Идеи на вырост

Обзор докладов на общем собрании УрО РАН
 

Пути «наук царицы»
 

   С точки зрения председателя объединенного ученого совета по математике, механике и информатике члена-корреспондента В.И. Бердышева и его коллег по отделению математических наук РАН, математика — царица и одновременно служанка всех без исключения естественных наук — в XXI веке претендует на роль лидера. Уходя в абстрактные дебри, она всегда возвращается с результатами, важными для решения научных и практических задач. Так, доказательство теории Римана о нулях дзета-функции даст точные характеристики распределения простых чисел, а это основа криптографии. Связь криптографии с теорией сложности вычислений — предмет будущих исследований математиков. Дифференциальные уравнения, которые использовал Григорий Перельман при доказательстве топологической гипотезы Ж. Пуанкаре, физики применяют в теории струн, направленной на классификацию элементарных частиц. В недалеком будущем возможен прорыв в исследовании проблемы существования, единственности и устойчивости решений уравнений Навье — Стокса, описывающих движение жидкости и газа. Теория трехмерных уравнений Навье — Стокса найдет применение в гидро- и аэродинамике. Физики «заказывают музыку» математикам в области квантовой теории поля и астрофизики, а также математического моделирования наномира. По-прежнему актуальна программа Р. Ленглендса, которая призвана объединить алгебру, геометрию и теорию чисел, и от которой зависит развитие не только самой математики, но и физики.
 

Фундаментальные исследования в области информационных технологий необходимы для обеспечения информационной безопасности, надежности и производительности программных систем, рационального использования имеющихся баз данных. Прогресс в области создания суперкомпьютеров послужит разработке принципиально новых математических моделей, например, моделей формирования наноструктур в полимерных системах, фазовых превращений в многокомпонентных растворах, электронного транспорта в наноэлектронных устройствах. Задумана настоящая революция в развитии информационно-вычислительной базы Уральского отделения РАН. Институтами математики и механики и механики сплошных сред подготовлен проект создания суперкомпьютерного центра (100 Tflop/s), центра хранения данных (100 Tbyte) и нового высокоскоростного канала передачи данных (40 Gbit/s). Если этот проект будет реализован, мы сможем обеспечить научно-образовательное сообщество Уральского региона современным инструментарием и приблизиться к мировому уровню.
 

Доклад члена-корреспондента РАН Ю.Н. Субботина был посвящен всплескам и их приложениям. Впервые «всплески» появились в самом начале прошлого века у немецкого математика А. Хаара, но активно развиваться теория всплесков начала в 1980-е годы. В Институте математики и механики в последнее время получены важные результаты в этой области, в частности построены гармонические всплески для кольца. Теория всплесков широко используется для решения прикладных задач, например для сжатия изображений в компьютерах, цифровых фотоаппаратах, сотовых телефонах, т.е. там, где нужно сначала уменьшить, сжать картинку, а затем восстановить.
 

