Инженеры РТУ МИРЭА создали новый способ генерации сверхширокополосных радиосигналов, намеренно заставляя обычный усилитель работать в режиме перегрузки. Специально вызванные искажения сигнала позволяют расширить его спектр более чем в 20 раз и с беспрецедентной точностью «видеть» движения человеческой руки. Это открывает путь к созданию невероятно надежных бесконтактных интерфейсов для «умной» медицины, промышленной автоматизации и виртуальной реальности, где традиционные камеры бессильны из-за дыма, пыли или плохого освещения.

Представьте: вы управляете дроном или используете устройства виртуальной реальности легким движением кисти, но никакие камеры за вами не следят, и никакие перчатки не сковывают пальцы. Вместо этого пространство вокруг сканирует невидимый радиолуч. Именно над такими системами будущего работают ученые кафедры радиоволновых процессов и технологий РТУ МИРЭА. И они нашли изящный способ сделать «радар для жестов» одновременно более точным, простым и дешевым.

«Мы доказали, что режим переходных искажений в СШП-усилителе — это не дефект, а новый метод синтеза радиовизионного сигнала, — комментирует Михаил Костин, доктор технических наук, заведующий кафедрой радиоволновых процессов и технологий РТУ МИРЭА. — При этом каждый экземпляр усилителя ведет себя уникально, как отпечаток пальца, что позволяет создавать каскады с неповторимыми спектральными характеристиками. Мы уже добились повторяемости распознавания жестов не менее 94%, что подтверждает пригодность метода для реальных систем управления, где цена ошибки высока».  

Обычно для получения сверхширокополосного сигнала используют сложные и дорогие высоковольтные генераторы. Команда РТУ МИРЭА поступила иначе, применив эффект, которого инженеры обычно стараются избегать, — нелинейные искажения. Если подать на вход стандартного интегрального усилителя SBB5089Z мощный сигнал на определенной частоте, он начинает «задыхаться» — срезать вершины синусоид и превращать их в импульсы с резкими фронтами. А чем резче фронт, тем шире спектр сигнала.

«В нашей работе мы сознательно перегружаем сверхширокополосный усилитель, переводя его в режим насыщения. В этот момент обычный гармонический сигнал трансформируется в последовательность крутых импульсов. Мы не боремся с искажениями, а используем их как инструмент для синтеза сверхширокого спектра, — поясняет Кирилл Латышев, старший преподаватель кафедры радиоволновых процессов и технологий Института радиоэлектроники и информатики РТУ МИРЭА. — Это как если бы вы специально перегрузили гитарный усилитель, чтобы получить то самое "грязное" роковое звучание. Только в нашем случае эта "грязь" несет в себе полезный сверхширокополосный сигнал для точнейшего определения положения руки».

Проверив идею на киберфизическом стенде, ученые смогли расширить эффективную ширину спектра с 47 МГц до впечатляющих 900 МГц. Такой сигнал, излученный специальной антенной Вивальди, отражается от руки человека, и по форме «отклика» система безошибочно отличает вращение кисти от сжатия кулака или пролистывания страницы. В тестах точность распознавания четырех разных жестов достигла более 96% — почти идеальный показатель. Константин Бойков, доктор технических наук, профессор кафедры радиоволновых процессов и технологий РТУ МИРЭА, добавляет, что открывающиеся перспективы выходят далеко за рамки управления дронами или VR-гарнитурами. «Реабилитация пациентов с нарушениями моторики, бесконтактные интерфейсы в "чистых комнатах" при сборке микроэлектроники или системы "умный дом", которые понимают нас с полуслова — вернее, с полужеста, — вот где действительно потребуются такие надежные и дешевые радиовизорные датчики. Предложенный нами метод низковольтной нелинейной спектральной сатурации — это шаг к тому, чтобы сделать радиовидение столь же привычным для повседневных гаджетов, как сегодняшняя камера смартфона».

Уникальность разработки в том, что она превращает стандартную микросхему в компактный, энергоэффективный источник сложного сигнала без усложнения схемотехники. Это значит, что технология готова к массовому внедрению в носимую электронику, интерактивные панели или бытовую робототехнику. Особенно важно, что радиоволны не боятся преград. В отличие от видеокамер или лидаров, такая система работает в темноте, сквозь задымление и даже через тонкие перегородки. Жест сжатия кулака, например, продемонстрировал стабильность распознавания выше 0,9 даже при потере трети входящих данных. Исследование было опубликовано в журнале «Russian Technological Journal»(https://www.rtj-mirea.ru/jour/article/view/1465).

Информация и фото предоставлены пресс-службой РТУ МИРЭА

Автор фото: Кирилл Латышев, старший преподаватель Института радиоэлектроники и информатики РТУ МИРЭА

У биолюминесцентных рыб также есть особые кристаллические структуры, называемые гуаниновыми тельцами, которые играют ключевую роль в излучении света. У всех биолюминесцентных рыб есть фотофоры и тельца, но их количество, расположение и форма различаются.

В статье, опубликованной в Biointerphases, исследователь из Университета Хиросимы внимательно изучил светоизлучающий орган глубоководной рыбы под названием гоностома (Sigmops gracilis), чтобы выявить слои локализованных гуаниновых пластинок, которые не просто отражают свет — они сложным образом рассеивают его.

«Изучая глубоководных рыб на борту исследовательского судна, я понял, что важные открытия невозможно сделать, используя только лабораторные материалы, — сказал автор исследования Масакадзу Ивасака. — Этот опыт побудил меня заняться новым направлением — биомиметикой, вдохновленной неизвестными явлениями, наблюдаемыми в естественной среде».

Ивасака уже 20 лет изучает кристаллы гуанина у рыб. Он выдвинул гипотезу, что они могут играть важную роль в биолюминесценции.

«Как мои собственные наблюдения, так и предыдущие исследования показали, что кристаллы гуанина могут образовывать слои на поверхности фотофоров у некоторых видов рыб, — говорит Ивасака. — В этом исследовании я подтвердил сильное анизотропное отражение, то есть отраженный свет значительно меняется в зависимости от направления, в котором он падает. Это указывает на то, что кристаллы гуанина играют ранее не изученную роль в контроле направления света».

Гуаниновые пластинки, которые Ивасака исследовал на рыбе, представляют собой игольчатые структуры, сосредоточенные вокруг органов свечения. Когда свет попадает на кристаллы гуанина, их форма вызывает светорассеяние.

«В ранних работах я показал, что кристаллы гуанина из чешуи золотой рыбки действуют как крошечные зеркала, обеспечивая анизотропное отражение благодаря своей слегка наклонной ориентации, — говорит Ивасака. — В отличие от них, кристаллы с большим соотношением сторон, которые я изучаю сейчас, ведут себя скорее как призмы, перенаправляя свет, а не просто отражая его. Их слоистая структура обладает свойствами, схожими со свойствами фотонных кристаллов».

Слоистые кристаллические гуаниновые пластинки дают представление о высокоэффективных биомиметических конструкциях, которые не просто отражают излучаемый свет, а максимально используют и перерабатывают рассеянный свет.

Ивасака использовал электромагниты для проверки различных вариантов ориентации кристаллов гуанина и воздействовал на них внешним источником света, чтобы зафиксировать результаты рассеяния под разными углами. Поскольку эти крошечные структуры находятся в воде, результаты исследования могут быть полезны при разработке имплантируемых биомедицинских устройств.

«Несмотря на то, что глубоководную рыбу сложно добыть, исследования в этой области очень перспективны, — говорит Ивасака. — Изучение гуанина в различных видах рыб позволит получить ценную информацию о биомиметике».

[Фото: Masakazu Iwasaka / American Institute of Physics]

Ранее группа ученых во главе с Людовиком Орландо из Копенгагенского университета опубликовала в журнале Science статью, где утверждается, что лошади Пржевальского являются не последними дикими предками современных лошадей, а одичавшими потомками первых домашних скакунов, которые жили в окрестностях современного села Ботай в Казахстане.

"Останки ботайских лошадей вполне могут принадлежать диким лошадям Пржевальского, на которых охотились, ловили живьём, некоторых успешно приручали, даже раздаивали и использовали для работы. Но нельзя говорить, что 5,5 тысячи лет назад все дикие лошади были одомашнены, а потом некоторые из них сбежали и одичали, превратившись в известную нам лошадь Пржевальского", – заявила руководитель Центра реинтродукции лошади Пржевальского Татьяна Жарких.

По ее словам, большинство (75-90%) останков в Ботае принадлежало диким лошадям, добытым на охоте – соотношение между жеребцами и кобылами было 1:1, присутствовали все возрастные классы, в том числе жеребята и жерёбые кобылы. А при традиционном домашнем коневодстве забивают, прежде всего, старых животных и жеребцов, которых всегда излишек.

