Новые вакцины и нейросети в науке. Председатель СО РАН Валентин Пармон о разработках сибирских ученых и инновационном подходе

Какие инновационные разработки представят новосибирские ученые на международном форуме технологического развития «Технопром»? Когда появится вакцина от рака? Как искусственный интеллект помогает в работе ученых? Какие новые возможности откроет СКИФ? Об этом в эксклюзивном интервью Сиб.фм рассказал академик Валентин Пармон.

— Валентин Николаевич, международный форум технологического развития «Технопром» пройдёт в Новосибирске в 12-й раз. Какие возможности он даёт для сибирских учёных, какие инновационные разработки будут представлены в этом году?

— Традиционно учёным важно обсуждение вопросов, требующих вовлечения нескольких сторон на высоком уровне. Так, с участием СО РАН будут проведены мероприятия по следующим тематикам:

1. Актуальные вопросы передачи интеллектуальной собственности, созданной в научной организации (с приглашением Фонда перспективных исследований, Роспатента и Федерального института патентной собственности).

2. Проблема декарбонизации экономики Сибири и Дальнего Востока (с приглашением корпораций и профильного помощника Президента РФ).

3. Наука, инновации и высшая школа Сибири и Казахстана: потенциал трансграничного сотрудничества (с приглашением Правительства и Национальной академии наук Казахстана).

4. Россия-Беларусь: технологическое лидерство и подготовка кадров в области твёрдотельной СВЧ-электроники и беспилотных технологий (с делегациями Национальной академии наук Беларуси, представителями науки сибирских регионов, администрации Томской области).

5. Российская академия наук при участии СО РАН организует на «Технопроме-2025» широкую дискуссию «Интеграция регионов, госкорпораций, науки, вузов и бизнеса для реализации задач Стратегии развития минерально-сырьевой базы Российской Федерации».

На стенде мы экспонируем результаты проработки Комплексного плана развития СО РАН, подготовленного в прошлом году. Он содержит информацию о 26 проектах научных организаций, которые направлены на достижение целей национальных проектов по обеспечению технологического лидерства. Разместим краткую информацию о более чем 30 практических разработках научных организаций последних лет.

 Представим два новых научных центра международного уровня (НЦМУ), выигравших конкурс Минобрнауки РФ «Теплофизика и энергетика» и «Новые материалы специального назначения». Оба центра продемонстрируют заделы по главным тематикам. Первый — малоэмиссионные камеры сгорания газотурбинного типа (для энергетики и авиадвигателей), элементы системы безопасности современной атомной энергетики, плазменной металлургии. Второй — композиционные материалы (демонстратор — слоистая броня на основе алюминиевого композита), материалы биомедицинского назначения, высокоэнергетические материалы и системы (демонстраторы — техническая керамика, специальное покрытие для корпуса морских и речных судов).

Обнародуем промежуточные результаты большого проекта, в котором благодаря синхротронным исследованиям появится цифровая модель (на атомном уровне) и практическая технология лазерной сварки нового поколения. Это позволит совершить «мягкую революцию» в самолётостроении — переход от заклёпочных соединений на сварные. Будут представлены недавние разработки Института лазерной физики, Института автоматики и электрометрии, Института химии нефти СО РАН, а также НИИ вирусологии ФИЦ ФТМ.

— Основная тема форума в этом году — взаимодействие науки и индустрии. Как СО РАН ведёт работу в этом направлении, приведите примеры системного сотрудничества.

— Сибирское отделение выступает, прежде всего, координатором (и нередко инициатором) исследований в интересах индустриальных партнёров. Самым масштабным из таких проектов научного сопровождения — по географическому и дисциплинарному охвату, числу задействованных институтов и их сотрудников, полученным результатам — назову проведённую в коллаборации с «Норникелем» Большую норильскую экспедицию (2020-2022 гг.) и её продолжение — Большую экспедицию по изучению биоразнообразия (2023-2024 гг.). Многолетнее сотрудничество также связывает СО РАН с «Татнефтью», «Газпромнефтью», Объединённой авиастроительной корпорацией, «Ростехом», «Росатомом», АФК «Система», «Сибуром» — список далеко не полон.

