Впечатляющие результаты и многообещающие перспективы: члены МНС высоко оценили работу лабораторий ЮУрГУ

Южно-Уральский государственный университет представил результаты работы уникальных лабораторий Международному научному совету. Эти лаборатории решают актуальнейшие задачи в развитии технологий цифровой индустрии, исследовании миграционных процессов, пищевой промышленности, механизмов стресса, улучшения свойств материалов и в других перспективных научных направлениях.

В ходе обсуждения членам МНС были представлены результаты работы восьми лабораторий ЮУрГУ, возглавляемых ведущими учеными из разных стран мира. 

Презентации включали в себя описание целей, задач лабораторий, а также тех глобальных рисков и вызовов современности, предупреждению и преодолению которых посвящена деятельность той или иной лаборатории. Кроме того, спикеры, в лице ведущих ученых ЮУрГУ, презентовали краткое описание деятельности лабораторий, уровень публикационной активности команды исследователей, вовлеченной в проекты конкретной лаборатории, перечень существующих научных и индустриальных партнеров, участие в научных конференциях,  также были обозначены перспективы развития каждой лаборатории: определены потенциальные направления развития, выделен пул научных и индустриальных партнеров, с которыми можно выстраивать взаимоотношения в дальнейшем.

«Я вижу, что сейчас вуз выступает своего рода инкубатором международных научных лабораторий, деятельность которых связана с решением максимально актуальных в наше время задач. На мой взгляд, университет должен также активно и настойчиво продвигать, развивать и поддерживать работу этих лабораторий, что, безусловно, позволит ЮУрГУ стать лидером в определённых направлениях исследований не только в России, но и в мире», – резюмировал президент корпорации Emerson, председатель Международного научного совета ЮУрГУ Майкл Трейн.

Ректор университета Александр Шестаков отметил, что подобный опыт презентации достижений лабораторий для ЮУрГУ является уникальным, прежде всего, потому, что с момента образования данных лабораторий ученые впервые подводят итоги работы перед лицом не только руководства и сотрудников вуза, но перед лицом выдающихся ученых и руководителей крупнейших транснациональных корпораций.

«Опыт работы над созданием и развитием данных лабораторий показал, что результаты могут быть различными –есть передовые лаборатории, а есть те, которые по определённым причинам находятся в начале своего пути. Самое главное, все они доказали свою актуальность и востребованность со стороны и научного и индустриального сообществ. Следовательно, мы должны продолжать оказывать настойчивое содействие в развитии всех представленных сегодня международных научных лабораторий», – подчеркнул Александр Шестаков.

Международная лаборатория технической самодиагностики и самоконтроля приборов и систем

Первым научным центром, который обсудили члены МНС, стала Международная лаборатория технической самодиагностики и самоконтроля приборов и систем. Ею руководит директор технологического центра Оксфордского университета, профессор Манус Генри. Ее цель – исследование теоретических основ создания интеллектуальных приборов и изготовления их прототипов с использованием передовых технологий интернета вещей. Ученые решают задачу по разработке сенсоров и управляющих элементов, которые могут не только выполнять определенные функции, но также диагностировать и корректировать собственное состояние. Со стороны ЮУрГУ руководство осуществляет ректор Александр Шестаков.

«Перед нами стоит задача разработки алгоритмов и прототипов приборов следующего поколения, которые удовлетворяют требованиям Индустрии 4.0. Основной фокус работы состоит в разработке датчиков температуры, давления, расхода, которые выполняют сложные функции самоконтроля и самодиагностики. Это то, что позволяет нам знать не только точное значение определенной величины, но и корректность работы датчика. Таких датчиков производится немного, и нужно понимать, что они являются частью системы управления. Сейчас мы находимся на пороге смены человеческого уклада, когда вместо привычных систем управления приходят цифровые, основанные на анализе больших массивов данных, что повлечет за собой лавинообразное увеличение количества датчиков. В связи с этим возникают новые метрологические задачи, которые мы стремимся решать уже сейчас», – рассказал сотрудник лаборатории, доцент кафедры информационно-измерительной техники Олег Бушуев.