"Кроме того, доместикация ведёт к увеличению вариабельности в размерах животных, а ботайские лошади морфологически очень однородны. Всё это доказывает, что в Ботае лошади использовались преимущественно для еды. На них охотились, загоняя на обрыв и вынуждая прыгать вниз и разбиваться", – добавляет Жарких.

Как уточнили в заповеднике, степная зона восточнее Уральских гор была исконным местообитанием диких лошадей Пржевальского тысячи лет назад. Древние люди всегда охотились на них. При этом, если в этих местах поселялись племена, знакомые с преимуществами прирученных или полуодомашненных лошадей, то ничего удивительного, что они ловили некоторых местных диких лошадей и держали их в качестве запаса пищи и для хозяйственных надобностей.

"То есть ботайцы не одомашнили местных лошадей, которых впоследствии назвали пржевальцами. Они, по-видимому, отлично владели навыками приручения, могли не только убивать диких лошадей на охоте, но и отлавливать их живьём и содержать в удобном для себя месте, рядом с жилищем. При этом их прирученные лошади скрещивались с дикими сородичами, ботайцы не вели селекцию", – считает Жарких.

Лошадь Пржевальского была открыта для науки в 1879 году русским учёным и путешественником Николаем Пржевальским. Является единственным видом диких лошадей, сохранившимся на нашей планете. В дикой природе России вид полностью утрачен в XVIII веке. Последним местом обитания этих животных была западная Монголия, где они были окончательно уничтожены в 1970-х годах. Существующее современное поголовье берет свое начало от 12 животных, отловленных в Монголии в 1899-1903 годах.

Фото © РИА Новости / Алексей Дружинин

«Полимер представляет собой смолообразный продукт, созданный на основе гликольурила и меламина, – рассказывает Игорь Парунов. – Поскольку материал изготовлен из антипиренов, он не горит. Температура его деструкции – 337°С, что позволяет эффективно использовать полимер в качестве огнестойкого материала. Композиты, в состав которых он входит, могут служить хорошими электроизоляторами: даже если случится пробой такого изоляционного материала, возгорания не произойдет». 

Другой перспективной сферой применения разработки магистранта ТГУ является строительство. Использование полимера в составе композитов позволит повысить прочность конструкций, их устойчивость к высокой температуре и агрессивной среде. В ходе предварительного тестирования, проведенного Игорем Паруновым и его научным руководителем, профессором Абдигали Бакибаевым, было установлено, что новый материал успешно выдерживает воздействие большинства химических веществ и поддается разрушению лишь при кипячении с концентрированными минеральными кислотами.

Установлено, что при введении в состав полимера некоторых наполнителей его функциональные характеристики значительно улучшаются. Так, например, повышаются ударная вязкость целлюлозосодержащих композитов, в разы возрастает их предел прочности при разрыве и изгибе. Это открывает большие перспективы для практического использования. 

«Предел прочности при изгибе увеличивается почти в пять раз, – говорит Игорь Парунов. – Без добавки наполнителя полимер выдерживает нагрузку не более 13 МПа, но при использовании его в составе композитов на этапе предварительных испытаний предел прочности составил 66 Мпа».

Еще одной перспективной областью применения продукта, созданного в лаборатории органического синтеза ТГУ, является захоронение токсичных отходов. Их можно заливать смолоподобным полимером, который после застывания будет ограничивать выделение опасных веществ в окружающую среду. У нового материала есть еще два серьезных достоинства – он является экологически безопасным и обладает низкой ценой: 160 рублей за килограмм.

В ходе дальнейших исследований, которые будут проводиться при финансовой поддержке Фонда содействия инновациям, Игорь Парунов и его научный руководитель Абдигали Бакибаев проведут ряд экспериментов. Ученые намерены подобрать оптимальные условия синтеза полимера с заданными свойствами, исследовать влияние наполнителей на его функциональные характеристики, провести испытания образцов, изучить их физико-химические свойства и проработать идеи коммерциализации нового продукта.

Изображение логотипа с сайта ТГУ

Правда, на данный момент, все доказательства существования черных дыр являются косвенными, что, с точки зрения многих ученых, ничуть не уменьшает их значимости. Если бы истинными считались только прямые доказательства, – то надо было бы признать, что Солнце вращается вокруг Земли, а не наоборот. Уже давно понятно, что черные дыры могут образовываться после взрыва массивных звезд. Сейчас подобные процессы в космосе десятками наблюдают астрономы. Как предполагают учёные, практически каждая галактика (а их порядка сотни миллиардов) содержит в своем центре массивную черную дыру с массой в миллионы и миллиарды масс Солнца. Например, в центре нашей галактики "Млечный путь" существует черная дыра массой в несколько миллионов солнечных масс.

Однако данные наблюдений указывают все более определенно и на существование так называемых первичных черных дыр, которые образовались столь рано, что их появление трудно объяснить стандартным образом. Дело в том, что на формирование массивной черной дыры нужен как минимум миллиард лет. Вселенная родилась 13,8 миллиардов лет назад, получается, что самой древней черной дыре должно быть не меньше миллиарда лет от "рождества Вселенной". Однако обнаружены черные дыры, которые сформировались через 700 миллионов лет после образования Вселенной, – причем они очень массивны, – это миллиарды солнечных масс. 

Кроме того, на существование не звездного пути формирования черных дыр указывают также и гравитационные волны, обнаруженные в 2016 году. Они были получены от слияния двух массивных черных дыр, – а значит эти объекты когда-то оказались поблизости. Вероятность таким массивным черным дырам сосуществовать близко друг от друга мала с точки зрения сценария их звездного происхождения.

Получается, существование первичных черных дыр нужно объяснять как-то по-другому. Подход, развиваемый в Национальном  исследовательском ядерном университете "МИФИ" (научная группа профессора кафедры физики элементарных частиц  Сергея Рубина) позволяет объяснить возникновение первичных черных дыр, не отвергая и параллельного звездного пути формирования, сообщает РИА Новости. 

"Представим,  что Вселенная заполнена гипотетическим полем. – Рассказывает  профессор Сергей Рубин – Если введено понятие поля, то обычно говорят о его потенциальной энергии. То есть, если задано поле, то известно какая у него энергия. Если поле изменило свое значение, то и энергия тоже изменила свое значение. То есть, потенциальная энергия (потенциал) зависит от величины этого поля. Никто не знает форму этого потенциал. Но, если предположить, что он имеет два минимума, то может оказаться, что за счет флуктуаций ранней расширяющейся Вселенной в некоторой части пространства поле перепрыгнет через "холмик-максимум" и скатится в минимум. 

Как известно, вся энергия стремится к минимуму при наличии трения. То есть, основное пространство стремится к одному минимуму, а в маленькой области – оно же стремится к другому. И вот эта маленькая область обладает очень большой энергией, которая способна превратиться в черную дыру."

В отличие от многих других моделей формирования первичных черных дыр, вариант, предложенный физиками НИЯУ МИФИ под руководством Сергея Рубина, предполагает, что они образуются кластерами (скоплениями). Расчеты показали, что если в одной пространственной области существует вероятность перескочить через "холмик-максимум", то и в соседних областях эта вероятность довольно велика. Сейчас ученые работают над вариантами эволюции кластеров первичных черных дыр после их рождения. 

"Самое интересное, что происходит с этими кластерами потом, – поясняет Сергей Рубин. – Ясно, что та область, которая перешла через максимум первой будет иметь наибольшую массу. Мы не знаем точно, что это за масса, каким именно будет распределение черных дыр по массам. Это, а также и последующая динамика зависят от параметров модели и начальных условий. Как только первичные черные дыры образовались, – они начинают друг с другом взаимодействовать, сталкиваться, сливаться. Кроме того, те черные дыры, которые находились на периферии, – начинают захватываться общим расширением пространства и улетают из кластера навсегда. То есть, кластеры начинают жить своей внутренней жизнью, вариться в "супе" ранней Вселенной. Короче говоря, эта динамика имеет сложный характер, и мы сейчас создаем код, который позволит анализировать все эти превращения".

К сожалению, проверить теорию Сергея Рубина с помощью эксперимента на ускорителе пока невозможно, – в лаборатории получить такое количество энергии, которой было бы достаточно для формирования черной дыры, – нельзя. Однако новые данные наблюдений за ранними черными дырами помогут в будущем ответить на вопросы их возникновения. 

Изображени логотипа с сайта НИЯУ МИФИ

"Этот комар фактически украл сам у себя белок и приспособил его для своих задач. Он активирует около 30% генов, участвующих в высыхании личинки. Что активирует остальные гены и как регулируется "размачивание" – выход личинки из состояния покоя, еще предстоит выяснить", — рассказывает Павел Мазин из Сколковского института науки и технологий, один из авторов открытия.

За последние два века натуралисты и биологи открыли несколько десятков видов животных, обладающих фантастической живучестью. К примеру, некоторые лягушки могут переживать полную заморозку зимой и "воскресать" весной, а тихоходки, близкие родичи членистоногих, легко переносят полное высыхание и многократные "выходы" в открытый космос.