Вторая важная роль, выполняемая Сибирским отделением РАН, — «мост» между исследовательскими организациями и предприятиями реального сектора экономики. К примеру, в апреле этого года СО РАН при серьёзной поддержке руководства двух субъектов Федерации провело в новосибирском Академгородке Дни науки и культуры Республики Татарстан: научные, межнаучные, научно-образовательные и научно-промышленные связи возникали буквально на наших глазах. Разумеется, Сибирское отделение активно использует традиционные авторитетные площадки — такие как «Технопром».

— Каким образом сегодня осуществляется научно-методическое руководство институтами со стороны Сибирского отделения РАН?

— Сибирское отделение РАН, как и вся Академия в целом, на своей территории ответственности (включающей все субъекты СФО, три субъекта УФО и три — ДВФО) определяет направления деятельности академических институтов путём экспертизы их научных проектов и полученных результатов, принимает участие в формировании государственного задания на проведение научных исследований. Хотя здесь пока несколько недоработана нормативная база. В рамках экспертной деятельности проводятся оценка актуальности, обоснованности, объёма и сроков, а также результативности научных исследований (разработок), проводимых и планируемых научными организациями и вузами на территории «Большой Сибири». Количество экспертиз СО РАН исчисляется сотнями в год. Большинство экспертных заключений (но далеко не 100 %) носят положительный характер, но всегда содержат рекомендации и корректировки.

Кроме того, на заседаниях президиума СО РАН рассматриваются и обсуждаются практически все крупные научные, научно-технологические и научно-образовательные проекты, осуществляемые в сибирском макрорегионе, в том числе по созданию научно-образовательных центров (НОЦ) и научных центров мирового уровня (НЦМУ). Совсем недавно одобрение Сибирского отделения получили проекты создания двух НЦМУ: на базе Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН и Томского государственного университета. В отличие от экспертизы, это не обязательная процедура, но инициаторы крупных проектов сами стремятся её пройти, чтобы получить нашу поддержку и полезные «подсказки».

Вторая плоскость, в которой ведётся научно-методическое руководство, — кадровая. Сибирское отделение РАН согласовывает кандидатуры на должности директоров и научных руководителей институтов, редакторов и редакционных советов (коллегий) научных журналов, учреждённых СО РАН, формирует и утверждает составы Объединённых учёных советов по направлениям наук, даёт рекомендации по выборам в члены Российской академии наук, а также обеспечивает поддержку кандидатур, представленных институтами к государственным наградам и премиям.

— Проект СКИФ. Насколько он важен для региона и сибирской науки в целом? Оцените перспективы его внедрения.

— Особо отмечу, что это полностью российский проект: его основное оборудование проектирует и изготавливает Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН под руководством академика Павла Владимировича Логачёва в широкой коллаборации с институтами и университетами Новосибирска, Томска, других городов страны.

СКИФ неоднократно уподобляли микроскопу — гигантскому, очень мощному и быстрому. Если микроскоп — окно в микро-, отчасти в наномир, то создаваемая установка позволит рассматривать объекты на молекулярном, даже атомарном уровне. И не только в статике. В первой очереди СКИФ запускается рабочая станция «Быстропротекающие процессы», способная отображать с высочайшей точностью «сценарии» взрыва, сверхбыстрого фазового перехода и так далее.

Формулировка «перспективы внедрения СКИФ» не вполне точна. Синхротрон — не объект, а инструмент внедрения. Разумеется, часть получаемых на нём новых знаний будет носить фундаментальный характер, что позволяет говорить о важности этой установки не для региона и сибирской науки, а о российской и мировой. Такие знания лежат в самом начале движения к той или иной технологии. С другой стороны, отдельные рабочие станции СКИФ изначально ориентированы на получение прикладных результатов, применимых в материаловедении, нефтегазодобыче, биотехнологиях, медицине и других сферах.

В настоящее время утверждена программа научных исследований на шести станциях первой очереди и описана специализация очереди второй.

Научно-координационный совет СКИФ под председательством директора ФИЦ «Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН» академика Валерия Ивановича Бухтиярова рассматривает как предложения по конкретным научным и научно-технологическим проектам с использованием возможностей СКИФ, так и долгосрочные программы развития этого уникального экспериментального комплекса класса mega science.