Физика на завтра
 

Председатель объединенного ученого совета по физико-техническим наукам академик Ю.А. Изюмов посвятил доклад прогнозу событий в своей области знаний. Прежде всего он представил приоритетные направления, которые развиваются в институтах отделения. Всего их восемь: электронная структура и межэлектронные взаимодействия в системах с d- и f-элементами; магнитные структуры и транспорт в функциональных магнитных материалах; дислокационные структуры, фазовые переходы и свойства сталей, интерметаллидов, композитов и сплавов; атомно-структурные превращения в конденсированных средах при интенсивных воздействиях; физика высоких плотностей энергии и методы генерации потоков излучения, тепломассообмен, теплофизические свойства и экстремальные состояния веществ, физико-химические процессы в окружающей среде, экологическая, радиационная и техногенная безопасность, физические основы диагностики сложных систем. Далее академик Изюмов высказал общие соображения о возможностях долгосрочного прогнозирования в физике. В этом смысле наша наука, сказал Юрий Александрович, очень неоднородна. В физике высоких энергий, элементарных частиц такое прогнозирование — обычное дело. Возьмем всем известный пример — большой адронный коллайдер. Строили его десять лет, в него вложены миллиарды евро, и конечно, связанные с ним достижения были «запланированы» на годы вперед. Такое прогнозирование открытий — довольно типичный случай, и даже если открытия не происходит — это тоже достижение: все равно рождаются новые идеи. В области, в которой работает докладчик, — физике конденсированных состояний, ситуация иная. Здесь не используются столь дорогие машины, все гораздо миниатюрней, подвижней, и в прогноз очень часто вмешивается случайность. Например, двадцать лет назад были открыты высокотемпературные сверхпроводники купраты. Этого никто не ожидал, это не привело к созданию промышленных технологий, зато оказало огромное влияние на все дальнейшие исследования. Подобные неожиданности происходят периодически. Так, в феврале нынешнего года был открыт еще один совершенно новый класс высокотемпературных сверхпроводников, что вызвало огромный интерес, и в мировом научном сообществе началась настоящая исследовательская гонка. Уральские ученые, изменив планы, включились в нее практически сразу: самоорганизовались четыре рабочие группы, получены неплохие результаты. Так и нужно реагировать на быстро меняющиеся события. Наша проблема — отсутствие службы химического синтеза новых материалов в физических институтах. Если теоретическую работу мы делать можем, то конкретные исследования часто вынуждены вести на образцах коллег, заимствованных из разных стран. Такую службу надо создавать.
 

Доклад директора Института физики металлов академика В.В. Устинова, сопровождавшийся прекрасной слайд-презентацией, был посвящен наноспинтронике — очень молодому разделу науки. Если электроника — это управление транспортом электронов проводимости воздействием на их заряд электрического поля (полупроводниковая микроэлектроника начала развиваться с 1948 г., с созданием транзистора), то спинтроника — управление транспортом электронов проводимости воздействием магнитных полей на их спин (собственный механический момент количества движений элементарной частицы или атомного ядра — ред.). Так называемая металлическая спинтроника (она же — наноспинтроника, поскольку все процессы идут здесь в диапазоне «нано») начала свое развитие с 1988 г., с созданием металлических сверхрешеток с гигантским магнитосопротивлением. Двое ученых — Aльберт Ферт и Петер Грюнберг в 2007 г. удостоены за эту работу Нобелевской премии. Cтановление спинтроники идет и непосредственно в УрО РАН, в Институте физики металлов в частности. Не случайно Петер Грюнберг, побывав у уральцев в гостях, оставил очень хороший отзыв об их работе. Далее академик Устинов рассказал о механизмах управления спинами электронов, естественным инструментом которого являются ферромагнитные металлы, назвал ключевые задачи для реализации потенциала спинтроники. В области магниторезистивных материалов и устройств спинтроники — это создание планарных металлических наноструктур с технологически управляемым магнитным межслойным и внутрислойным упорядочением, обеспечивающим необходимые параметры гигантского магнитосопротивления создаваемых магниторезистивных сенсоров; создание эффективных схем управления магнитной структурой нанообъектов спин-поляризованными токами для систем обработки и хранения информации нового поколения. В области спин-инжекционных устройств — создание планарных инжекционных гетероструктур металл/полупроводник, обеспечивающих высокую степень поляризации инжектированных электронов; создание высокоэффективных спин-туннельных структур. В Институте физики металлов уже разработана технология молекулярно-лучевой эпитаксии магнитных металлических наногетероструктур, созданы прототипы новых устройств спинтроники: широкодиапазонный сенсор магнитного поля на эффекте гигантского магнитосопротивления (патент РФ); многопозиционный спиновый клапан — базовый элемент магнитных устройств обработки информации на основе многозначной логики; спиновый инжекционный мазер на электронах проводимости, управляемый магнитным полем, для миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн, недоступных известным твердотельным лазерам (патент РФ).
 