Двумя самыми яркими и большими примерами таких животных-"супергероев" являются африканские двоякодышащие рыбы и их "соседи" – комары вида Polypedilum vanderplanki. Первые, как недавно выяснили ученые, могут впадать в многолетнюю спячку при полном пересыхании водоемов, а личинки комаров – полностью высушивать себя во время засухи и возвращаться к жизни при появлении влаги.

Мазин и его коллеги, работавшие под руководством Михаила Гельфанда, профессора "Сколтеха" и заместителя директора Института проблем передачи информации РАН в Москве, раскрыли тайну того, как эти комары приобрели эту суперспособность и выяснили, какие гены защищают его от гибели при полной "сушке".

Для этого ученые сравнили геномы Polypedilum vanderplanki и Polypedilum nubifer, другого африканского комара, не способного выжить в таких условиях, и попытались найти те гены, которые играют ключевую роль в процессе избавления клеток личинок от лишних молекул воды.

Как объясняют генетики, вода не просто испаряется и исчезает из их тела – ее заменяют молекулы особого сахаристого вещества, трегалозы. Благодаря этому клетки комара сохраняют свою форму и не разрушаются при сушке, что позволяет насекомым "воскреснуть" после появления новых запасов воды в тех водоемах, где они живут.

Помимо сахара, организм личинок вырабатывает и другие молекулы, которые защищают белки от оксидантов и других химически агрессивных молекул в то время, пока комар находится в безводном "анабиозе". Что именно заставляет Polypedilum vanderplanki вырабатывать эти вещества, ученые не знали до настоящего времени.

Гельфанд, Мазин и их коллеги обнаружили, что все эти функции берет на себя всего один белок, сигнальная молекула Hsf. В нормальных условиях она отвечает за реакцию на стресс, и при его появлении она активирует другие цепочки аминокислот. Как правило, они защищают клетку от теплового шока, холода и других угроз, однако в организме африканских комаров они играют совершенно другую роль.

Как показали опыты авторов статьи, включение Hsf приводит к активации генов, отвечающих за производство молекул трегалозы и целого ряда антиоксидантов, необходимых для защиты белковой части клеток от разрушения, а не только участков ДНК, связанных с клеточным стрессом. Когда Гельфанд и его коллеги отключили этот ген, личинки комаров начали погибать при иссушении, что указало на критическую роль этого гена в работе их суперспособности.

Подобное открытие сильно удивило биологов – ген Hsf играет критически важную роль в жизни большинства видов животных, и его структура и функции почти одинаковы и у человека, и у насекомых, несмотря на то, что нас разделяют сотни миллионов лет самостоятельной эволюции.

Соответственно, возникает вопрос – как Polypedilum vanderplanki удалось "взломать" этот ген и приспособить его для своих целей? Как надеются российские биологи, ответ на этот вопрос будет получен в ближайшее время после более детального изучения генома этого удивительного комара.

Изображение: noumae / Фотобанк ru.123rf.com

Смешанные оксидные системы давно исследуются в химии: благодаря комбинации различных металлов в структуре ученые получают состояния кислорода, каталитически активные в тех или иных реакциях. Подобные оксиды эффективны в катализе при низких температурах — как в реакциях полного, так и парциального (частичного) окисления. В последнем случае могут быть получены весьма значимые для промышленности продукты: например, окись этилена. На основе данного вещества производятся этиленгликоль, этаноламин, диоксан и полиэтиленгликоли, которые используются для приготовления антифризов и тормозных жидкостей, моющих и чистящих средств, парфюмерных и косметических товаров, ПЭТ-бутылок и даже взрывчатых веществ. Поиск более дешевых и простых систем для производства этих продуктов имеет практический интерес для химиков. 

 «Мы изучали группу оксидов на основе серебра, меди и других дешевых 3D-металлов — железа, кобальта, никеля, марганца и так далее, — рассказывает ведущий научный сотрудник ИК СО РАН доктор химических наук Андрей Иванович Боронин. — Подобные металл-оксидные системы исследовались только по отдельности, но не вместе. Однако простой совместный синтез показал, что в результате могут быть получены новые смешанные оксиды, обладающие весьма любопытными свойствами. Оказалось, эти системы являются катализаторами как полного, так и парциального окисления. Первое важно для очистки атмосферы от углеродсодержащих загрязнений после широкого применения нефти и газа, а парциальное окисление применяется при получении ценных продуктов и материалов». 

Процессы частичного окисления всегда интересовали сибирских химиков, а для нужного результата всегда необходимо изучать фундаментальные аспекты. Так, при эпоксидировании (выборочном окислении) этилена важно, чтобы кислород на поверхности катализатора был в специфическом состоянии: имел низкий заряд и относительно слабую связь с активной поверхностью катализатора. 

Для этого ученые начали исследовать смешанные оксиды и варьировать в них состояния кислорода за счет комбинации разных металлов. Толчком для работы в данном направлении послужило изучение каталитических свойств одинарного оксида CuO в его наноразмерном состоянии. Оказалось, что порошки оксида меди CuO показали разный каталитический эффект в зависимости от размера частиц. Обычный крупнокристаллический оксид меди проявлял окислительные свойства только при 150—200 °С, а наноразмерные частицы — уже при комнатной температуре. 

«У наночастиц CuO оказалась очень мобильная структура: при нагреве в реакционной среде изменялось состояние поверхности, включая соотношение (стехиометрию) кислорода и меди, — добавляет научный сотрудник ИК СО РАН кандидат химических наук Дмитрий Антонович Свинцицкий, который в своей кандидатской диссертации подробно изучил свойства этого оксида. — В итоге по стехиометрии материал отвечал формуле Cu4O3, что по сути является смешанным оксидом меди, находящейся в разных зарядовых состояниях, — одно- и двухвалентном. Оказалось, Cu4O3 имеет в своем составе кислород с аномально высокой реакционной способностью, что и определяет уникальные каталитические свойства». 

Протяженную фазу Cu4O3 химики научились синтезировать совсем недавно, так как сделать это нелегко, в то время как наноструктурное состояние данной фазы легко получается в условиях проведения каталитической реакции. 

После этого ученые предложили зафиксировать прихотливую структуру с помощью второго металла — серебра. Если заменить им одновалентую медь, можно получить смешанный оксид серебра и меди Ag2Cu2O3. Он показал не менее интересные свойства: структура стала более стабильной, получалась проще, а каталитические свойства оксида только улучшились. 

«Современные катализаторы окислительного типа, как правило, содержат дорогостоящие благородные металлы: палладий, платину, золото, — отмечает Андрей Боронин. — Их стоит заменять на более дешевые, и в этом отношении недорогие серебро и медь могут быть своего рода палочкой-выручалочкой для создания таких же эффективных, а возможно и более активных катализаторов — по сравнению с содержащими благородные металлы». 

Для проверки соединения химики воздействовали на структуру, тем самым изучив ее устойчивость. Исследуя термическую стабильность, ученые обнаружили: при разложении Ag2Cu2O3 начинает выделяется серебро в виде наночастиц с размерами 5—15 нанометров. Процесс происходит упорядоченным образом вдоль определенных кристаллографических направлений. Поэтому на основе таких двойных оксидов открываются новые возможности ориентированного формирования металл-оксидных наноструктур и композитов.

«В разных средах соединение вело себя иначе, — добавляет Дмитрий Свинцицкий. — При разрушении получались мелкие частицы серебра: в среде с гелием — 10—15 нанометров, а в среде оксида углерода — 5. Таким образом, с помощью среды можно варьировать дисперсность и, следовательно, свойства этого материала». 

Серебро в этом соединении обладает высокой лабильностью (подвижностью). Оно не только выходит, но и в определенных условиях входит в структуру, формируя ее заново, что может применяться в электрохимии. У оксида есть потенциал для использования в качестве компонента электродов для гальванического элемента — источника электрического тока: в новых батареях, аккумуляторах или их частях. 

К тому же, по всем признакам полученный нанокомпозит должен характеризоваться эффектом гигантского комбинационного рассеяния света на адсорбированных молекулах. Этот эффект связан с многократным усилением интенсивности спектрального сигнала — в миллион и более раз. Такой феномен характерен для упорядоченных металлических наноструктур, и в данном случае — при выходе серебра из структуры смешанного оксида. Иными словами, когда частицы Ag строго ориентированы на поверхности, этот эффект должен проявляться. Подобная упорядоченность полезна при развитии высокочувствительных аналитических методов, чтобы обнаружить чрезвычайно малые концентрации тех или иных веществ. Например, в аэропорту при досмотре пассажира можно было бы найти частицы взрывчатых материалов или обнаруживать следы запрещенных препаратов в допинг-пробах спортсменов.

