![](https://static.tildacdn.com/tild6436-6338-4430-b663-366361666662/smMagnet_door1.jpg)
ТЕМА НОМЕРА / #9_2021
Мегасайенс и вузы: прямая речь
Фото: zs74.ru, zsnso.ru, rus.team, sfedu.ru, misis.ru, wiki.tpu.ru, tsu.ru, news.itmo.ru
В 2021 году была запущена государственная программа поддержки вузов «Приоритет‑2030», в центре которой — связь университетов с экономикой и социальной сферой страны. Этим «Приоритет‑2030» принципиально отличается от предшественницы — "Проекта 5−100″, целью которого было усиление влияния российского высшего образования в мире. Именно нацеленность на международное сотрудничество побудила многие вузы включаться в мегасайенс-проекты и писать научные статьи вместе с зарубежными коллегами. «Атомный эксперт» узнал у руководителей ведущих вузов России, какую пользу получают вузы от участия в проектах «большой науки» и планируют ли они в ближайшем будущем расширять это направление.
Южно-Уральский государственный университет
![](https://static.tildacdn.com/tild6139-3161-4633-b037-356134333961/shestakov.jpg)
![](https://static.tildacdn.com/tild6139-3161-4633-b037-356134333961/-/empty/shestakov.jpg)
«Новые перспективные материалы» — один из наших стратегических проектов, заявленных в программе «Приоритет‑2030». Создание перспективных материалов для машиностроения, самодиагностирующихся сенсоров и композитных материалов — это ниша, которую ЮУрГУ может занять. Конечно, такие проекты невозможно реализовать в одиночку. Поэтому мы создали консорциум с Курчатовским институтом, имеющим уникальное оборудование, в частности, Курчатовский комплекс синхротронно-нейтронных исследований (ККСНИ).
ККСНИ позволит проводить фундаментальные и прикладные исследования структуры материи, разрабатывать новые технологии синтеза и диагностики наноструктурированных и гибридных материалов, синтезировать материалы с новыми кристаллическими и магнитными свойствами. Мы планируем исследовать структуру композитных материалов с эффектом псевдопластичности, применяя методы машинного зрения и искусственного интеллекта для анализа данных, получаемых на синхротроне. Кроме того, хотим существенно нарастить компетенции и получить результаты в области самодиагностирующихся и самокалибрующихся датчиков.
Синхротронная установка Курчатовского института позволит точнее определять положение замещаемых атомов в структуре материала, зависимость их свойств от этого положения, а также регулировать свойства новых материалов при детальном анализе структуры кристаллической решетки.
Одно из ключевых преимуществ участия университета в мегасайенс-проектах — это развитие компетенций наших ученых. Серьезных результатов можно добиться только сообща. Поэтому все больше проектов реализуется в консорциуме силами университетов и научных организаций России и всего мира. Проекты мегасайенс позволят обогатить наши знания об атомных ядрах, новых наноматериалах, генной инженерии, а также в области квантовой физики.
Могу сказать, что самые плодотворные годы в моей научной карьере — это время реализации крупных проектов в масштабах страны. Так, в 1980‑х годах мы создавали наземный комплекс испытания и отработки системы управления многоразового космического корабля «БУРАН». Работу выполняла научно-исследовательская лаборатория нашего университета. Только имея такой опыт, можно расти профессионально. Сейчас мы возвращаемся к подобному опыту и стараемся участвовать в масштабных проектах всероссийского и международного уровней.
Сегодня один из наиболее перспективных проектов класса мегасайенс, по моему мнению, — установка Курчатовского института «Источник специализированный синхротронного изучения четвертого поколения» (ИССИ‑4). Благодаря ей можно получить принципиально новые результаты в области нанотехнологий.
Я думаю, что мегасайенс-проекты далекой перспективы будут совместно финансироваться университетами, научными организациями и компаниями, работающими на глобальном рынке, из многих стран. Реализация таких проектов позволит создать принципиально новые технологии.