Гуманная химия
 

Согласно прогнозу председателя объединенного ученого совета по химическим наукам академика О.Н. Чупахина, революционных изменений в этой области знания в ближайшие десятилетия не предвидится. Оценивая тенденции развития химии до 2020 года с перспективой до 2030, нужно учитывать такие долгосрочные общемировые факторы, как старение населения Земли на фоне быстрого его увеличения в развивающихся странах, преодоление энергетических пределов роста за счет использования альтернативных источников энергии, а также экологические ограничения. В целом направления исследований в химических институтах УрО РАН соответствуют этим тенденциям. Успешно развивается теоретическое направление, связанное с прогнозированием и математическим моделированием структуры и свойств различных соединений, перспективных для создания новых материалов и лекарственных веществ. Материаловедческая тематика хорошо развита в УрО, а что касается нанотехнологий, то химики работали на наноуровне задолго до сегодняшнего нанобума, по сути создавая наноматериалы путем молекулярной сборки. Серьезное внимание уделяется химическим аспектам экологии и рационального природопользования. Одно из самых актуальных сегодня направлений — медицинская химия. Как уже говорилось, население нашей планеты стареет, иммунный статус человечества меняется не в лучшую сторону, поэтому необходимо создавать лекарства нового поколения, в частности на основе постгеномных технологий, т.е. понимания генетического аппарата человека, бактерий и вирусов. Достижения уральских ученых в области создания эффективных лекарственных препаратов хорошо известны.
 

Вообще химикам в XXI веке стоит следовать философии нобелевского лауреата Р. Нойори, сформулировавшему принцип «практичной элегантности». Согласно этому принципу, ученые, создавая высокоинтеллектуальные продукты, должны чувствовать ответственность перед будущими поколениями, нуждающимися в чистом воздухе, воде и почве так же, как и сегодняшние жители Земли.
 

В докладе члена-корреспондента РАН В.Л. Кожевникова были представлены перспективные разработки уральских ученых в области химии твердого тела. Для этого направления химической науки характерно широкое использование компьютерного дизайна и моделирования многокомпонентных систем и материалов. Современные расчетные методы позволяют многое узнать о сложнейших структурах, например, о нанотрубках из нитрида бора или оксида ванадия, как говорится, не выходя из-за стола. Особенно эффективным для изучения свойств материалов на атомарном уровне является сочетание расчетных подходов и инструментальных методик. В частности, именно так впервые был уточнен механизм самых начальных стадий окисления таких важных для современной техники металлов, как титан и ниобий. Для создания материалов используются многообразные методы синтеза, широкий спектр реагентов и условий проведения реакций с участием твердых фаз. В последнее время удалось показать, что многие соединения и вещества могут существовать не только в виде привычных кристаллических форм, но и приобретать совершенно необычную морфологию атомарных «трубок», «стержней», «лент», «ежей» и пр. Эти результаты имеют большое значение для развития порошковых и керамических технологий. Творческое соединение теории, экспериментальной техники и исследовательской интуиции позволяет не только продвигаться в понимании фундаментальных аспектов строения материи, но и получать вполне практические результаты. Приведем лишь некоторые примеры последних достижений уральских химиков-твердотельщиков: новые сверхпроводники, материалы фотоники, позволяющие резко увеличить число информационных каналов в оптоволоконных системах связи, новые компоненты ракетного топлива, обеспечивающие повышение стабильности процесса горения и значительное увеличение тягового импульса, препараты для лечения пародонтоза и многое другое.
 

Наступит ли век биологии?
 

По словам председателя Объединенного ученого совета по биологическим наукам академика В.Н. Большакова, прогноз развития биологии давался неоднократно, и в конце прошлого столетия наиболее распространенным было мнение, согласно которому XXI век будет веком биологии. В свое время академик С.С. Шварц опубликовал статью, где прогнозировалось развитие популяционной экологии в нашей стране и за рубежом. В чем-то Станислав Семенович оказался прав, но не во всем. Так, он полагал, что через 20 лет мы сможем сами формировать необходимые нам биоценозы и научимся нейтрализовать негативное антропогенное воздействие на природные системы. Однако и сегодня мы почти так же далеки от управления природными биоценозами, как и во времена написания той статьи.
 

На протяжении ближайших десятилетий биологи продолжат изучение эволюции биосферы, общих закономерностей организации, динамики и устойчивости живых систем, разработку теоретических основ и стратегии сохранения и восстановления биологических ресурсов. Урал — перспективная территория для исследования биологического разнообразия: казалось бы, все здесь давно изучено, однако и в наше время совершаются открытия. Так, два ранее не известных вида растений названы именами выдающихся уральских ученых. Это кизильник Мамаева и астрагал Горчаковского.
 