Фото предоставлено исследователями

Контрольная пройдёт 24 марта. Задачи можно будет решать онлайн или за партой — в одном из 22 учебных заведений в разных регионах России. В Москве участников примут МГУ им. Ломоносова, НИУ ВШЭ, МФТИ и МГПУ. Чтобы написать работу в аудитории, нужно заранее зарегистрироваться. В вузах контрольная продлится с 12:00 до 13:00 по московскому времени. Одновременно задания опубликуют в интернете — приступить к ним можно будет в любое удобное время, на поиски решений тоже будет час. В этом году задания перевели на английский, чтобы свои силы могли попробовать люди из разных стран.

«За магией компьютерного зрения, распознавания речи, машинного перевода — да и многих других передовых технологий — стоит математика. Чем быстрее она развивается, тем стремительнее развивается IT-сфера. Мы хотим, чтобы математику любили — а любовь к этой науке просыпается от интересных задач с красивыми решениями. Именно такие задачи мы и старались выбрать для нашей контрольной», — говорит Елена Бунина, генеральный директор Яндекса в России.

«Лекции по математике читают в Московском государственном университете с момента его основания. Сейчас МГУ — один из ведущих мировых образовательных центров по подготовке математиков, которые участвуют и в разработке новых лекарств, и в проектировании зданий, и в создании систем виртуальной реальности. Но математика нужна не только учёным — в обычной жизни мы тоже постоянно решаем задачи. Для этого не обязательно помнить сотни формул — порой достаточно просто хорошо подумать. Это мы и предлагаем сделать на контрольной», — говорит Виктор Садовничий, ректор Московского государственного университета.

В прошлом году контрольную «Что и требовалось доказать» написали больше 20 тысяч человек из России, Беларуси, Украины, Казахстана и других стран. Пятёрки получили 22% участников, четвёрки — 19%, а тройки — 25%. Среди жителей городов-миллионников лучше всех с работой справились участники из Казани, Уфы и Красноярска. Чтобы подготовиться к контрольной, можно потренироваться: на сайте проекта опубликованы тестовая версия работы и задачи прошлых лет.

Изображение: kukiladrondeguevara / Фотобанк 123RF

«В ядерно-топливном цикле самая сложная задача — получение изотопно-модифицированного ядерного топлива. Дело в том, что природная смесь урана не пригодна для ядерного реактора. Ее необходимо обогащать. Осуществляется это как раз с помощью процесса разделения изотопов. Это сложный и высотехнологический процесс изменения изотопного состава вещества, состоящего из смеси различных изотопов одного химического элемента. Из одной смеси изотопов или химических соединений на выходе процесса получают две смеси: одна с повышенным содержанием требуемого изотопа (обогащенная смесь), другая с пониженным (обедненная смесь). Трудность этого процесса заключается в том, что изотопы обладают практически одинаковыми физико-химическими свойствами, и разделить их очень сложно. Именно поэтому не многие страны обладают подобной технологией. Сегодня такие производства есть в России, Франции, США, Японии, Китае, Голландии, Германии, Иране, Пакистане. Исторически сложилось так, что в США и Франции для разделения изотопов используется газовая диффузия, а в России — более эффективный, на мой взгляд, метод — газовые центрифуги, которые можно использовать не с одной целью, как на зарубежных предприятиях, а для выполнения различных производственных задач. Однако оборудование это очень сложное и дорогое», — рассказывает доцент Инженерной школы ядерных технологий ТПУ Сергей Тимченко.

Газовая центрифуга вращается на высоких скоростях. Центробежная сила придавливает газ с содержащимися в нем изотопами к стенке, за счет диффузии более легкие изотопы занимают свой радиус, а более тяжелые — свой. Усиливает этот эффект особая гидравлика центрифуги. Далее их переводят из газовой в твердую фазу и получают металлический уран, а затем прессуют его в ТВЭЛы.

«Современная газовая центрифуга может работать несколько десятков лет. Именно поэтому очень важно поддерживать необходимый технологический режим, чтобы сохранять это дорогостоящее оборудование в рабочем состоянии,

— описывает процесс Сергей Тимченко. — Могут возникнуть и аварийные ситуации — отключение электроэнергии, износ оборудования, гидравлическая волна и так далее. Важно, чтобы персонал мог как можно быстрее на это отреагировать. Для этого действия сотрудников должны быть отточены до автоматизма. Отрабатывать такие ситуации в жизни, на работающем оборудовании практически невозможно. Вспомнить и суметь применить знания из толстенной инструкции в момент возникновения аварии, не имея опыта физических действий, тоже проблематично. Чтобы решить эту проблему, по заказу наших партнеров из Росатома, мы создали тренажер, который помогает нарабатывать персоналу опыт действий в аварийных ситуациях», — объясняет Сергей Тимченко.

Самые распространенные аварийные ситуации связаны с отказом оборудования. Например, может сломаться или остановиться компрессор, или же выйдут из строя клапаны. Кроме этого, из-за износа в процессе долгой эксплуатации может начать разрушаться сама газовая центрифуга. Разрушившись, она может повредить другие, целые центрифуги. В таких случаях нужно уметь правильно разобраться в ситуации и, желательно, с минимальным материальным ущербом.

«С такими штатными ситуациями на предприятиях, как правило, проблем не возникает. Но бывают и крупные, нештатные аварии, при возникновении которых нужно суметь быстро принять меры. Например, если случится перерыв в подаче электричества из-за аварии на энергосетях или другая крупная проблема. В наш тренажер установлены как раз такие ситуации», — говорит Сергей Тимченко.

Он уточняет, что тренажер уже внедрен на предприятия Росатома — АО «СХК» («Сибирский химический комбинат») и АО «ПО «Электрохимический завод». С помощью него на СХК специалисты подтверждают квалификацию — в частности, работа на тренажере ТПУ была включена в один из экзаменов на предприятии.

Добавим, после внедрения тренажера на предприятиях, ученые ТПУ решили использовать его также для обучения студентов-атомщиков. За несколько лет тестовую версию тренажера прошел уже не один курс политехников. В 2017 году его внедрение в учебный процесс было полностью завершено.

Изображение логотипа с сайта ТПУ

"Реконструированный скелет мамонта может стать большим подарком городу и области. Он станет ценным музейным экспонатом, который пробудит интерес взрослых и детей к доисторическому прошлому родного края. Привлечет внимание исследователей и туристов. Сенсационной находке 12 лет. Тогда еще никто не догадывался, насколько уникальной для Кузбасса окажется эта случайная находка", — говорится в сообщении.

Как рассказали в музее, в апреле 2006 года вешними водами реки Камышинки размыло почву у дороги в кемеровском поселке Комиссарово. Местный житель увидел большие кости, торчащие из земли, и позвонил археологам. Специалисты извлекли останки и выяснили, что это хорошо сохранившаяся часть скелета шерстистого мамонта. Ранее по области обнаруживали лишь фрагменты древнего обитателя Сибири, этот образец оказался единственным за всю историю Кузбасса.

Все это время останки мамонта пролежали в фондах Музея археологии, этнографии и экологии Сибири Кемеровского госуниверситета (КемГУ), пока не появился совместный проект реконструкции скелета. Ученые вуза решили передать останки доисторического гиганта на хранение в краеведческий музей, имеющий опыт работы с подобными находками. Заметное место в экспозиции главного музея региона занял скелет пситтакозавра сибирского, другие уникальные находки, дающие представление о древних обитателях Земли Кузнецкой.

"Восстановленный скелет мамонта станет важным дополнением к этой коллекции. Наверное, каждому жителю области стало бы интересно, как выглядел наш древний земляк, который обитал здесь, бродил по будущим улицам Кемерова. Ученые предполагают, что он жил 27-25 тысяч лет назад, в эпоху позднего плейстоцена, а по возрасту был "тинейджером" доисторических времен, но имел совсем не детские габариты. В целом в Западной Сибири находили немало скелетов мамонта, особая ценность кемеровского мамонта в том, что это анатомически сохранившаяся, хотя и частично, особь животного", — рассказали в музее.

По словам специалистов, находки полного скелета мамонта в Южной Сибири — явление исключительное, и найденный в Комиссарово экземпляр стал единственным в Кемеровской области. Для того, чтобы уникальный экспонат появился в коллекции, в областном краеведческом музее разработали проект восстановления скелета.

"Предстоит большая, кропотливая работа, к ней привлекут ученых. Сейчас специалисты проводят восстановительные работы останков кемеровского мамонта. Многие кости достались нам не в лучшем состоянии. В апреле мы ждем гостей из Москвы и Новосибирска. Когда работа будет завершена, мамонт украсит музейную экспозицию, которая станет исследовательской площадки и местом проведения научных форумов с участием ученых из разных регионов и стран", — считают в музее.

Изображение: Шерстистый мамонт/Биология. Современная иллюстрированная энциклопедия

Основной вопрос: "О внедрении робототехники в отечественную медицину – проблемы и пути решения". Докладчик - академик Владимир Чехонин. 

В повестке дня вопросы изменения устава РАН. подготовки к общему собранию, награждения медалями РАН.

