В 2022 году в рамках национального проекта «Наука и университеты» Минобрнауки России продолжило государственную поддержку научных центров мирового уровня (НЦМУ), выполняющих исследования и разработки по приоритетам научно-технологического развития. Всего в 2022 году 10 центров получили 3 млрд рублей на проведение прорывных фундаментальных и поисковых исследований. Научные коллективы НЦМУ нацелены на проведение преимущественно прорывных фундаментальных и поисковых исследований, на их базе практикуются передовые подходы в области научного менеджмента.
В этом году работа центров была переориентирована на решение задач реального сектора экономики, которые стоят перед государством в условиях сложившейся геополитической обстановки. Среди множества областей, для которых ученые разрабатывают передовые решения, — топливная энергетика, агропромышленность и сельское хозяйство, медицина и авиация. Стратегически важным также остается развитие человеческого капитала для повышения устойчивости общества к глобальным вызовам. Подробнее о результатах, которые достигли научные центры мирового уровня в 2022 году, — в нашем материале.
Цифровые решения для энергетики
Проекты НЦМУ «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты» направлены на создание экологичных, энергоэффективных и в то же время экономичных технологий по прогнозированию, добыче и глубокой переработке углеводородного сырья. В 2022 году ученые разработали программное обеспечение (ПО) для реконструкции строения земной коры на основе обработки спутниковых и гибридных гравиметрических данных. Оно поможет специалистам выделять наиболее перспективные зоны для обнаружения залежей нефти и газа на слабоизученных территориях. Это касается и арктического шельфа, где потенциальные запасы нефти и газа исчисляются сотнями миллиардов тонн в нефтяном эквиваленте. ПО уже прошло тестирование на арктическом шельфе и шельфе Сахалина, а также на континенте — в Волго-Уральском регионе и в Западной Сибири на известных месторождениях. По словам ученых, проведение оптимизации разработки месторождения, которое эксплуатировалось в течение продолжительного времени, требует обработки большого количества информации и занимает у специалистов много времени.
Еще одной технологичной разработкой ученых, которая позволит автоматизировать нефтедобычу и повысить ее эффективность, стал программный комплекс (ПК) «Res Neuro». С его помощью можно локализовать остаточные запасы нефти на месторождении и на основе современных нейросетевых алгоритмов подобрать наиболее подходящие геолого-технические мероприятии для конкретных условий. Сегодня разработанный ПК тестируется на Ромашкинском месторождении, насчитывающем порядка четырех тысяч скважин. Отечественный программный комплекс «Res Neuro» способен значительно оптимизировать конкретные бизнес-процессы, снизив в них долю ручного труда на 80 %. «Наш ПК позволяет повысить эффективность добычи на старых месторождениях, которые находятся на так называемой поздней стадии разработки, и реально из залежей добывают жидкость, в которой нефти 5–10 % в лучшем случае. В этих месторождениях современные технологии позволяют добывать не более 40–50 %», — подчеркнул Владислав Судаков, старший научный сотрудник НЦМУ, заместитель директора по инновационной деятельности Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского (Приволжского) федерального университета.
Повысить эффективность нефтедобычи также поможет «Геоиндикатор», уникальная разработка ученых в области геохимического мониторинга, которая не имеет аналогов в мире. Использование автоматизированной системы позволяет увеличить количество исследований скважин, которые выступают кандидатами на дальнейшую разработку. «Геоиндикатор» диагностирует больше проблемных месторождений и выдает рекомендации, что в свою очередь снижает стоимость добычи более чем на 30–40 %. «Разработанная технология в целом характеризуется доступностью и простотой реализации на любом специализированном предприятии с использованием стандартного оборудования, известных мировых материалов и технологий. Геоиндикатор уже успешно зарекомендовал себя в ПАО «Татнефть», ПАО «Роснефть» и малых нефтяных компаниях Республики Татарстан», — добавил Владислав Судаков.