Особенно трудно предсказать, как будут развиваться физиологическое и медико-биологическое направления. Человек — сложная и многогранная система, требующая комплексного изучения. Именно такие подходы развиваются в институтах Уральского отделения. Ученые продолжат исследования проблем адаптации животных и человека к экологической среде, в частности к условиям Крайнего Севера. Будет внесен вклад в расшифровку молекулярно-клеточных основ жизни. Планируется дальнейшее развитие новых научных направлений: иммунофизиологии, иммунопатофизиологии и биомеханики неоднородного миокарда.
 

Доклад члена-корреспондента РАН Н.Г. Смирнова был посвящен исследованиям истории современных экосистем на Урале, представляющим далеко не только академический интерес. Построение сверхдлинных (до 10 тыс. лет) непрерывных древесных кольцевых хронологий для Северной Евразии, реконструкция изменений биоценозов, в том числе в периоды биоценотических кризисов, позволяют прогнозировать изменения наземных экосистем при различных сценариях глобального потепления. В Институте экологии растений и животных УрО РАН построена хронология изменения летних температур на Ямале более чем за 7 тыс. лет, до 5100 г. до н.э. В исследованиях эволюции экосистем Европы при переходе от плейстоцена к голоцену (24–8 тыс. лет назад) уральские ученые широко сотрудничают с европейскими коллегами — раскопки в уральских гротах и пещерах дают уникальные результаты. Оснащение современным лабораторным оборудованием позволит выйти на мировой уровень в датировании органических остатков, исследовать эволюционные процессы не только по современной, но и по ископаемой ДНК. Если же обновление приборной базы в ближайшее время не произойдет, то мы в лучшем случае станем поставщиками материала для зарубежных исследователей, по существу, придатком западной науки, а в худшем — перестанем понимать, как они получают результаты.
 

Прогрессу в геологии нужна государственная поддержка
 

От Объединенного ученого совета по наукам о Земле с докладом «Прогноз научно-технического развития в области наук о Земле» выступил председатель совета академик В.А. Коротеев.
 

По его мнению, ощутимого прогресса в этой сфере в ближайшие годы не ожидается, а двумя кардинальными задачами геологической науки остаются изучение строения литосферы и разработка теории глубинного строения планеты как основы геологических исследований. Эти два пути определяют всю совокупность частных задач в области геологии, геофизики, горных наук, геоэкологии и геоинформатики — в их приложении к специфике Уральского региона, а также каждой из этих дисциплин. Например, в геофизике многое зависит от приборной базы, и, соответственно, планируется разработка новейшей аппаратуры. Недавно заявила о себе и сейчас быстро развивается геоинформатика. Так, Институт минералогии УрО РАН участвует в создании региональной информационной системы «Природопользование Урала».
 

Основная часть доклада была посвящена вопросам разведки и добычи в нашей стране рассыпного золота. Были приведены данные о мировой добыче и использовании этого драгоценного металла (основной областью его применения остается ювелирное производство) и продемонстрирована карта золотоносных провинций на территории нашей страны. В год в России добывается 170 т золота, что составляет 6,7% мировой добычи (США добывают 10,2%). В.А. Коротеев рассказал об истории разведки и добычи колымского и уральского золота, показал динамику изменений структуры разведанных запасов. Сейчас главные надежды возлагаются на золото Северо-Востока и Сибири, на Урале новые крупные месторождения вряд ли обнаружатся, зато об открытиях прошлого рассказывает только что вышедшая в Челябинске книга С.В. Колисниченко и В.А. Попова ««Русская Бразилия» на Южном Урале: Минералы долин рек Санарки, Каменки и Кабанки».
 

Докладчик выделил направления дальнейшего развития уральской науки и инноваций на производстве. Это обновление парка оборудования для первичной переработки руд, комплексная переработка отходов производства (в этой области по совместному проекту работают сразу несколько институтов УрО РАН); переход к современным способам добычи того же золота, минералогия техногенеза, в которую уральцы уже внесли весомый вклад, и перспективы которой остаются огромными — в регионе сейчас скопилось более 9 млрд. тонн промышленных отвалов.
 

Теория — фундамент экономической практики
 

Экономические науки на Общем собрании были представлены двумя докладами. Председатель ОУС, директор института экономики УрО РАН академик А.И. Татаркин в докладе «Прогноз социально-экономического развития и экономических исследований по УрО РАН» отметил, что любой прогноз опирается на изучение развития экономики и экономической науки в мировом масштабе и, в частности, в России.
 

Важные тенденции и, следовательно, области исследования (что приложимо и к Уральскому региону) — формирование рыночных институтов и механизмов саморазвития экономики на микро-, макро- и мезоуровне, оптимизация размещения производительных сил (что требует междисциплинарных разработок для конкретных территорий, как, например, программа «Урал промышленный — Урал Полярный»); социальные индикаторы «самочувствия» человека в изменяющихся экономических условиях. На всех этих направлениях нужны новые формы реализации результатов исследований, взаимодействие институтов и вузов, интеграция с властными структурами и бизнесом.
 

А.И. Татаркин коснулся и проблем мирового экономического кризиса, заметив, что ведущие к нему негативные тенденции проанализированы экономистами гораздо раньше, чем «грянул гром». Нельзя было не заметить создание государствами резервных фондов из необеспеченных денег и «накачивание» ими потребительского рынка в ущерб вложениям в реальное производство.
 

Проблемами собственно экономической науки докладчик назвал затянувшийся процесс реформирования РАН, обернувшийся сейчас острой нехваткой молодых научных кадров, а во-вторых — требование «встать во главе инновационного процесса», тогда как по определению фундаментальная наука — база для развития инноваций и не может брать на себя всю ответственность за их судьбу.
 

Сообщение доктора физико-математических и экономических наук Е.В. Попова (ИЭ УрО РАН) «Теория эволюции экономических институтов» продемонстрировало возможности математического обеспечения экономических исследований.
 

Развитие экономические институтов, в том числе и на Урале, подразумевает различную динамику, различные уровни, различные периоды жизни — своего рода смену поколений, что нужно учитывать, планируя вложение средств в экономику. В качестве примеров Е.В. Попов кратко рассмотрел эволюцию института семьи, института внешнего вида работников предприятия и т.д. В целом экономические институты развиваются волнообразно, те есть проходят определенные жизненные циклы, что позволяет создать модель их эволюции, формулы которой и были представлены в докладе. На Верх-Исетском металлургическом заводе Институтом экономики было проведено исследование, результаты которого подтвердили математическую теорию.
 

Дальнейшая задача — оптимизировать эволюцию экономических институтов, для чего также разрабатываются конкретные математические модели — например, модель оптимизации получения прибыли, которое, в свою очередь, во многом базируется на получении информации, требует учета различных трансакционных (т.е. связанных с инфраструктурой экономики, побочными расходами) издержек. С 2000 г. институтом уже выполнены такие исследования для некоторых предприятий Урала и Сибири.
 

Особое внимание докладчик обратил на теорию и научное прогнозирование самих трансакционных издержек и их оптимизации в условиях производства и купли-продажи. Этими вопросами также занимается возглавляемый Е.В. Поповым центр экономической теории ИЭ УрО РАН, где к настоящему времени математически описана трансакционная функция, изучается также зависимость трансакционных издержек от различных формальных и неформальных составляющих существования предприятий.
 

Весомый вклад гуманитариев
 

Председатель объединенного ученого совета по гуманитарным наукам, директор Института истории и археологии академик В.В. Алексеев свой доклад «Перспективы развития гуманитарных наук» начал с констатации факта, что в этой области знаний «воз и ныне там», и пока не изменится само отношение общества к гуманитарным наукам — сложно ждать каких-либо результатов.
 

Институты гуманитарного направления Уральского отделения РАН созданы не так давно, но успехов в развитии достигли немалых. Сегодня в Отделении ведутся исследования по 10 самостоятельным наукам: археологии, этнографии, истории, библиотековедению, праву, языкознанию, литературоведению, философии, политологии и социологии.
 