Портал "Научная Россия" ведет традиционную прямую трансляцию. 

Узнай новости первым вместе с нами!

Фото: Анастасия Жукова / «Научная Россия»

«С помощью этого алгоритма мы можем предсказывать свойства молекул и веществ на компьютере, и это намного дешевле, чем закупать оборудование для их синтеза и измерения их свойств, – рассказывает один из авторов исследования, доцент ФФ ТГУ Рашид Валиев. – Это дает доступный инструмент для анализа и предсказания. А уже на основе нашего предсказания можно синтезировать более конкретные запросы и с желаемыми свойствами в различных областях. Сейчас в рамках другого проекта мы, например, планируем исследования по научному предсказанию свойств лекарств народной медицины».

В коллектив ученых, создавших алгоритм, также вошли Виктор Черепанов (ТГУ), Глеб Барышников(ТГУ и Королевский Технологический Университет, Швеция) и Даге Сундхольм (Университет Хельсинки, Финляндия). Для расчетов они использовали фотофизическую теорию и модель Биксона-Джортнера, в качестве инструмента вычисления необходимых величин – современные неэмпирические методы квантовой химии без подгоночных экспериментальных коэффициентов. Таким образом получилось предсказывать свойства органических и металлорганических молекул, не синтезируя их предварительно.

Алгоритм позволит разрабатывать дизайн молекул и веществ, на основе которых в дальнейшем могут быть созданы оптические устройства подобно органическим светодиодам, лазерам. Все исследования ученые вели в рамках проекта РНФ «Новые электролюминесцентные материалы для создания высокоэффективных органических светодиодов (OLEDs)». Руководитель проекта – Рашид Валиев.

Органические светоизлучающие диоды (Organic Light-Emitting Diode – OLEDs) являются более дешевой  и экологически безопасной альтернативой традиционным неорганическим источникам света. Сравнительно проще и процесс изготовления OLEDs. Органические светодиоды имеют преимущество перед обычными лампами накаливания, так как работают при низкой мощности питания и при этом обладают высокой эффективностью. Они излучают свет и практически не нагреваются, более того, позволяют освещать намного большую поверхность по сравнению с лампами накаливания благодаря контролируемой направленности излучения. 

В качестве апробации алгоритма ученые вычислили оптические характеристики известных и важных молекул, которые используются в технологии OLEDs (Alq3, Ir(ppy)3, гетеро[8]циркулены), в фотодинамической терапии (псорален), в лазерной технологии (PM567), в различных приложениях нанотехнологий (полиацены и порфирины).

В настоящее время с помощью этого алгоритма коллектив исследует люминесцентные свойства производных карбазола, гетеро[8]циркуленов, чтобы получить рецепт создания высокоэффективных OLEDs-устройств на базе этих соединений.

Добавим, что по итогам 2017 года Рашид Валиев был признан «Молодым ученым года» ТГУ – за активную научно-исследовательскую работу и публикации в журналах с высоким импакт-фактором. Среди его работ – исследованияо химических процессах в экзосферах Луны и Меркурия, открытие нового вида редких молекул, свойствами которых можно управлять путем изменения индукции внешнего магнитного поля, расчеты параметров новых апконверсных наночастиц.

«Мы все состоим из молекул, и в основе всего заложена физика, даже в химии и биологии. В основном моя работа происходит на стыке трех наук – физики, химии и биологии. Еще рядом астрономия, а конкретно, астрохимия. Открытия и достижения сейчас делаются на стыке наук, а не в узкой специализированной области; любая наука развивается в коллаборации», – объясняет Рашид широкий спектр своих научных работ.

Изображение логотипа с сайта ТГУ

"Были горячие споры, но побеждает сильнейший - это Владивосток", - объявил Федорук. Здесь 14 апреля автор диктанта, писательница Гузель Яхина прочитает свой текст.

Как сообщалось ранее, в шорт-лист городов-претендентов на звание столицы "Тотального диктанта" вошли, помимо Владивостока, Иркутск, Красноярск, Тюмень и Таллин. С 1 октября по 10 ноября 2017 года проходил прием заявок от городов, с 13 ноября по 26 декабря на официальном сайте проекта было запущено голосование.

Столицу "Тотального диктанта" выбирали в 2018 году впервые. До этого авторы текстов - писатели Дмитрий Быков, Захар Прилепин, Дина Рубина, Алексей Иванов, Евгений Водолазкин, Андрей Усачев, Леонид Юзефович - по традиции читали диктант в НГУ.

"Тотальный диктант" - ежегодная образовательная акция в форме добровольного диктанта для всех желающих. Цель акции - показать, что быть грамотным важно для каждого человека. Первый "Тотальный диктант" состоялся в 2004 году как акция студентов гуманитарного факультета Новосибирского государственного университета. В 2017 году диктант написали более 200 тыс. человек из 71 страны.

Фото © Ростислав Нетисов/ ТАСС

Работа над исследованием ведется в формате научной коллаборации: вместе с политехниками данные анализируют молодые исследователи Московского центра исследований видеоигр при философском факультете МГУ, а также молодые ученые лаборатории «Виртуалистики и онтологии виртуального пространства» Пятигорского государственного университета. Проект Екатерины Галаниной получил поддержку гранта Президента России на 2018-2019 годы.

По словам Екатерины Галаниной, научный коллектив в течение трех лет успешно реализовывал научный проект по гранту Российского фонда фундаментальных исследований, посвященный исследованию онтологии видеоигр и вопросам геймификации в образовании. Итогом работы должен стать новый подход к геймификации, который поможет в создании образовательных игр. Исследование мифов в контексте видеоигр является логичным продолжением проекта, однако имеет более философский характер. При этом выявленные закономерности впоследствии можно будет также использоваться, например, для повышения эффективности образовательных игр. Для наиболее объективной работы ученые оставляют за рамками исследования проблематику «видеоигры — это хорошо или плохо», а изучают вопрос с точки зрения феномена современной культуры.

«Видеоигры не следует сегодня рассматривать с точки зрения устоявшегося стереотипа, что это просто развлечение, пустое времяпровождение. На самом деле это не так. В видеоиграх есть много элементов, которые нас развивают, повышают мотивацию, улучшают психоэмоциональное состояние.

Видеоигры имеют огромный потенциал для образования, и это направление активно развивается. Также в психологии существует много исследований, рассматривающих видеоигры с негативной стороны. Многие считают, что игры ведут к зависимости, аддикции, бегству от реальности и так далее. Но современные исследования показывают, что это сложившийся стереотип, а современные игры конструктивно влияют и на культуру, и на человека. Мы просто должны исследовать данный феномен, чтобы понять, в том числе, как игры на нас влияют, что они нам дают, почему они так популярны», — подчеркивает ученый.

Отметим, в своей работе исследователи не просто изучают игры с теоретической точки зрения, но и стараются самостоятельно их пройти. Причем речь не идет о какой-то конкретной игре: в исследовании рассматриваются закономерности самых популярных игровых серий, таких как Assassin’s Creed, Overwatch, Dragon Age, Uncharted, «Ведьмак», Tomb Raider, Elder Scrolls, World of Warcraft, Minecraft, The Stanley Parable, Diablo, Spore и другие.

«В работе мы используем множество самых популярных игр. Это достаточно долгий процесс, ведь для понимания всех акцентов необходимо в них играть.

Чаще всего это целые игровые серии, которые имеют свои истории, посыл, конструируют настоящий мир, цельную вселенную.

У таких игр часто есть сформировавшиеся игровые сообщества», — поясняет Екатерина Галанина.

При этом и в России, и за рубежом сегодня существует действительно большое количество исследований, посвященных феномену видеоигр. Однако новизна проекта ученых-политехников в самом подходе к вопросу: рассматриваться будут именно мифологические структуры и конструкты, которые сегодня есть в играх. При этом отдельных подробных исследований, посвященных культурфилософскому анализу видеоигр и порождаемых ими виртуальных миров в контексте постнеклассической культуры, ранее практически не проводилось.

«Наше исследование направлено на изучение мифологических структур, которые создаются в виртуальных мирах, в которые геймер вольно-невольно начинает верить, проживать эту историю, продолжать ее своими действиями, тем самым он погружается в некое мифологическое пространство. Мой подход — рассмотреть именно мифологические структуры и конструкты. Причем не рассматривать, к примеру, только базовые архетипы, а исследовать разные варианты того, как виртуальный мир выстраивает и создает собственную мифологию, систему видения, которая становится частью жизни самого игрока», — подытоживает Екатерина Галанина, уточняя, что в ходе работы будут проанализированы изменение образа героя, исследования мономифа, мифологем, архетипов, элементов древних мифологий, которые сознательно или бессознательно используются разработчиками видеоигр.