Новосибирский государственный университет
![](https://static.tildacdn.com/tild6165-3765-4461-a131-386237656665/fedorchuk_mihail_pet.jpg)
![](https://static.tildacdn.com/tild6165-3765-4461-a131-386237656665/-/empty/fedorchuk_mihail_pet.jpg)
Традиционно Новосибирский государственный университет участвует во многих международных коллаборациях, работающих на установках класса мегасайенс, прежде всего — по физике элементарных частиц и астрофизике.
Сегодня у НГУ 19 таких проектов. Для взаимодействия у нас есть огромный потенциал, связанный, прежде всего, с нашими образовательными программами, организованными по принципу «образование через исследования». В значительной мере этот принцип осуществляется благодаря тесному партнерству с исследовательскими организациями, прежде всего — Институтом ядерной физики СО РАН.
Что касается разработки новых мегасайенс-проектов, НГУ участвует в реализации проекта Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов». Недавно университет подписал соглашение с ЦКП «СКИФ» и Институтом вычислительной математики и математической геофизики СО РАН о создании для СКИФа центра обработки данных. Еще один проект, находящийся в стадии разработки и крайне важный для развития науки в восточной части страны, — создание суперкомпьютерного центра «Лаврентьев».
Работа на передовых мегасайенс-установках — это возможность участвовать в проектах на переднем крае науки, получать экспериментальные данные качества, необходимого для современных фронтирных исследований.
В глобальном контексте необходимо двигаться в сторону строительства более мощных коллайдеров, исследований фундаментальных свойств материи. А установки такого типа невозможно построить без международных коллабораций. Если говорить о развитии российского поля исследований, основное направление развития мегасайенс — все, что связано с синхротронным излучением. Например, ожидается, что на СКИФе, источнике синхротронного излучения поколения IV+, будет получен ряд фундаментальных результатов, которые обогатят мировую науку и продвинут ее вперед.
Южный Федеральный университет
![](https://static.tildacdn.com/tild6137-6139-4562-a337-663536306465/Shevchenko.jpg)
![](https://static.tildacdn.com/tild6137-6139-4562-a337-663536306465/-/empty/Shevchenko.jpg)
ЮФУ нацелен на получение научных результатов мирового уровня, в том числе в области новых материалов для низкоуглеродной энергетики будущего. Расширение научных связей, взаимодействие с ведущими мировыми и российскими центрами установок мегакласса позволяют ученым ЮФУ использовать самые современные источники синхротронного излучения для решения задач анализа фундаментальных закономерностей влияния структуры на свойства материалов.
Использование методов искусственного интеллекта и машинного обучения в этой области позволяет получать уникальные, практически значимые результаты и преодолевать ключевые технологические барьеры.
![](https://static.tildacdn.com/tild3039-3831-4230-b136-373832643735/Soldatov.jpg)
![](https://static.tildacdn.com/tild3039-3831-4230-b136-373832643735/-/empty/Soldatov.jpg)
ЮФУ тесно сотрудничает с Европейским центром синхротронных исследований (ESRF) — ведущей европейской исследовательской инфраструктурой мегакласса в области фотонных наук. Центр подвел итоги работы и определил наиболее успешные проекты, выполненные в 2020 году. В сборник ESRF Highlights 2020 вошли исследования, выполненные сотрудниками и аспирантами Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ в сотрудничестве с зарубежными партнерами.
Создание в России передовой инфраструктуры для научных исследований и разработок, согласно Федеральной научно-технической программе развития синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры на 2019−2027 годы, будет включать открытие и развитие сети уникальных научных установок класса мегасайенс, в том числе на территории России. Поэтому опыт эффективных исследований мирового уровня на подобных установках, накопленный мной и моими коллегами из ЮФУ, будет, несомненно, востребован в самое ближайшее время. Кроме того, коллектив ученых нашего университета разработал методику суперкомпьютерного анализа больших данных, получаемых в ходе экспериментов на установках мегасайенс — источниках синхротронного излучения. Это позволяет с высокой точностью наблюдать изменения структуры материалов (в том числе золота) в ходе реальных технологических процессов.
На протяжении многих лет ЮФУ и НИЦ «Курчатовский институт» эффективно сотрудничают по ряду направлений.
В 2020 году было подписано соглашение о создании Зеркальной лаборатории в области синтеза и диагностики перспективных материалов, численного моделирования, а также разработки специализированного оборудования для научных исследований на объектах НИЦ «Курчатовский институт» и ЮФУ. Сотрудники ЮФУ разработали цифровой двойник станции синхротронного центра НИЦ «Курчатовский институт» с применением технологий виртуальной реальности. Двойник будет использоваться как для тренировки новых пользователей синхротронного центра, так и в образовательной деятельности участников Национальной научно-образовательный ассоциации «Исследовательские установки мега-класса».
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
![](https://static.tildacdn.com/tild6361-3435-4437-a433-623831343636/Chernikova.jpg)
![](https://static.tildacdn.com/tild6361-3435-4437-a433-623831343636/-/empty/Chernikova.jpg)
В 2021 году НИТУ «МИСиС» вошел в число победителей конкурса программы «Приоритет‑2030» по направлению «Исследовательское лидерство». Одно из приоритетных научно-образовательных направлений «МИСиС» — участие в проектах уровня мегасайенс, которое будет расширяться.
Ученые НИТУ «МИСиС» уже имеют опыт работы с синхротронными и нейтронными источниками в России (в Курчатовском институте и Объединенном институте ядерных исследований) и в мире (в европейском центре синхротронного излучения ESRF и немецком научно-исследовательском центре DESY). Задача университета — предоставить нашим научным коллективам современные методики синхротронных и нейтронных исследований, позволяющие проводить эксперименты, обрабатывать данные для получения знаний о поведении материалов и протекании процессов на многих размерных и структурных уровнях. Строительство и ввод в эксплуатацию новых установок класса мегасайенс в России создают возможности для решения всего спектра научных задач.
Участие НИТУ «МИСиС» в разработке инженерных решений для проектов мегасайенс ориентировано прежде всего на взаимодействие с Европейской организацией по ядерным исследованиям (CERN). С 2014 года вуз активно сотрудничает с международными исследовательскими центрами, реализующими проекты по созданию и развитию исследовательских инфраструктур класса мегасайенс. Сегодня университет является членом трех международных коллабораций CERN: LHCb, SND@LHC и SHiP, выступая в качестве эксперта по сверхпроводящим магнитам, по технологиям обработки различных видов сплавов на основе вольфрама, свинца и сталей, а также по разработке новых сцинтилляционных материалов на основе перовскитов. В рамках эксперимента SHiP на ускорителе SPS НИТУ «МИСиС» принимал участие в проектировании и внедрении инженерных решений для изготовления мишени и элементов магнитов, на базе вуза была проведена значительная часть расчетов и испытаний. Продолжением этой работы стало создание в университете научного «Центра инфраструктурного взаимодействия и партнерства MegaScience», который возглавил лидер эксперимента, всемирно известный ученый, специалист в области физики элементарных частиц, доктор физико-математических наук, профессор Андрей Голутвин.
В планах университета — расширять разработку инженерных решений для оборудования для экспериментов на выведенных пучках, включая разработку крупномасштабного магнитного фильтра мюонов высокой энергии на основе тонколистовой электротехнической стали. Совместно с коллегами из ведущих научно-исследовательских центров России мы обсуждаем возможное применение разрабатываемых учеными университета технологий в экспериментах на коллайдере NICA ОИЯИ и чарм-тау фабрики Института ядерной физики Сибирского отделения (СО) РАН.
В рамках очередного отбора предложений на Европейский рентгеновский лазер на свободных электронах (XFEL) были отобраны два проекта ученых НИТУ «МИСиС». Это огромное достижение и свидетельство высокой квалификации наших исследователей.
Кроме того, мы передаем опыт проведения исследований на установках класса мегасайенс нашим студентам на лекциях, практических и лабораторных занятиях. Это формирует критическую массу исследователей, знающих об уникальных возможностях центров мегасайенс, заинтересованных в их использовании для решения поставленных задач и способных подготовить заявки для получения доступа к ним.
В 2021 году НИТУ «МИСиС» провел цикл онлайн-лекций по исследованию материалов с помощью лазера на свободных электронах с участием ведущих мировых ученых-физиков — руководителей станций и научных групп XFEL под руководством директора Европейского XFEL, профессора Фрайбергской горной академии Сергея Молодцова.
Университет планирует и в дальнейшем реализовывать совместные образовательные проекты с зарубежными вузами. В 2019 году одна из таких программ обучения была подготовлена в сотрудничестве с Фрайбергской горной академией, однако из-за распространения коронавируса мы были вынуждены отложить ее запуск. В следующем году мы намерены вернуться к этой задаче.
В 2018 году в университете была запущена совместная с CERN междисциплинарная образовательная программа «Новые технологии для поиска новых физических эффектов» на стыке физики высоких энергий, материаловедения и наук о данных. Ее цель — подготовить специалистов, способных разработать материалы и технические решения для поиска новых физических эффектов в экспериментах CERN. К проекту присоединились академические партнеры вуза: университет Цюриха, университет Неаполя, Федеральная политехническая школа Лозанны, Имперский колледж Лондона и др.
НИТУ «МИСиС» проводит для студентов экскурсии и практики в Курчатовском институте. Самые активные получают возможность реализовывать проекты уровня мегасайенс совместно с ведущими учеными университета.
Участие в проектах мегасайенс способствует развитию и укреплению связей ученых университета с международным академическим сообществом. Это дает нам возможность приглашать ученых с мировым именем для совместных исследований и подготовки специалистов, что позволяет нашим студентам и аспирантам получать знания и компетенции на уровне ведущих исследовательских и инженерных центров и лучших университетов мира.
Томский политехнический университет
![](https://static.tildacdn.com/tild3537-6561-4539-b730-373832646339/_.jpg)
![](https://static.tildacdn.com/tild3537-6561-4539-b730-373832646339/-/empty/_.jpg)
Один из флагманских проектов, который намерен реализовать Томский политех при поддержке программы «Приоритет‑2030», посвящен решениям для энергетики будущего. Большой блок работ и исследований будет сконцентрирован на ядерной и термоядерной энергетике. И здесь ТПУ намерен расширить свое участие в проектах уровня мегасайенс. Речь идет и о международном проекте по созданию термоядерного реактора ITER, и о проектах, реализуемых в России, в частности в Курчатовском институте.
В интересах ITER специалисты Томского политеха уже работают над рядом разработок и технологий в области неразрушающего контроля. Например, по заказу НИИЭФА им. Д. В. Ефремова томские политехники разработали для контроля качества элементов этого термоядерного реактора самый большой в России роботизированный ультразвуковой томограф. В дальнейшем ТПУ планирует расширить участие в проекте как по тематике неразрушающего контроля, так и в области автоматизации, систем управления и контроля.
Также мы планируем наращивать свое участие в международных исследованиях в области фундаментальной физики. Здесь в первую очередь речь идет о СERN, где ученые и инженеры ТПУ работают с 2016 года. Они задействованы в нескольких коллаборациях, их работа оценивается как эффективная. Необходимо шире вовлекать в работы по задачам CERN студентов, причем не только нашего университета, но и других вузов Томска. Мы рассматриваем это как один из подходов к формированию инженеров и исследователей мирового уровня.
Отмечу еще один важный проект. На территории Томской области реализуется инновационный мегапроект ГК «Росатом» — «Прорыв». ТПУ участвует в нем по различным направлениям НИОКР и в сфере подготовки кадров.
Новые научные результаты, рост публикационной активности, расширение сети контактов, престиж — всё это очевидные результаты приобщения университета к проектам уровня мегасайенс. Но это еще и новая культура, новые форматы кооперации и модели взаимодействия, необходимые для повышения эффективности нашей работы.
