительность жизни людей старшего поколения, особенно склонных к инсультам, а также лечение пациентов, страдающих такими нейродегенеративными заболеваниями, как болезнь Паркинсона и эпилепсия.

Одно из перспективных междисциплинарных направлений, которым команда профессора Каплана занимается при поддержке грантов РНФ, – разработка нейроинтерфейсных технологий. Эти технологии позволяют регистрировать разные виды активности мозга и преобразовывать их в команды для внешних исполнительных устройств: бытовых приборов, протезов или инвалидных кресел. 

«Наши разработки актуальны для реабилитационной медицины, они коренным образом меняют жизнь обездвиженных людей, расширяют зону самообслуживания, дают возможность общаться. Возвращение диалога и другие нейро-тренажеры – это не единичный успех, в пиковых направлениях наши результаты находятся на мировом уровне или выше. Это подтверждают статьи, принятые в топовые научные журналы, и технологии, успешно применяемые в больницах. Свою роль также сыграла конкурентная среда, созданная РНФ. Фонд не только поддерживает проект грантом, он организует наши устремления в науке, стимулирует задуматься о том, к чему мы придем через три года уже на этапе подачи заявки», считает Александр Каплан, доктор биологических наук, зав. лабораторией нейрофизиологии и нейрокомпьютерных интерфейсов Биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

Медицинская тематика также стала активно развиваться в последние годы благодаря поддержке такого направления исследований и разработок, как генетические технологии.

Ирина Алексеенко более десяти лет занимается генетическими технологиями в медицине. Ее лаборатория стала ярким примером перехода от фундаментальных исследований к практическому результату.

«Генетические технологии совершили революцию в медицине и сейчас совершают революцию в сельском хозяйстве. Главные направления, которые оказывают влияние на жизнь человека: секвенирование нового поколения, позволяющее видеть генетические мутации и разрабатывать новые методы диагностики и лечения заболеваний; генетическое редактирование CRISPR/Cas, которое демонстрирует важность поддержки фундаментальных исследований, способных очень быстро превращаться в реальные технологии; и генная терапия — направление, в котором работаем мы. Довольно долго мы работали при поддержке РНФ, и сейчас довели свои наработки до стадии практического применения. Мы сделали препарат для лечения солидных опухолей, и в декабре закончили первую фазу клинических испытаний», — сообщила Ирина Алексеенко, кандидат биологических наук, заведующая группой генной иммуноонкотерапии Института биоорганической химии им. акад. М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова, заведующая сектором генной онкотерапии в Институте молекулярной генетики НИЦ «Курчатовский институт».

Ирина убеждена в важности сотрудничества ученых и медицинских работников при разработке терапии:

«Совместно с врачами мы пытаемся найти новые мишени для лечения онкологических заболеваний. Поэтому важно, что Фонд поддерживает мультидисциплинарные исследования, так как только в тесной коллаборации врачей и ученых можно создавать технологии, которые меняют ландшафт лечения».

Биолог также рассказала про то, как будут развиваться генетические технологии в ближайшие годы: 

«Если говорить о генетических технологиях на горизонте 10 лет,  думаю, мы научимся выращивать органы человека в организмах крупных животных для трансплантации, мы сможем влиять на здоровье человека с помощью генетической модификации микробиома, и с помощью мультиомискных технологий сможем разрабатывать препараты нового уровня. Последнее — это технологический тренд, и я точно знаю, что РНФ внесет в него вклад, потому что он уже сейчас поддерживает такие исследования. Будущее — это про РНФ», — заключила она.

Продолжая разговор о медицине будущего, кандидат физико-математических наук, директор Института биомедицинской инженерии Университета МИСИС Федор Сенатов рассказал, какие возможности открывает биопечать и почему сосуд напечатать сложнее, чем кожу:

«Сегодня мы пытаемся перейти от печати плоских органов (кожа, хрящи) к более сложным трубчатым конструкциям, как кровеносные сосуды, элементы пищевода, кишечник. Тот, кто преуспеет в создании сосудов, быстрее освоит третий по сложности этап – печать крупных функциональных органов, это печень, почки. Так как именно через сосуды живые клетки, которые используются в биопечати, получают питание, обеспечивая тем самым корректную работу органа. К этому стремятся все научные коллективы мира. Таже мне приятно отметить, что биопечать in situ – та область, в которой наши ученые стали первыми в мире. In situ предполагает, что орган, например участок кожи, печатается сразу на пациенте во время операции, которую проводит робот под руководством хирургов», — сообщил Федор Сенатов

По мнению биоинженера, умение ставить смелые цели, искать более эффективные пути решения исследовательских задач немаловажные качества для современного ученого.

«Системная поддержка РНФ фундаментальной науки позволяет разрабатывать новые подходы к решению медицинских задач, находить принципиально новые эффективные методы их решения, ставить амбициозные цели. Одна из них – биопечать в космосе: первый эксперимент с применением магнитного поля в биопечати на борту МКС проведен в 2018 году, и уже в марте 2024 на МКС стартует новый эксперимент по 4D-печати (где четвертое измерение — это время) с использованием подходов магнитной биофабрикации», — добавил Федор Сенатов.

Множество окружающих нас вещей – продукты химической промышленности. Благодаря прогрессу в развитии катализаторов, ученые могут создавать новые материалы: от полимерных материалов до лекарственных препаратов.

«Усилия ведущих лабораторий во всем мире сосредоточены на получении эффективных, дешевых и экологичных катализаторов.Мы начали исследования в 2010-2012 году и столкнулись с рядом сложностей, в частности с гигантским объемом информации. Примерно за неделю накапливался такой объем данных, обработка которого потребовала бы 40-50 лет ручного труда. Причем это общемировая практика, поскольку ресурсов для обработки данных не хватает. Если 15 лет назад вручную исследователи могли расшифровать примерно 3-5% данных, а более 90% оставалось в ящиках с лабораторными журналами, то появление алгоритмов искусственного интеллекта, нейронных сетей для решения химических задач снизит процент необработанное информации», — поделился академик РАН, заведующий лабораторией металлокомплексных и наноразмерных катализаторов ИОХ РАН, председатель экспертного совета РНФ по Президентской программе Валентин Анаников.

В завершение конференции, посвященной Дню российской науки, Валентин Анаников еще раз поздравил коллег и подвел итог работы РНФ за 10 лет, подчеркнув, что Фонд является драйвером инноваций, а его грант – признанным знаком качества в научной среде.

«Сегодня приятно вспомнить о памятных датах – 300-летии Российской академии наук и десятилетии Российского научного фонда. Появление Фонда стало знаковым событием для отечественной науки, не зря все присутствующие отметили влияние РНФ на развитие фундаментальной науки в качестве драйвера инноваций, структурирующего элемента. Сейчас Фонд делает следующие шаги, расширяя спектр своей деятельности до прикладных исследований и опытно-конструкторских разработок. Эталонная экспертиза Фонда и системная поддержка перспективных научных проектов изменили исследовательскую культуру, а созданная РНФ конкурентная среда помогла научным коллективам, в том числе моей команде, отточить профессиональные навыки, поставить перед собой долгосрочные цели и взяться за то, что ранее не делал никто. Победить в конкурсах РНФ – значит получить высокую оценку научного сообщества, грант РНФ – это знак качества, которым по праву можно гордиться», — заключил эксперт.