Изображение логотипа с сайта ТПУ

Видео- и фотоотчет о совещании. Предоставлено пресс-службой главы Крыма.

https://yadi.sk/i/JfYuSV4k3T5tZY

Домашняя кошка намного меньше отличается от диких предков, чем большинство собак от их праотца волка. Возможно, причиной этого является более долгое и активное одомашнивание собак, которое началось примерно 16-18 тысяч лет назад, в то время как кошки начали контактировать с людьми на шесть-восемь тысячелетий позже и намного меньше подвергались селекции. С собаками все просто: скорее всего, люди-охотники стали делиться едой с приходящими "в гости" волками или щенками, оставшимися без родителей. Благодаря социальности животных они быстро научились жить с человеком.

"Люди выводили собак для конкретных целей — в помощь пастухам, охотникам, собак-сторожей, бойцовых… А у кошек была одна задача — ловить мышей, которые наносили немалый урон запасам зерна, и сама природа безупречно приспособила животное именно для этой цели. Очень немногие люди могли себе позволить держать кошку, чтобы просто любоваться на нее, поэтому до недавнего времени селекционная работа почти не двигалась. Любая домашняя кошка может адаптироваться к обитанию в дикой среде, а вот такую способность у давно и прочно одомашненных собак я подвергаю сильному сомнению," — утверждает профессор Стефан О'Брайен, научный руководитель лаборатории "Центр геномной биоинформатики им. Ф. Г. Добржанского" в Санкт-Петербургском государственном университете.

Наши пушистые питомцы могут позволить себе всю жизнь быть котятами, ведь человек, по сути, заменяет им мать — кормит, ласкает, обеспечивает комфорт. Однако если милую и добрую кошечку вернуть в дикую природу, тлеющий огонек ее охотничьих инстинктов вспыхнет в полную силу. Она сможет быстро адаптироваться и обеспечить себя пищей. Единственное, что может помешать кошке выжить, — это ее физические данные.

Например, персам доставят неудобство длинная шерсть и плоская морда, сфинксам будет тяжело из-за отсутствия шерсти и вибрисс. Тем не менее их охотничьи навыки остались в полном порядке, чего не скажешь о большинстве физически здоровых собак. Инстинкты диких предков исчезли из их генов, поэтому даже крупная и сильная собака может оказаться не способной к выслеживанию и погоне за добычей. Даже охотничьи собаки чаще всего обучены действовать в связке с человеком: например, несколько быстрых такс способны окружать и удерживать медведя до прихода хозяина с ружьем.

Большинство кошачьих игр направлено на оттачивание охотничьих инстинктов: они выслеживают, делают бросок, иногда гоняются или подпрыгивают, пытаясь поймать бумажку или искусственную мышку. Именно поэтому не рекомендуется играть с усатыми друзьями руками, ведь в этом случае пальцы становятся добычей, которую необходимо кусать и держать когтями. Собаки же взаимодействуют именно с человеком (членом стаи), они приносят палки и мячики, им важно именно общение с хозяином.

Однако многие кошки стали перенимать собачьи привычки — таскать человеку брошенные предметы, особенно это занятие свойственно ориентальным породам. Они также научились играть с человеком как с сородичем (вспомните, как котята борются, пытаются повалить сестру или брата на пол), причем отлично контролируют зубы и когти, не допуская ранения хозяина. Они демонстрируют настоящую привязанность, охотно контактируют с людьми, стремятся проводить с ними как можно больше времени и даже научились ходить на шлейке. Эти животные обладают высокой приспособляемостью, необходимой для выживания, поэтому быстро "поняли", какую огромную выгоду можно извлечь из жизни с человеком.

Стоит отметить, что все дикие кошки, близкие по размеру современным домашним (дикая европейская, дикая африканская), — полосатые или пятнистые: такая окраска обеспечивает им маскировку. Они, как и наши домашние любимцы, до сих пор носят в себе ген табби, отвечающий за наличие рисунка на их шубке. Этот ген бывает четырех видов: тигровый (его носителем являются кошки в полоску), мраморный (более длинные и крупные пятна), абиссинский (полосы только на мордочке, а волоски на теле неравномерно окрашены). Пятнистый окрас получается из полосатого табби и полигенов. Также существуют гены агути и нон-агути. В первом случае каждая шерстинка имеет чередующиеся светлые и темные оттенки цвета. Из таких разноцветных волосков формируется рисунок на шубке (полосы, пятна). Его может замаскировать наличие двойного гена нон-агути, когда каждый волосок окрашен в один тон. Но убрать полностью табби из генотипа нельзя, как бы заводчики ни старались. 

Вся разница между породами кошек аналогична существующим отличиям людей разной национальности. А вот глядя на многих собак, трудно признать, что их праотцами были волки, настолько далеко ушли их характер и внешний вид от дикого предка. Нам кажется, что кошка просто создана для существования в качестве питомца, но стоит копнуть поглубже — и мы увидим в ней свободного и самодостаточного хищника. 

Изображение: cc0collection / Фотобанк 123RF

"Принято очень важное решение, что при главе республики будет образован совет по формированию и реализацию научно-технической и образовательной политики Республики Крым", — сказал Сергеев.

Планируется, что сопредседателями совета станут глава Крыма и президент РАН. "Мы уже договорились, что в апреле будет первое заседание совета. Мы определим конкретные направления, по которым будем двигаться", — отметил глава РАН.

По его словам, обсуждалось шесть крупных научных направлений, очень важных для Крыма.

"Они включают в себя сельское хозяйство, медицину, экологию, археологию, вопросы, связанные с развитием энергетики, и космос", — рассказал Сергеев.

Глава РАН отметил, что в рамках этих направлений будут сформулированы крупные проекты, и ученые РАН и Крыма будут работать над их реализацией. Он добавил, что это будут проекты широкого спектра – от фундаментальных исследований через поисковые исследования к прикладным работам.

По словам Сергеева, они с Аксеновым планируют в ближайшее время обратиться к руководству РФ на предмет выделения дополнительных ресурсов, необходимых для начала научной работы уже в этом году.

Фото: Елена Либрик / Научная Россия

В наши дни известно огромное количество полимеров различного строения, состава и свойств. Одним из самых интересных примеров являются дендримеры — древовидные макромолекулы. Устроены они следующим образом: к центральному ядру присоединены три группировки, от каждой из которых отходит ветвь ещё с двумя ветками и так далее. Такая структура достигается в результате многоступенчатого синтеза.

Количеством точек ветвления определяется номер генерации дендримера: у первой генерации каждая ветвь имеет одну точку, у второй — две, у третьей — три и так далее. Чем дальше, тем более плотной и сферической становится структура, а её физико-химические свойства определяют функциональные группировки внешнего слоя. Дендримеры способны образовывать полости, в которые можно упаковать молекулы, — это свойство стало поводом для активного изучения этих веществ. Учёные МГУ, однако, нашли дендримерам совершенно иное применение.

«Мы обнаружили, что при смешении белков с дендримерами четвёртой генерации происходит самопроизвольное образование многослойных наноплёнок толщиной порядка 200-700 нм. Они могут покрывать стеклянные или пластиковые поверхности, а также формироваться на границе раздела жидкость – воздух», — рассказывает Владимир Муронец, профессор факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ имени М.В. Ломоносова, заведующий отделом биохимии животной клетки Научно-исследовательского института физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ.

Учёные провели эксперименты по включению в состав наноплёнок различных ферментов: лизоцима, разрушающего клеточные стенки бактерий, и нескольких видов протеиназ, вызывающих расщепление белков. Экспериментально удалось выяснить, что эти белки в составе наноплёнки способны сохранять активность около двух недель. Сама же двухкомпонентная система устойчива к действию детергентов (моющих средств), к изменениям кислотности среды, да и в целом стабильна при хранении. Впрочем, основное преимущество изготовленных плёнок состоит в простоте их формирования за счёт самосборки.

«Мы считаем, что белково-дендримерные плёнки являются перспективным материалом для создания биосенсоров, а также могут быть использованы в медицине в качестве биоактивных перевязочных материалов», — заключает Владимир Муронец.

Работа выполнена совместно с сотрудниками Института элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова РАН, Института органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН, Первого Московского государственного медицинского университета имени И.М. Сеченова, а также из французского Национального института сельскохозяйственных исследований.

Фото: Елена Либрик/«Научная Россия»

"Клинические испытания мы проводили со здоровыми добровольцами. Сканировали запястный сустав новой беспроводной катушкой и сравнивали с тем, что получается, если сканировать обычной, подключаемой кабелем. Оказалось, что она может быть даже эффективнее, чем традиционная проводная. Подобная замена позволяет получить более качественное изображение и удобнее в использовании, потому что ее не надо подключать", – рассказывает Станислав Глыбовский, физик из Университета ИТМО в Санкт-Петербурге.

Магнитно-резонансный томограф основан на эффекте так называемого ядерно-магнитного резонанса. Во время сеанса томографии мозг или другие органы человека облучаются радиоволнами в присутствии мощного постоянного магнита, в результате чего ядра водорода и других атомов в тканях тела начинают "вибрировать", излучая или поглощая радиоволны определенной частоты.