Основные достижения уральских гуманитариев представлены значительным числом монографий, выпущенных за последние годы, среди которых есть и книги по итогам международных проектов и работ, осуществленных совместно с другими научными организациями, администрациями городов и территорий и т.д. Результаты исследований археологов, этнографов и историков ИИА опубликованы во многочисленных энциклопедиях, книгах, альбомах, путеводителях. Изданы, в частности, двухтомники «История Удмуртии» и «История Республики Коми», монография В.В. Алексеева и Д.В. Гаврилова «Металлургия Урала с древнейших времен до наших дней», «Щит и меч Отчизны. Оружие Урала с древнейших времен до наших дней» (Екатеринбург, 2008), 6 томов исследования «Общество и власть. Российская провинция. 1917–1985» и др. Много монографий подготовлено и филологами Екатеринбурга, Сыктывкара, Ижевска, изучающими историко-литературные системы, существующие на Урале, значителен их вклад в мировое угроведение.
 

В Институте философии и права объектом исследования стала политическая философия в глобализирующемся мире. Здесь новое направление — переход от теории к политическому прогнозированию, а также особое внимание к базовым закономерностям развития общества. Правоведы ИФиП активно принимают участие в законотворчестве в масштабах страны в целом и отдельных регионов.
 

Приоритетные направления дальнейших исследований: для историков — разработка отечественной модели модернизации в целом и в частности на Урале, использование опыта истории в современной социально-политической практике («Неправы, — подчеркнул академик Алексеев, — те, кто говорит, что история ничему не учит»); изучение явления и роли диффузии технологий, социальных институтов и культурных ценностей в развитии российского общества. В области археологии и этнографии — изучение древнейших обществ, в целом — феноменологии Северной Евразии; в литературоведении — создание академической истории литературы Урала (фундаментальный проект, требующий именно академической глубины проработки и определенных денежных вложений); в области философии и права — изучение и прогнозирование развития общественных институтов, разработка методологии общественных наук.
 

По мнению докладчика, уже сегодня из состава ИИА УрО РАН можно было бы выделить 2 новых самостоятельных института: археологии и этнографии — и истории и филологии, из ИФиП — возможно, институт, занимающийся политико-правовыми исследованиями. Кроме организационных, к проблемам гуманитарных наук в УрО РАН относится вопрос выхода на мировой уровень исследований (хотя насколько он в действительности высок — можно и поспорить, а лучше — выработать собственный стандарт). Для ИФиП и ИИА сегодня остро стоит проблема собственных помещений, в связи с этим особенно тревожит судьба археологических и этнографических коллекций ИИА УрО РАН.
 

Директор Института философии и права доктор юридических наук В.Н. Руденко озаглавил свое сообщение «Общество и власть: проблемы взаимодействия». Взаимоотношения общества и власти он назвал фундаментальной проблемой современности. Наиболее оптимальной представляется современная модель этого сосуществования в демократических государствах. Россия пока лишь на пути к истинно демократическому устройству общества — такой вывод делают ученые, в отличие от власти, которая чаще констатирует, что цель уже достигнута. Процитировав оценки нескольких видных политологов, докладчик особо отметил феномен герметизации: власть отдаляется от граждан, следовательно, нужна «разгерметизация», граждане должны принимать прямое участие в государственной деятельности и формировании органов власти. Институт философии и права ведет научную разработку конституционных моделей такого участия, например, моделей референдума. Докладчик коснулся и теории, и практического опыта референдумов в различных странах Европы и Азии, сделав вывод, что институт референдума нуждается в совершенствовании, тем не менее, Россия в нем нуждается. Следовало бы, в частности, ввести референдумы по изменению Конституции и по вопросам изменений территории государства.
 

В.Н. Руденко охарактеризовал и другие способы прямого участия граждан в принятии властных решений, в отправлении правосудия и т.д. Все они, по его мнению, требуют научной разработки и совершенствования на практике — это и станет залогом демократизации нашего общества.
 

Лауреат премии им. С.В. Вонсовского академик М.П. Рощевский и председатель УрО РАН академик В.Н. Чарушин. Фото С. Новикова.

Подготовили
А. ПОНИЗОВКИН,
Е. ПОНИЗОВКИНА,
Е. ИЗВАРИНА
Фото В. АРАШКЕВИЧА