— Разработки новосибирских учёных стали известны во всём мире — вакцины от Эболы, COVID-19 и другие. Создание каких препаратов ведётся в регионе сейчас?

— Я бы не выделял вакцины из всей совокупности лекарственных препаратов. Во-первых, для их разработки, апробации и сертификации действуют единые правила, нацеленные на гарантированное обеспечение безопасности и эффективности. Во-вторых, вакцина, применяемая для профилактики заболевания, может быть лекарством от него, и наоборот — заблаговременно принятый препарат становится, таким образом, вакциной.

Примером может служить работа группы исследователей из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН под руководством доктора биологических наук Нины Викторовны Тикуновой по средствам от клещевого энцефалита. Это заболевание только в Новосибирской области ежегодно уносит до десятка жизней, на порядок больше делает инвалидами. Нина Тикунова с коллегами использовали технологию создания так называемых химерных антител, в которых часть иммуноглобулина взята от мыши, а часть — от человека. Результатом стал препарат, равно применимый как лекарство и вакцина от энцефалита. Он успешно прошёл все стадии доклинических испытаний, им заинтересовались российские фармацевтические компании.

Подчеркну, что путь от научного замысла до действующего препарата — долгий и многоэтапный. И заголовки вроде «Сибирские учёные создали лекарство от коронавируса» чаще всего преждевременны. Хотя, действительно, в Институте молекулярной и клеточной медицины доктор биологических наук Александр Владимирович Таранин и его коллеги получили панель из 28 антител, «узнающих» небольшой, но крайне важный для вируса SARS-CoV-2 участок поверхностного белка, и тем самым способных блокировать «атаку» вируса. Из этих антител было отобрано несколько кандидатов, способных прочно и специфически связаться с этим ключевым элементом коронавируса. Но заявлять о целевом «лекарстве против COVID-19» или даже его прототипе слишком рано.

Тем более что в Сибирском федеральном округе задача разработки именно вакцин возложена, прежде всего, на коллектив Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор» Роспотребнадзора. В Новосибирске только у него есть возможность работать с живыми патогенами, что стимулирует коллаборации с «Вектором» институтов СО РАН. Хотя, как показано выше, и в их стенах создаются очень серьёзные заделы для разработки будущих вакцин и лекарств — не только против инфекционных заболеваний, но и онкологических (один из препаратов ИХБФМ успешно проходит клинические испытания), атеросклероза, болезней Альцгеймера и Паркинсона, других недугов.

— Сибирские учёные разработали алгоритмы обработки сейсмических данных с помощью нейросетей. В чём заключается эта разработка, насколько сегодня искусственный интеллект применяется в работе учёных, приведите примеры.

— Разработка Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН позволяет автоматизировать и ускорить построение скоростной модели верхней части геологического разреза. Созданные алгоритмы апробировались на реальных данных, зарегистрированных в ходе наземных сейсморазведочных работ на нефтегазовом месторождении в Ханты-Мансийском автономном округе. В результате была успешно построена модель верхней части разреза.

Искусственный интеллект буквально с каждым днём находит всё большее применение в научных исследованиях. Прежде всего, в тех, где требуется обработка и интерпретация больших массивов данных. ИИ способен освободить учёного от рутинной работы с big data, получив от него корректно поставленную задачу на селекцию данных по определённым критериям и выявление некоторых закономерностей. Уже сегодня ИИ широко используется в биоинформатике, медицинских науках, в моделировании сложных распределённых систем (например, энергетических).

Так, совместно со специалистами Университета «Иннополис» (Республика Татарстан) сибиряки приступили к созданию «искусственного оператора» для СКИФ, способного отслеживать и поддерживать огромное количество параметров: как очень сложной картины движения элементарных частиц, так и не связанных с ним — температуры окружающей среды, вариации напряжения сети, микросейсмического фона природного и промышленного происхождения и так далее.

Видимо, самый известный прецедент использования ИИ в исследованиях — это изучение памятников письменного наследия, которые хранятся в Центре восточных рукописей и ксилографов Института монголоведения, буддологии и тибетологии СО РАН в Улан-Удэ. При поддержке специалистов НГУ и потенциала компании МТС удалось применить методы машинного обучения к чтению и переводу, в первую очередь, трактатов по тибетской медицине. Президент РАН академик Геннадий Яковлевич Красников представил этот проект президенту России Владимиру Путину в 2023 году на примере начальных 500 страниц, в настоящее время эта работа продолжается.

— Можете обозначить векторы, которые будут драйверами научного прогресса?

— Драйверами науки всегда являются новые проблемы, задачи и инструменты познания. Направления, важные для государства в среднесрочном горизонте, обозначены в Национальных проектах обеспечения технологического лидерства. Несмотря на то, что, на наш взгляд, не все перспективные темы и задачи присутствуют в нацпроектах, именно обозначенные там работы дадут быстрый эффект экономике страны.

В направлении «Новые материалы и химия» перспективными (и одновременно очень наукоёмкими) являются технологии производства сверхчистых веществ и материалов для электронной промышленности, для новой фазы развития электротехники (редкоземельные и «аккумуляторные» металлы). Это «умные» функциональные материалы и функционализирующая обработка поверхностей, что улучшает жаропрочность, твёрдость, износостойкость, эластичность и так далее. Новые абразивные материалы на основе имеющихся только в Арктической зоне Восточной Сибири импактных алмазов могут вывести Россию на лидирующие позиции по точности металлообработки и по эффективности бурения. Интересны высокоэнергетические направления, в том числе плазмохимия, плазменная металлургия.

В направлении «Средства производства и автоматизации» важнейшее научное направления — цифровые двойники (процессов, явлений и материалов) и моделирование, в том числе с применением искусственного интеллекта.

В направлении «Новые атомные и энергетические технологии» государство приоритизирует технологии для замкнутого ядерного топливного цикла и проекта «Прорыв» в атомграде Северск (Томская область), а также делает ставку на термоядерные технологии. Мы в Сибирском отделении добавляем к этому технологии повышения КПД тепловых электростанций. В долгосрочной перспективе, считаем, очень перспективное направление — петротермальная энергетика.

В области продовольственной безопасности видятся две «длинные задачи»: готовиться к адаптации сельскохозяйственных культур к климатическим изменениям (в том числе с применением генетики и других передовых инструментов селекции) и постепенно уходить от химических технологий поддержки выращивания.

В сфере сбережения здоровья видится несколько перспективных направлений. Большинство из них связано с нарастающим пониманием важности индивидуальных особенностей организма человека и с глубоким изучением микроорганизмов. Генно-клеточные технологии иммунотерапии, мРНК-терапия широкого спектра, ДНК/РНК-диагностика. Цифровое моделирование на атомном уровне ускоряет создание новых лекарственных препаратов, в том числе радиофармацевтических, новых средств доставки, материалов для имплантов. Прогрессирует тканевая инженерия и лучевая тераностика опухолевых заболеваний. Очень перспективно применение бактериофагов против антибиотикорезистентных инфекций.

По направлению экономики и цифровой трансформации надо следить за методами цифрового моделирования больших экономических систем, начиная с цифровых двойников отдельных технологий/производств и заканчивая моделями целых отраслей, государств и международных рынков. Цифровая экономика — это не экономика цифровых товаров, а экономика, управляемая цифровыми моделями.

С точки же зрения развития инструментария науки, драйверами являются: создание СКИФ — мощнейшего средства для изучения веществ, материалов, живых тканей, физических и биологических процессов; строительство в Сибири Гелиогеофизического комплекса РАН для изучения Солнца и его влияния на Землю; цифровое моделирование и суперкомпьютерные расчёты во всех научных дисциплинах...

 

Ожидается, что применение быстро «взрослеющего» искусственного интеллекта значительно изменит подходы не только к обработке данных, но и к любой работе с научным знанием, навигации по нему, поиску наиболее актуальных задач, и таким образом повлияет на методологию науки в целом.

Благодарим в организации и проведении интервью советника председателя СО РАН по информационной политике Андрея Соболевского.