Наблюдая за этими волнами, ученые могут вычислить положение таких атомов, температуру тканей и другие свойства исследуемого органа, в том числе и то, как микроволновое излучение влияет на работу клеток. Для работы МРТ-сканеров используются мощные магниты на базе сверхпроводников, что ограничивает сферу применения этого оборудования и делает его эксплуатацию достаточно дорогой.

Ученые из Санкт-Петербурга и их нидерландские коллеги уже несколько лет пытаются улучшить работу подобных устройств, создавая особые "одеяла" из кусочков металлов, усиливающие контрастность изображения и повышающие его качество, и пытаясь усовершенствовать другие компоненты сканера.

Еще одной ключевой частью МРТ-сканеров, помимо сверхпроводящих магнитов, является набор из принимающих и передающих катушек. Часть из них вырабатывает те пучки радиоволн, которые заставляют атомы водорода вибрировать, а другие – улавливают колебания, которые возникают во время этих вибраций.

Принимающие катушки, как объясняют Глыбовский и его коллеги, обычно располагаются на небольшом расстоянии от пациента и нередко прикрепляются операторами сканера непосредственно к телу человека для получения максимально четкой картинки. В таких случаях медики вынуждены использовать специальные кабели для подключения этих колец к машине и считывания сигнала, что затрудняет проведение МРТ и может ухудшать качество сигнала.

Российские физики проверили, можно ли избавиться от той и другой проблемы, используя беспроводные технологии передачи информации. Для этого ученые из университета ИТМО, Медицинского исследовательского центра имени Алмазова и университета Утрехта создали две новых катушки, приспособленные для работы с любыми типами томографов. 

Первая из них улавливала сигналы, порождаемые вибрациями атомов водорода, и преобразовала их в другие радиоволны, которые могла считывать вторая катушка, расположенная за пределами МРТ-сканера.

"Беспроводная" передача радиосигнала, как объясняют ученые, стала возможной благодаря тому, что первая катушка, собранная из особого метаматериала, не реагирует на постоянное магнитное поле, вырабатываемое томографом. Это позволяет снизить мощность передатчика в 50 раз и избежать потерь сигнала. Как показали опыты, проведенные на добровольцах и муляжах конечностей, проведенные в Нидерландах, подобный прием действительно работает, и он не только не ухудшает, но и даже улучшает качество картинки.

Как отмечает пресс-служба Университета ИТМО, пока ученые сделали катушку только для запястья, однако в будущем они планируют разработать ее версии для других частей тела, в том числе для молочных желез или областей, в которых очень много мелких суставов, хрящей и сухожилий. Их создание, как надеются физики, позволит заметно улучшить качество изображения и сделать МРТ-диагностику более надежной.

Изображение логоипа с сайта ИТМО

"У нас планируется 58 научных экспериментов. Все они важные, все выполним. Мне нравится российско-европейская программа "Икарус" по наблюдению из космоса за миграцией птиц. Это уже следующий шаг в орнитологии: раньше их окольцовывали, а сейчас на перелетных пернатых закреплены датчики, сигналы будут передаваться на МКС и фиксироваться оборудованием, которое мы установим на внешней поверхности станции во время выхода в открытый космос", — рассказал Артемьев.

Благодаря этому уникальному эксперименту ученые смогут не только с максимальной точностью установить маршруты перелетов птиц с одного континента на другой, но и выработать новые рекомендации для пилотов самолетов.

"В результате будет составлена карта, где и в какое время проходят потоки миграции пернатых. Это позволит безопасно корректировать полеты воздушных судов, и лучше понимать, как изменения на нашей планете влияют на маршруты перелетных стай", — уточнил космонавт.

Артемьев также более подробно рассказал об эксперименте "Сепарация".

"В основе этой программы — система регенерации воды из урины. Сначала это будет просто эксперимент, потом установка станет штатным оборудованием станции. Это очень важно, чтобы мы смогли воспроизводить воду из наших отходов", — отметил космонавт.

Отвечая на вопрос, планирует ли экипаж вести космический блог, Артемьев сказал: "Будет зависеть от наличия времени. Роскосмос скажет, что нужно — будем вести. Хороший блог — это большая работа", — заключил космонавт.

Изображение: cc0collection / Фотобанк 123RF

Ионный ускорительный комплекс НИКА (NICA, Nuclotron-based Ion Collider fAcility) строят на базе Объединенного института ядерных исследований в Дубне для изучения свойств плотной барионной материи. Ученые планируют воссоздать в лабораторных условиях состояние вещества, в котором пребывала Вселенная в первые мгновения после Большого взрыва.

"Первый эксперимент начался несколько дней назад на выведенных пучках из ныне действующего сверхпроводящего ускорителя нуклотрона, на базе которого и строится коллайдер. Кроме изучения плотной барионной материи, столкновения тяжелых ионов, которое пока только на зачаточной стадии, параллельно решается интересная, до сих пор не исследованная задача: взаимодействие двух составляющих любого ядра, двух нуклонов, когда их силы меняют свой статус от притягательных до отталкивающих. Физическая программа проекта НИКА начата", - сказал Кекелидзе.

В первом эксперименте участвуют ученые из России, США, Израиля, Германии и Франции.

По словам Кекелидзе, сейчас на NICA ведут работы по изготовлению и монтажу отдельных частей. "Синхротрон-бустер" (один из ускорителей) запустят в этом году, здание под коллайдер будет завершено в 2019 году, монтаж коллайдера начнем в 2020 году. В том же 2020 году начнем монтаж по исследованию столкновения тяжелых ионов", - добавил он. На полную мощность комплекс должен выйти в 2023 году.

Коллайдер NICA - один из шести проектов класса megascience в России. В конце 2017 года кабмин выделил 3,9 млрд рублей взноса в ОИЯИ на строительства коллайдера. Стоимость базовой конфигурации коллайдера - 27,5 млрд рублей.

На фото: Лаборатория физики высоких энергий в Объединенном институте ядерных исследований © Марина Лысцева/ ТАСC

Fas-лиганд принадлежит к семейству факторов некроза опухоли. Основная их задача — запускать клеточную гибель, которая происходит в результате взаимодействия с «рецепторами смерти», расположенными на поверхности мембраны. Такой контакт запускает целый каскад разрушительных для клетки реакций, оканчивающихся её гибелью — апоптозом.

«Мы рассматривали механизмы взаимодействия Fas-лиганда с его рецептором и обнаружили, что для проявления активности необходим мембранный белок кавеолин, способный присоединяться к Fas-лиганду. Удаление из лиганда участков связывания с кавеолином значительно снижает его токсичность для клеток. Эксперименты проходили с использованием традиционных методов клеточной и молекулярной биологии», — рассказывает Владимир Гогвадзе, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории исследования механизмов апоптоза факультета фундаментальной медицины МГУ.

В клетке Fas-лиганды могут существовать в растворённом виде в цитоплазме или же входить в состав мембраны, пересекая или пронизывая её насквозь. В последнем случае в Fas-лиганде можно выделить внеклеточную, внутриклеточную и погруженную в толщу мембраны части. Внеклеточная отвечает за узнавание соответствующего рецептора, функции погруженной пока неизвестны. Внутриклеточная же участвует в транспортных и сигнальных процессах, а также перемещении лиганда в состав мембранных рафтов, сформированных собранными вокруг белка кавеолина молекулами холестерина, и сфинголипидов. Сам факт того, что для активации запуска апоптоза Fas-лиганд обязательно должен находиться в составе рафта, наводит на мысль о его возможных взаимодействиях с компонентами мембранного окружения.

Действительно, расшифровка аминокислотной последовательности Fas-лиганда позволила выявить у него наличие особых участков, избирательно связывающихся с кавеолином. Эксперименты, проведённые на мутантных клетках, не содержащих такие стыковочные фрагменты, полностью подтвердили догадку: не имея возможности взаимодействовать с кавеолином, белок Fas-лиганд терял свою убийственную активность, и его токсичность для живых клеток снижалась. Уже известно, что кавеолин способен подавлять развитие опухоли. В свете полученных исследователями данных можно предположить, что большую роль в этом играет именно связь с Fas-лигандом. Такой механизм заставляет дефектные, потенциально раковые клетки вступить на путь апоптоза.

«Главная ценность нашей работы состоит в раскрытии механизмов стимуляции клеточной гибели. Это позволит в дальнейшем выработать новые стратегии лечения онкологических заболеваний», — заключает Владимир Гогвадзе.

Фото: Елена Либрик/«Научная Россия»

Фото © РИА Новости . Константин Чалабов

Фото: Николай Малахин /Научная Россия

Фото © РИА Новости . Владимир Федоренко

Существуют операции, направленные на восстановление кровообращения в отдельных областях сердца, — например, шунтирование. Для этого происходит аутологичная трансплантация: часть сосудистого русла пациента пересаживается в другое место его же организма. Причем в таком случае не возникнет отторжения — иммунная система признает ткань как «свою».