Научные коллективы НЦМУ «Передовые цифровые технологии» тоже разрабатывают цифровые решения для приоритетных отраслей промышленности, в том числе для топливной энергетики. В 2022 году разработана математическая модель, которая позволяет оптимизировать процесс эксплуатации скважин. В процессе добычи нефти и газа нефтяной пласт может разрушаться, а снижение добычи, как наиболее распространенный метод борьбы с этой проблемой, ведет к уменьшению эффективности месторождения. «Разработанная нами математическая модель позволяет проводить анализ работы скважины в слабоцементированных пластах. В результате оптимизации определяются параметры, помогающие минимизировать риски осложнений и максимизировать добычу», — рассказал Антон Кривцов, заведующий лабораторией моделирования производственных технологий и процессов НЦМУ Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.
Исследования в области сверхзвука для создания самолетов нового поколения
НЦМУ «Сверхзвук» проводит исследования в области сверхзвукового полета для достижения конкурентоспособности России на мировом уровне. В 2022 году российские ученые создали концепцию сверхзвукового пассажирского самолета, на основе которой станет возможным производить воздушный транспорт нового поколения.Для обеспечения кибербезопасности бортового оборудования и систем сверхзвукового пассажирского самолета научный коллектив усовершенствовал методы защиты информации. Также ученые модернизировали аэроакустическую установку, которая позволяет исследовать процессы шумообразования при полете. Полученные данные необходимы для разработки методов по снижению уровня аэродинамического шума.
«Наш консорциум уникален по многим показателям. Мы собрали целое созвездие именитых научных коллективов. Эти специалисты формируют фундаментальные знания и разрабатывают новые технологии, которые позволят подойти к созданию эффективной сверхзвуковой авиации второго поколения. Сделать ее доступной, экономичной с точки зрения ресурсов и в то же время экологичной», —подчеркнул Кирилл Сыпало, руководитель НЦМУ «Сверхзвук».
Использование потенциала фотоники для повышения точности измерений в области медицины
Ученые, ведущие исследования в области фотоники, работают с оптическими сигналами, создавая на их базе устройства различного назначения: от датчиков с высокой чувствительностью до приборов, которые используют в терапии раковых заболеваний. Деятельность НЦМУ «Центр фотоники» направлена на увеличение доли продукции и услуг российских организаций на мировом рынке фотоники и обеспечение технологической безопасности России в этой сфере.
В 2022 году исследователи разработали новый метод контроля эффективности фотодинамической терапии раковых заболеваний. С его помощью врачи смогут минимизировать термическое повреждение тканей, оптимизируя глубину воздействия лазера. Ученые уже провели клинические исследования в Сеченовском университете. Новый метод основан на комплексном анализе пространственных и спектральных данных. «Исследование включало 107 пациентов. Разработано специальное ПО, которое учитывает оптические коэффициенты облучаемой ткани и геометрические и энергетические параметры лазерного облучения. Анализ эффективности оценивается по уменьшению интенсивности флуоресценции в облучаемых зонах», — рассказал Виктор Лощенов, заведующий лабораторией лазерной биоспектроскопии Института общей физики имени А. М. Прохорова РАН.
Эффективные агротехнологии для обеспечения продовольственной безопасности страны
Исследования и разработки ученых НЦМУ «Агротехнологии будущего» способствуют переходу страны к высокопродуктивному и экологически чистому агрохозяйству. Минобрнауки России выступает ответственным исполнителем Доктрины продовольственной безопасности в части обеспечения страны семенами высших репродукций отечественной селекции. Поддержание стабильного роста производства сельскохозяйственной продукции также является ключевой задачей федеральной научно-технической программы развития сельского хозяйства на 2017–2030 гг.
Обеспечить продовольственную безопасность страны помогут разработанные учеными НЦМУ «Агротехнологии будущего» технологии получения биологически активных азотных, фосфорных и комплексных минеральных удобрений. Они повышают урожай зерна яровой пшеницы более чем в два раза. «Биомодифицированные удобрения для использования в сельском хозяйстве — направление, которое сравнительно недавно начало развиваться в нашей стране и за рубежом. Их использование позволяет растениям более эффективно усваивать макро- и микроэлементы из самого удобрения и из почвы, фиксировать азот воздуха (при использовании в составе БМУ азотфиксирующих видов), повышать устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды. Все это приводит, как показали наши исследования, к увеличению урожайности растений и улучшению качества продукции: содержания белка, крахмала, жиров)», — рассказала Елена Андреева, участница научного проекта, старший преподаватель кафедры генетики и биотехнологии Санкт-Петербургского государственного университета.
