От ИИ до «зеленой» химии: ведущие ученые рассказали о ключевых научных направлениях в стране

В преддверии Дня российской науки в пресс-центре ТАСС прошла большая пресс-конференция ведущих ученых страны — членов экспертных советов Российского научного фонда (РНФ). Темой экспертного разговора стали ключевые тренды и передовые отечественные исследования в области искусственного интеллекта, фотоники, зеленой химии, медицины, биотехнологии питания и общественных наук.

Об основных трендах в развитии искусственного интеллекта (ИИ) и фотоники рассказал директор Института системного программирования РАН Арутюн Ишханович Аветисян. В экспертном совете РНФ по региональным конкурсам он координирует секции математики, информатики и науки о системах. По словам ученого, сегодня в стране определены пять основных направлений развития технологии ИИ, которые были утверждены на совместных стратегических сессиях правительством РФ и научным сообществом. Это алгоритмы машинного обучения, фундаментальные генеративные модели, доверие и безопасность, агентные и мультиагентные системы, создание и развитие элементов сильного ИИ.

«Это мировые тренды. И, по сути, гранты в РНФ в этой области полностью отражают эти направления. Важно, что ИИ — это технология, которая формально относится к разделу математических наук, но свое главное применение находит в других отраслях. По моей оценке, чуть ли не половина прикладных исследований связана с медициной. Например, в нашем институте мы разработали технологию интеллектуального анализа записей ЭКГ, которая уже получила регистрационное удостоверение», — рассказал А.И. Аветисян.

Эксперт также отметил важность для страны наряду с закрытыми моделями создавать модели ИИ с открытым исходным кодом, к работе с которыми можно привлечь самый широкий круг исследователей из разных областей науки. Это позволит быстро, эффективно и контролируемо собирать воедино самые лучшие разработки.

«Пытаться сделать свою закрытую модель, которая будет конкурировать с лучшими аналогами, это, наверное, не самый правильный подход. Нужно быть открытыми. Россия является великой научной державой. В 2023 г. мы отмечали 75-летие отечественного IT — в 1948 г. был получен первый патент на архитектуру цифровой ЭВМ. То есть мы являемся стратегически важной для всех страной и спокойно должны работать со всем миром в открытом режиме», — подчеркнул А.И. Аветисян.

Мысль о большой роли ИИ в развитии медицинских технологий подтвердил другой участник пресс-конференции — заместитель генерального директора ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России по науке, координатор секции фундаментальных исследований для медицины экспертного совета РНФ по научным проектам Борис Яковлевич Алексеев. По его словам, ИИ позволяет значительно улучшить диагностику и выбор лечения у больных самыми разными заболеваниями. Сегодня врач имеет дело с огромным объемом данных, с которыми бывает не так легко справиться.

«Мне как онкологу легче пояснить на примере онкологии. Сегодня мы все больше и больше используем персонифицированные подходы к диагностике и лечению, которые основаны на анализе мутации генов, различных маркеров, белков, метаболитов. Это огромный массив данных, и сегодня без помощи искусственного интеллекта просто невозможно ориентироваться в этом потоке», — рассказал Б.Я. Алексеев.

Еще одним важным направлением в развитии медицины Б.Я. Яковлев назвал иммунотерапию, которая, на его взгляд, выступает наиболее прорывным и эффективным методом лечения. В отличие от традиционных методов лекарственной терапии, которые в онкологии использовались много лет, иммунотерапия основана на активации собственного иммунитета у каждого пациента.

«Есть собственный иммунитет, в том числе против опухоли, если мы говорим об онкологии. Но, к сожалению, в процессе развития заболевания злокачественная опухоль способна этот иммунитет подавлять. И методы иммунотерапии, которые сегодня уже широко распространены  в клинической практике (это так называемые ингибиторы контрольных точек иммунитета), позволяют разблокировать собственную иммунную систему для того, чтобы она эффективно подавляла злокачественные клетки и эффективно боролась с опухолевым процессом. И эти методы терапии привели к таким результатам, которые мы 10 лет назад представить себе не могли. И больные на четвертой стадии рака живут десятки лет», — рассказал эксперт.

Другая актуальная проблема — это борьба с аутоиммунными заболеваниями, которые возникают из-за того, что иммунная система человека начинает атаковать собственные здоровые ткани, вызывая их повреждения.

«Есть интересный проект, поддержанный РНФ, который разрабатывают в Институте биомедицинской химии им. В.Н. Ореховича. Он направлен на поиск возможностей иммуносупрессии, то есть подавления иммунитета у больных рассеянным склерозом. Это тяжелое иммунное заболевание, которое сейчас распространено. И авторы проекта предполагают создать клеточный продукт на основе Т-регуляторных клеток, который будет способен подавлять иммунную систему и эффективно лечить больных с этой тяжелой патологией», —  рассказал Б.Я. Яковлев.

Об основных трендах в развитии химии рассказала главный научный сотрудник Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, председатель экспертного совета РНФ по конкурсам инициативных проектов академик Юлия Германовна Горбунова.

«Химия, как и искусственный интеллект, это сквозная наука. И если мы говорим о недавнем указе президента РФ о приоритетных направлениях научно-технологического развития, то химия занимает одно из главных мест и выступает в роли сквозной науки в новой энергетике,   медицине,  сельском хозяйстве, приборостроении, авиастроении, то есть в очень многих отраслях нашей жизни. И поэтому в этом году стартует национальный проект ”Новые материалы и химия”. Для России, которая обладает уникальными запасами природных ресурсов, это ключевая наука, поскольку без нее невозможно создание технологий обогащения и переработки сырья, получения из них новых продуктов и материалов», — отметила Ю.Г. Горбунова.