«Всё зависит от конкретного заболевания и того, можно ли взять сосуд из какой-либо области без вреда для нее, — рассказывает заведующий лабораторией экспериментальной хирургии и морфологии кандидат биологических наук Давид Сергеевич Сергеевичев. — Например, безопасно изъять из руки артерию, потому что там их две: лучевая и локтевая. Даже одна из них обеспечит кровоснабжение пальцев и мышц рук».

Однако заменить сердечный клапан на аутологичный человеку нельзя: у организма нет для этого запасных материалов. Поэтому нужно брать их где-то еще — либо у других людей, либо у животных. Во втором случае появляются новые сложности: анатомически клапаны сердца человека и животного разные и подвергаются иным нагрузкам. Так что специалисты используют альтернативный способ: новый клапан, пригодный к пересадке, сшивают из тканей животного.

Правда, на этом трудности не заканчиваются — возникает проблема отторжения чужеродных тканей. Поэтому перед операцией ксеногенный материал необходимо «обезвредить»: у каждого организма свои особенные белки и бактериальная флора, на которые может отреагировать иммунная система. В результате возникнет воспаление, и пересаженный материал разрушится. Чтобы такого не произошло, ксеногенные ткани обрабатываются химическими веществами: в частности, глутаровым альдегидом.

«Он дезинфицирует материал и образует сшивки между белками, из которых создан соединительно-тканный каркас, — добавляет Давид Сергеевичев. — После обработки этот каркас, представляющий собой своего рода сетку из коллагеновых, эластичных и других волокон, приобретает большую прочность за счет химической модификации». Кроме того, глутаровый альдегид уничтожает, но не удаляет все клетки животного — поэтому иммунное взаимодействие между организмом-реципиентом и трансплантатом значительно снижается.

Однако и такая обработка не дает 100%-ной иммунологической совместимости. К тому же после подобного воздействия погибают фибробласты — клетки соединительной ткани организма, синтезирующие внеклеточный каркас и обновляющие его при повреждениях. Мало того, что их работу больше никто не выполняет, так они еще и освобождают место новым «квартирантам» — солям кальция. В результате в соединительно-тканной структуре начинают расти кальцификаты, а сердечные клапаны уплотняются. Постепенно, благодаря конгломератам этих солей, подвижные створки, из которых сделан клапан, становятся ригидными (плотными) и перестают нормально работать. В итоге требуется замена тканей. Это происходит у всех без исключения: у взрослых — медленнее, у детей — быстрее из-за обмена веществ.

«Мы подумали: когда уничтожаются клетки ксеногенной ткани, в полученных местах образуются соли, — делится ученый. — А что если самим провести децеллюляризацию: попробовать удалить чужеродные фибробласты из соединительно-тканного матрикса, на их место поместить биосовместимый и биоразлагаемый материал и таким образом деактивировать связывание кальция в этих отверстиях? Сотрудники Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН подсказали нам, что существует полисахарид, получаемый из панциря моллюсков, — хитин. Одним из его компонентов является хитозан — тот самый мукополисахарид, благодаря которому повысилась продолжительность действия препарата на основе ботулотоксина».

Хитозан представляет собой длинную молекулу, по физической структуре чем-то напоминающую коллаген. Более того, за счет своих химических свойств хитозан образовывает связи с белками, из которых состоит ксеноперикард. Специалисты из НИОХ СО РАН смогли получить глобулярную — в виде микроклубочков — форму хитозана (хитозоль), чтобы те по размерам соответствовали уничтоженным фибробластам.

«Для проверки мы взяли яремные вены у коров, провели децеллюляризацию и обработали хитозолем так, чтобы по максимуму заполнить пространство в ткани, — поясняет Давид Сергеевичев. — Благодаря раствору сократилось время обработки, при которой используется ультразвук, — он ускоряет проникновение молекул в ткань, но разрушительно на нее воздействует».

После обработки ученые сделали сравнительное исследование: проверили, как получившийся материал поведет себя при взаимодействии с живым организмом. Для этого использовалась подкожная имплантация обработанных и необработанных хитозолем структур — их подшивали молодым крысам возрастом в три-четыре недели. В некоторых случаях специалисты нашли уплотнения в области имплантации, в других — вообще не обнаружили свой материал. Отторжений практически не наблюдалось: модель трансплантата так скооперировалась с подкожно-жировой клетчаткой, что была пронизана сосудами и фактически стала естественной частью кожи.

«Только после гистологических исследований этих областей мы увидели, что материал имеет разную структуру, — рассказывает Давид Сергеевичев. — Значит, если взять ткани и обработать хитозолем, они не будут так быстро отторгаться организмом или подвергаться кальцификации. Отторжение, скорее всего, рано или поздно произойдет, но его можно значительно отсрочить».

Ученые подчеркивают: пока это только теория. Сейчас они работают над более масштабной моделью трансплантата и планируют поставить трубчатый протез мини-пигам. Следующий этап — сделать сердечный клапан из яремной вены: скорее всего, для легочной артерии — там меньше кровоток и нагрузка. Потом будут более «толстостенные» материалы, решение технических проблем — в общем, до клинических испытаний перспективной технологии еще очень далеко.

Фото предоставлено лабораторией экспериментальной хирургии и морфологии НМИЦ им. ак. Е.Н. Мешалкина

В течение семестра зарегистированные пользователи просмотрят видеолекции, пройдут тестирование, примут участие в обязательных семинарах. По итогам курса слушателей ждёт итоговая аттестация, в случае выполнения всех требований при успешной аттестации слушатели получат сертификат, а после обучения на дополнительном модуле слушатели с высшим образованием могут получить  свидетельство о повышении квалификации.

Какие перспективы открывает дистанционное образование? Люди из небольших городов получили возможность послушать профессоров ведущего вуза страны: школьники могут готовиться к олимпиадам и экзаменам, учителя — повышать квалификацию, а специалисты наращивать свои компетенции или осваивать смежные профессии. Кроме того, дистанционное образование значительно дешевле традиционного (или вовсе бесплатно) и требует меньших затрат времени.

В этом году Центр развития электронных образовательных ресурсов МГУ продолжил активную работу по развитию электронного обучения и дистанционных образовательных технологий. Формирование методов и программ модульного образования в среде электронного обучения — один из приоритетов развития Московского университета.

Центр создает, внедряет, использует современные методы электронного обучения и реализует программы дистанционного обучения для студентов, аспирантов, школьников, преподавателей и учителей на базе образовательных программ различных факультетов Московского университета. Это способствует повышению доступности образования МГУ и расширению его сетевого взаимодействия.

Платформа «Университет без границ»

Московский университет с 2013 года активно использует собственную платформу открытого образования «Университет без границ» distant.msu.ru, на которой размещены более 30 онлайн-курсов, 23 из которых реализуются также на «Национальной платформе открытого образования» openedu.ru. Количество слушателей курсов в 2016/17 учебном году превысило 100 000 человек из более чем 120 стран. За 2016/17 учебный год созданы и внедрены 9 новых онлайн-курсов. Дистанционные курсы разрабатываются ведущими специалистами различных факультетов МГУ в соответствии с методическими рекомендациями Московского университета.

В рамках модели внедрения онлайн-курсов в учебный процесс, построенной в МГУ, Центр заключает договор о дополнительном образовании с вузами, на основании которого, при успешном окончании курса и прохождении итоговой аттестации, выдаётся сертификат об освоении курса, на основании которого вуз может учитывать результаты освоения онлайн-курсов в части основной образовательной программы, реализуемой в соответствующем вузе.

С подтверждением результатов обучения за 2016/17 учебный год курсы прошли более 7000 студентов, из которых 5988 студентов Московского Университета, 939 студентов Уральского Федерального Университета, 36 студентов Санкт-Петербургского государственного университета, а также студенты других вузов.

Количество активных пользователей площадки "Университет без границ" – свыше 56 000 человек.

В 2017 году МГУ был получен грант на реализацию проекта «Создание регионального центра компетенций в области онлайн-обучения» в рамках основного мероприятия «Реализация отдельных мероприятий приоритетного проекта «Современная цифровая образовательная среда в Российской Федерации» в сфере профессионального образования» государственной программы Российской Федерации «Развитие образования» на 2013-2020 годы» (соглашение с Минобрнауки России от 29 сентября 2017 года № 05.W29.21.0002). В рамках выполнения данного соглашения в 2017 году по программе повышения квалификации «Массовые открытые онлайн-курсы (МООК) – в образовании» http://distant.msu.ru/mooc/ прошло обучение 1093 сотрудника организаций высшего и среднего профессионального образования. Программа работает по принципу "on demand" (по запросу), то есть к ней можно подключиться в любое время. В этом году, в рамках исполнения гранта, также стартовала дистанционная программа повышения квалификации в области информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) "Введение в создание онлайн-курсов (Moodle)".

Список открытых онлайн-курсов Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова