Десять научных открытий России за десять лет

«Нужно бежать со всех ног, чтобы только оставаться на месте, а чтобы куда-то попасть, надо бежать как минимум вдвое быстрее!» — говорил Алисе Чеширский Кот в сказке Льюиса Кэрролла. Эта гениальная фраза характеризует и состояние всемирной научной гонки, которая, может быть, не всегда гласно, но ведется между странами. И Россия несется на всех парах.

Россия исторически стремилась к технологическому развитию. Так, 77% наших граждан — технооптимисты, которые верят, что наука, внедрение инноваций значительно улучшают жизнь людей. Поэтому неудивительно, что в России регулярно создают и открывают что-то новое, ведь мы бесконечно любознательны и пытливы. Порой научные открытия, сделанные российскими учеными, поражают воображение.

Сам по себе графен не является чем-то новым. Его создали почти 20 лет назад российские ученые Андрей Гейм и Константин Новоселов. Позже они получили за это открытие Нобелевскую премию. Однако именно в последние годы ученые Московского физико-технического института, больше известного как МФТИ, создали новый способ получения графена. А это не менее важно, чем его создание.

Начнем по порядку. Графен — это материал, который состоит из атомов углерода, связанных определенным образом. Это не только самый тонкий материал в мире (он тоньше листа бумаги в 300 тыс. раз!), но также и один из самых прочных. Лист графена площадью один квадратный метр и толщиной один атом выдерживает четыре килограмма веса. Графен прекрасно проводит тепло и электричество и уже сейчас применяется повсеместно. Из него создают одежду и электронику, теннисные ракетки и велосипедные шлемы. Разброс сфер, где нужен графен, огромен.

Но есть проблема: графен стоит дорого. Даже так: графен стоит баснословно дорого! Один грамм чистого вещества оценивается в 28 млрд долларов. Такая цена обусловлена невероятной сложностью его производства. По сути, графен — близкий родственник грифеля карандаша. По идее, можно этот грифель достать, прикрепить, например, к клейкой ленте и срезать с него слои до тех пор, пока не останется толщина в один атом. Один грамм графена при применении такого способа добычи появится лет через триста.

Так вот, ученые из МФТИ создали новый метод получения графена. Они «добывают» его не «снизу», а «сверху», осаждая из газовой фазы. Более бюджетное оборудование и материалы, которые используют в этом случае, приближают промышленное производство графена, что может стать прорывом в его повсеместном внедрении.

Онкозаболевания удерживают второе место в печальном рейтинге причин смерти россиян. Ежегодно в нашей стране фиксируют около 600 тыс. новых случаев недуга.

Еще десять лет назад такой диагноз звучал как приговор. Сейчас многое изменилось.
Ученые из НИИ онкологии им. Н. Н. Петрова открыли новую методику борьбы с болезнью. Ее суть заключена в активизации собственной иммунной системы человека для борьбы с раковыми клетками. Специалисты создают для каждого пациента уникальное лекарство на основе его же собственной крови. Они «обучают» кровь распознавать злокачественное образование и атаковать его, создавая настоящую антираковую вакцину.

Среди больных, находящихся в терминальной стадии болезни, отклик организма на новое лекарство показали 40%. В данном случае это огромная цифра.

Лечение новейшим препаратом занимает в среднем три года. Пока его применяют только в тех случаях, когда консервативные методы уже доказали свою неэффективность. Скорее всего, в будущем вакцину от рака начнут использовать гораздо шире.

Искусственный интеллект (ИИ) и нейронные сети плотно вошли в нашу жизнь. Нейронка, как ласково зовут эту технологию в народе, теперь может спрогнозировать урожай, распознать бота и даже узнать пол автора этого текста.

Активным обучением нейросетей занимаются ученые из МФТИ. И тут все дело в методологии. Исследовали придумали алгоритм, который автоматически корректирует скорость обучения в процессе тренировки сети. В результате более высокая точность модели достигается за короткий промежуток времени.

Классические методы обучения часто требуют постоянного контроля и корректировки со стороны специалиста. В отличие от них новый метод адаптивного обучения позволяет системе самостоятельно «понимать», когда нужно ускорить, а когда замедлить процесс, опираясь на текущую динамику ошибок.

Метод адаптивного обучения уже успешно используется в различных отраслях. В медицине с его помощью нейронка учится анализировать изображения с целью выявления патологий. В автомобильной индустрии разрабатываются системы автономного вождения, в финансовой отрасли прогнозируются рыночные тренды.

Ученые из МИФИ, Курчатовского института и Воронежского государственного университета, в свою очередь, разработали технику, обучающую нейросеть распознавать пол человека по написанному им тексту с точностью 80%. Теперь они сосредоточились на определении возраста автора. Казалось бы, неужели это важно? Любой маркетолог подтвердит: безумно важно. Разработка ученых поможет производителям находить персональный подход к каждому клиенту, анализируя его отзывы о товарах и услугах, определять, что нравится мужчинам и женщинам разного возраста. Это существенно повысит эффективность бизнеса.

Одним из самых громких научных прорывов последних десятилетий стала технология CRISPR-Cas9, позволяющая «переписывать» гены. Открыта она была зарубежными учеными, однако российские исследователи внесли значительный вклад в ее развитие, активно применяя и совершенствуя эту технологию для решения важнейших медицинских задач.

Особенно стоит выделить работу команды доктора биологических наук Светланы Смирнихиной, которая сосредоточила свои усилия на применении CRISPR для лечения муковисцидоза — наследственного заболевания, поражающего дыхательную и пищеварительную системы. Традиционно лечение от этого генетического заболевания представляло собой пожизненную поддерживающую терапию, не избавляющую от основной причины болезни. Работы команды Смирнихиной направлены на «исправление» гена CFTR, мутация в котором и является причиной муковисцидоза.

После ряда успешных экспериментов на клетках и лабораторных животных команда получила разрешение на клинические испытания на человеке. Эти исследования, возможно, станут ключом к созданию радикально нового метода лечения муковисцидоза.

Технологический прогресс, к сожалению, неизменно вызывает загрязнение окружающей среды. Прямо как в поговорке: одно лечим, другое калечим. Поэтому очистка воды от токсичных веществ — важнейшая задача современности.

Ученые из Дагестанского государственного университета и Института физики Дагестанского федерального исследовательского центра РАН при поддержке чешских коллег разработали уникальные полимерные мембраны.

Как объясняют исследователи, значительную долю отходов составляют результаты деятельности промышленных предприятий: пестициды, красители, антибиотики и так далее. Попадая в воду, они угрожают здоровью людей. Очистить воду можно с помощью фотокатализаторов. Эти соединения под воздействием света ускоряют процесс разложения органики.

Но есть проблема: частицы фотокатализатора сами по себе тоже загрязняют воду. Поэтому ученые и создали полимерные мембраны, не уступающие в эффективности фотокатализаторам, но сами по себе экологически нейтральные. В ходе опытов мембрана при обычном свете растворила почти половину присутствующих в воде органических веществ, а при воздействии ультрафиолетового излучения — почти 90% загрязнений.

Постоянный научный поиск, непрекращающиеся, несмотря ни на что, исследования, пожалуй, главная характеристика российской науки. Особо стоит отметить, что все перечисленные выше открытия не теоретические — они реальны и осязаемы, на практике меняют жизнь людей к лучшему.

Верь в Россию