Мегасайенс-проекты, сложные, глобальные, наглядно продемонстрировали: есть задачи, которые не решаются иерархическим способом. Ни один научный коллектив, ни одна организация, ни одна страна в одиночку просто не могут, например, построить термоядерный реактор уровня ITER. Поэтому в таких проектах нет и не может быть главных, нет тех, кому единолично принадлежат результаты и новые знания.
Такие проекты повлекли коренной перелом в культуре научного взаимодействия. Они заставляют ученых, объединенных общими идеями и целями, искать эффективные механизмы равноправного общения.
Томский государственный университет
![](https://static.tildacdn.com/tild3663-6462-4632-a239-666564613330/rektor.jpg)
![](https://static.tildacdn.com/tild3663-6462-4632-a239-666564613330/-/empty/rektor.jpg)
Сейчас в Томском госуниверситете реализуются четыре мегагранта в кооперации с зарубежными коллегами. По двум из них — в области биомедицины — работы начались только в этом году. Эти проекты направлены на создание принципиально нового, неинвазивного подхода к диагностике вирусных и бактериальных инфекций и создание интерфейса «имплантат-биоткань» для восстановительной хирургии.
ТГУ всегда на фронтире новых трендов и в образовании, и в науке, и во взаимодействии с партнерами. В рамках «Приоритета‑2030» мы поставили перед собой амбициозную задачу — стать университетом прорыва, вузом, который уже живет в будущем, пока все это будущее создают; и мы понимаем, что в современном мире большие проекты можно реализовывать только в кооперации. Мегагранты — эффективный инструмент для взаимодействия ученых из разных стран. Наука сейчас не имеет границ.
Национальный исследовательский университет ИТМО
![](https://static.tildacdn.com/tild6631-3966-4230-b964-663737386234/Slobozanyuk.jpg)
![](https://static.tildacdn.com/tild6631-3966-4230-b964-663737386234/-/empty/Slobozanyuk.jpg)
Наш университет, несомненно, планирует усиливать свое присутствие в проектах уровня мегасайенс. ИТМО заинтересован в проведении исследований на таких установках класса мегасайенс, как реактор ПИК в ПИЯФ, синхротрон СКИФ в Новосибирске, коллайдер NICA в Дубне. Недавно мы начали развивать направление физики частиц, атомной и ядерной физики и планируем активно подключаться к передовым исследованиям на данных установках, предлагать свои проекты.
Одними из самых значительных событий 2021 года стали запуск и получение первых результатов мегасайенс-проекта партнеров Университета ИТМО в области медицинской диагностики — центра «Нейроспин» и Комиссии по атомной энергетике Франции — магнитно-резонансного томографа ISEULT, позволяющего проводить сканирование человека в магнитном поле 11,7 тесла. Это один из проектов, в котором Университет ИТМО планирует принимать участие как давний партнер центра «Нейроспин». Кроме того, мы продолжим исследования на базе European XFEL — международного проекта по созданию самого крупного в мире рентгеновского лазера на свободных электронах, предназначенного для решения огромного количества задач в области фундаментальной и прикладной науки, а также медицины и передовых технологий.
Участвуя в подобных мегасайенс-проектах, наши сотрудники расширяют сферу использования разрабатываемых новых материалов с необычными оптическими свойствами, в том числе в физике высоких энергий. Например, сейчас изучаются возможности применения наших разработок в экспериментах по регистрации очень слабо взаимодействующих с веществом частиц, таких как нейтрино и аксионы.
Будущие установки мегасайенс представляются нам не только огромными и очень дорогими машинами, но и относительно небольшими, недорогими установками, связанными с использованием новых технологических решений. В первую очередь участие в мегасайенс-проектах позволяет совершить прыжок в развитии соответствующей области научных исследований. Степень влияния проекта на развитие научного направления можно оценить благодаря появлению принципиально новых знаний, увеличению количества высокорейтинговых публикаций, а также появлению смежных направлений исследований — такие результаты согласуются со стратегией развития Университета ИТМО.