По оценке Ю.Г. Горбуновой, одна из самых перспективных задач для химиков на ближайшее десятилетие — научиться синтезировать и производить любые вещества или материалы, используя компактные методы синтеза, процессы с высокой селективностью, низким энергопотреблением и минимальной экологической нагрузкой. С другой стороны, стоит задача с помощью методов искусственного интеллекта научиться предсказывать материалы с особо ценными свойствами.

«И если мы говорим о современном химическом производстве и его эффективности, то в любом случае 90% химических процессов основаны на каталитических реакциях. Катализаторы ускоряют процессы получения веществ и новых материалов и очень активно применяются при переработке нефти, производстве полимеров, превращении низкосортного сырья в высокоценные продукты. И очень важно сегодня в таких реакциях использовать так называемые принципы зеленой химии, безотходного производства. И сегодня при поддержке РНФ развиваются несколько десятков проектов, основной целью которых является повышение каталитической активности уже существующих катализаторов, приводящих к сокращению продукта, его количества, цены и, естественно, внедрению в наши современные технологии», — рассказала Ю.Г. Горбунова.

Много новых направлений в химии сегодня связаны с конверсией энергии света в химическую и физическую работу. Например, активно развивается технология фотокатализа. Ее называют «зеленой», потому что для запуска реакции ей необходимы не дорогостоящие, платиновые металлы, а более дешевые соединения, которые с помощью солнечного света хорошо справляются со своей задачей. И это является гораздо более экологичным методом по сравнению с традиционными химическими процессами.

«Конечно, нельзя не упомянуть работы, связанные с органической электроникой, фотоникой и мягкой робототехникой. Некоторые направления этих исследований похожи на фантастику, но это уже реальность, с которой мои коллеги по цеху работают каждый день, — отметила Ю.Г. Горбунова. — Например, это развитие гибкой электроники в Институте синтетических полимерных материалов РАН. Там делают материалы, которые ложатся в основу гибких дисплеев и печатных датчиков. Это некие сенсорные системы — искусственные аналоги человеческого носа или языка, которые могут распознавать компоненты пищевых продуктов. В этом же институте разрабатывают подходы к получению органических полупроводниковых материалов для производства OLED – структуры для дисплеев и микродисплеев. Локация такого производства в России во многом освободит нас от импорта иностранных материалов, технологий».

Заведующая лабораторией Федерального исследовательского центра питания, биотехнологии и безопасности пищи,  координатор секции сельскохозяйственных наук экспертного совета РНФ по региональным конкурсам член-корреспондент РАН Алла Сергеевна Кочеткова выделила основные направления исследований в области питания. К ним относятся профилактика заболеваний с помощью полноценного питания и проверка новых пищевых продуктов на безопасность.

«К новой продукции относят ингредиенты, в том числе пищевые добавки и ароматизаторы, которые ранее человеком в пищу не употреблялись. Это продукты, которые получают с использованием генетически модифицированных организмов, наноматериалов, а также из микроорганизмов, животных. Например, в рамках гранта РНФ доктор медицинских наук Надежды Тышко из Федерального исследовательского центра питания, биотехнологии и безопасности пищи исследует подходы к оценке безопасности новых продуктов, получаемых с использованием насекомых (в частности, черной львинки). Это новое направление, к которому все чаще обращаются ученые, потому что это один из источников, позволяющих компенсировать дефицит животного белка. Но тут сплошные вопросы, а, значит, нужна система оценки безопасности, которая разрабатывается на основе исследований ученых», — рассказала А.С. Кочеткова.

Завершило пресс-конференцию выступление директора Национального исследовательского института мировой экономики и международных отношений им. Е.М. Примакова РАН, члена экспертного совета РНФ по целевым конкурсам члена-корреспондента РАН Федора Генриховича Войтоловского. Он рассказал о трендах в развитии общественных наук. Среди главных — все большее использование методов работы с большими данными. Если раньше к ним обращались в основном экономисты и социологи, то теперь к большим данным в своих исследованиях обращаются лингвисты, историки, политологи.

«Еще один тренд в развитии общественных наук — это расширение использования методов социальной и когнитивной психологии в изучении политических, исторических, экономических процессов. И если мы посмотрим некоторые проекты, которые выполняются в МГУ и СПбГУ, в институтах РАН, мы увидим этот интересный синтез.  И  третья тенденция, о которой я бы сказал, — взаимопроникновение методов из разных общественно-гуманитарных наук в одних и тех же исследованиях. То есть, строго говоря, нельзя иногда четко идентифицировать, это историческое исследование или историко-политологическое, или историко-социологическое. И очень отрадно, что таких работ становится все больше, потому что прошел тот период, когда общественные и гуманитарные науки отмежевывались друг от друга», — заметил Ф.Г. Войтоловский.

Стоит отметить, что в прошлом году РНФ отметил свое 10-летие с момента основания. За эти годы фонд поддержал 20 тыс. проектов на общую сумму более 220 млрд рублей. В работе над проектами приняли участие более 80 тыс. исследователей из 83 регионов страны.