Также в 2022 году научные коллективы НЦМУ начали активную работу по линии импортозамещения: впервые в России были созданы линии капустных культур (Brassica). За счет собственной генетической платформы производства гибридных семян повышается конкурентоспособность страны в их селекции.
Российские ученые разработали программное обеспечение (ПО) для мелиоративной отрасли. В его основе — обширная база данных, объединяющая многолетние сведения о площадях и структуре сельхозугодий, состоянии земель и техническом уровне мелиоративных систем по всей стране. Новое ПО повысит эффективность управления фондом мелиорируемых земель на федеральном и региональном уровне. «Оно позволит более точно выявить общие тенденции, проблемные земли, определить наиболее актуальные направления мелиоративных мероприятий. Пользователями базы данных могут быть работники системы управления, специалисты мелиоративных организаций, научно-технические работники, аспиранты и учащиеся вузов», — пояснил Дмитрий Бенин, руководитель проекта, исполняющий обязанности директора Института мелиорации, водного хозяйства и строительства имени А. Н. Костякова Российского государственного аграрного университета — МСХА имени К. А. Тимирязева.
Междисциплинарный подход для ответа на глобальные социальные вызовы
Работа НЦМУ «Центр междисциплинарных исследований человеческого потенциала» направлена на решение актуальных проблем в области формирования и развития человеческого потенциала. Так, экономисты НЦМУ разработали методологию оценки вклада человеческого капитала в экономический рост страны. При анализе учитываются такие критерии как образование, пол, возраст работника, а также размер заработной платы, формируемый на конкурентном рынке труда. «Используемый нами показатель ориентируется на то, как группу работников, обладающих определенными характеристиками, оценивает рынок. В этом смысле практическая польза от нашей работы — получение наглядной картины: в каких отраслях работники с каким уровнем образования и какого возраста дают большую отдачу, а в каких — меньшую, какие отрасли наиболее чувствительны к этим характеристикам работников», — рассказал Илья Воскобойников, руководитель проекта, директор центра исследований производительности НИУ ВШЭ.
Также исследователи НЦМУ в 2022 году сформировали базу данных факторов производства, выпуска и производительности российской экономики за период 1991–2021 гг. Собранные данные будут использоваться для сопоставления показателей темпов роста экономики России с другими странами.
Одним из актуальных социальных вызов остается интеграция коренных народов в национальную культуру. Российские ученые выявили механизмы перехода этнокультурного опыта народов Севера в современную городскую среду. В индустриальном контексте особую актуальность приобретает социальная идентичность (принадлежность к определенной социальной или профессиональной группе), а этническая отходит на второй план. «Другими словами, чтобы стать активными участниками “осваивающей” экономики, представители коренных народов Севера оказываются вынуждены выбирать между этим сценарием и сохранением культуры своего народа, и выбор практически всегда делается в пользу первого варианта», — пояснил Андриан Валахов, руководитель проекта, научный сотрудник научно-учебной лаборатории социогуманитарных исследований Севера и Арктики НИУ ВШЭ. Данные исследования показывают, что обществу еще только предстоит выработать модель совместной жизни в Арктике, при которой смогут сохраняться и коренные культуры, и языки региона, и темпы экономического развития.
Интервью, проведенные в ходе полевой работы в Карелии и в Финляндии, а также архивные материалы позволили исследователям провести сравнительный анализ традиции рунопения у карелов и финнов. «Тематически исследование объединило три направления: изучение наследия, исследование этнической идентичности, рассмотрение политики памяти через фольклор», — рассказала Елена Пивнева, член рабочей группы НЦМУ, ведущий научный сотрудник Института этнологии и антропологии РАН.