Всего за два года было опубликовано 22 научные статьи в журналах, индексируемых в базе данных Scopus. Лаборатория выполняет проекты для крупных индустриальных партнеров – промышленной группой «Метан», входящей в транснациональную корпорацию Emerson, компанией ООО «ЭлМетро Групп» и других.

Особое внимание в лаборатории уделяется разработке кориолисовых расходомеров. В 2016-2018 гг. лаборатория при финансировании Минобрнауки и софинансировании от индустриального партнера ООО «ЭлМетро Групп» выполняла проект по разработке кориолисового расходомера, работающего в условиях течения двухкомпонентной среды (жидкость с газовой фракцией).

Специалист лаборатории, заведующий кафедрой технической механики ЮУрГУ Павел Тараненко добавил: «В рамках проекта разработан кориолисов расходомер ДУ15 (макс. массовый расход 3 т/час), позволяющий измерять массовый расход жидкости с погрешностью, не превышающей 2,5%, при объемной доле газа в текущей среде до 25%. В результате выполнения этого проекта опубликовано 13 статей, проиндексированных в Scopus, получено 3 свидетельства о регистрации программ для ЭВМ и два патента на изобретение, подготовлена к защите одна кандидатская диссертация».

На сегодняшний день лаборатория работает над совершенствованием характеристик отечественного трехфазного расходомера, предназначенного для нефтяной промышленности. В этом направлении ведется работа над двумя кандидатскими и докторской диссертацией.

Генеральный директор компании SMS Group, почетный профессор ЮУрГУ Пино Тезе порекомендовал научному составу лаборатории: «Думаю, вам необходимо сконцентрировать внимание на научной, диагностической и предиктивной компоненте разработок. Это позволит ускорить развитие лаборатории и создавать новые коллаборации с учеными и крупными индустриальными партнерами из других стран, которые также заинтересованы в развитии сенсорных устройств».

Международная лаборатория проблемно-ориентированных облачных сред

Далее экспертам представили промежуточные итоги работы Международной лаборатории проблемно-ориентированных облачных сред, которым руководит профессор научно-исследовательского центра Энсенады (Мексика) Андрей Черных. Лаборатория занимается прорывными исследованиями в области распределенных вычислений и облачных технологий, чтобы отвечать на вызовы «Индустрии 4.0» и Big Data.

Работа лаборатории ориентирована на решение задач, связанных с суперкомпьютерными вычислениями. Со стороны университета работой научного коллектива руководит Глеб Радченко – директор Высшей школы электроники и компьютерных наук ЮУрГУ.

«Главный глобальный вызов, который стоит перед лабораторией – это внедрение технологий промышленного Интернета вещей. Еще пять лет назад мы не занимались этой проблемой, но сейчас понимаем необходимость объединения в единую сеть множества устройств с помощью различных каналов связи, что позволяет получать и анализировать большие объёмы данных».

Лаборатория проводит исследования по следующим направлениям: планирование вычислительных ресурсов в рамках облачных и туманных вычислительных сред в условиях неопределенности, исследования систем облачной поддержки цифровых двойников технологических процессов, исследования в области информационной безопасности распределенных вычислительных систем, облачных систем, систем управления технологическими процессами и применение облачных технологий для поддержки «Умных городов».

В лаборатории ЮУрГУ установлено три суперкомпьютера, производительность которых находится на уровне ведущих мировых вычислительных систем. Одним из основных оборудований, которые используют ученые лаборатории, являются суперкомпьютеры «Торнадо ЮУрГУ» и «СКИФ-Аврора». Суперкомпьютеры ЮУрГУ являются одними из самых мощных компьютеров в мире. Многие проекты реализуются в коллаборации с научно-исследовательским центром Энсенады, Клагенфуртским университетом Австрии и другими зарубежными партнерами. С 2016 по 2019 годы научными сотрудниками лаборатории опубликовано 25 статей, одна из которых вошла в ТОP-10, а три – в журналы первого и второго квартиля.

Председатель МНС, президент корпорации Emerson Майкл Трейн высоко оценил потенциал лаборатории, но также предложил сделать эти технологии более доступными для студентов в соответствии с мировыми трендами.

«Я видел в ЮУрГУ потрясающие суперкомпьютерные мощности, но хотел бы заметить, что в США, Корее и других странах в некоторых организациях предоставляют доступ к этим технологиям обычным пользователям. Для них организуются специальные пространства для изучения и обсуждения. Если в вашем университете будут открыты подобные локации для студентов, это станет дополнительным толчком к их развитию».

Эту идею поддержал и доктор Джейван Ким, профессор Корейского института перспективных исследований: «Подобная интеграция образования и науки – большая редкость, и студенты должны иметь доступ к новейшим технологиям».

Ректор ЮУрГУ поблагодарил за эту идею и объяснил, что в университете активно ведется работа по созданию подобных пространств для обучающихся, уже сейчас существуют различные учебные лаборатории, в которых задействованы студенты, и этому направлению будет уделено особое внимание.

Международная лаборатория механики, лазерных процессов и цифровых производительных технологий

Совету была представлена деятельность лаборатории механики, лазерных процессов и цифровых производительных технологий, осуществлявшаяся под руководством профессора Национальной инженерной школы Сент-Этьена (Франция) Филиппа Бертрана. Ее специалисты работают по таким направлениям, как создание многофункциональных и градиентных покрытий методом лазерной наплавки, лазерный синтез – выращивание – объемных изделий, развитие научно-исследовательских работ, профессиональная подготовка научных и инженерно-технических кадров, а также многое другое.

«Лаборатория оснащена самым уникальным оборудованием не только для исследовательских работ, но и для изготовления промышленных образцов. Все университеты и научно-исследовательские лаборатории, работающие в области аддитивных технологий, сделали упор на 3D-принтеры, а мы в свою очередь направили научную деятельность на создание многофункциональных и градиентных покрытий. Наша глобальная цель – внедрение данных технологий на промышленные предприятия Челябинской области, по всей России и в мире. Мы являемся технологическим центром наших партнеров – компании SMS Group. Для них мы делаем ремонт и восстановление деталей машин и узлов металлургического оборудования. Технологии ремонта, который мы выполняем, они планируют передавать в 14 технологических центрах по всему миру», – отметила руководитель лаборатории со стороны ЮУрГУ Марина Самодурова.

Международная лаборатория молекулярной электроники

Далее перед членами МНС выступил руководитель лаборатории молекулярной электроники Федор Подгорнов. Он отметил, что уникальность лаборатории в том, что она служит мостом между фундаментальными исследованиями в области физики, химии, материаловедения и их перспективными применениями в электронике.

«Главная цель лаборатории заключается в исследовании органических материалов с высокой симметрией для создания элементной базы электроники будущего, а также в разработке новых методов электрической характеризации материалов и элементной базы электроники. Лаборатория пополнилась молодыми, талантливыми специалистами, уже имеющими значительный опыт проведения исследований в данной области. Планируется дальнейшее расширения междисциплинарного сотрудничества с группами из ЮУрГУ, других университетов и компаниями».

За 2017–2018 годы учеными лаборатории был выявлен механизм влияния металлических наночастиц на электрические и оптические свойства высокоупорядоченных хиральных материалов, объяснен механизм уменьшения времени электрооптического переключения в жидкокристаллических дисплейных ячейках, допированных наночастицами, и предложен емкостной метод измерения ионной электрической проводимости материалов в ячейках с блокирующими электродами. Эти результаты отражены в статьях, опубликованных в ведущих международных журналах – Applied Physics Letters, Journal of Molecular Liquids, Liquid Crystals. Также учеными запланировано получения проекта по исследованию нелинейных диэлектрических свойств высокоупорядоченных органических материалов.

Профессор, доктор Джейван Ким выразил глубокую заинтересованность в презентации данной лаборатории и предложил группе ее исследователей посетить Корейский институт перспективных исследований для обсуждения возможностей научных коллабораций.

Международная лаборатория миграционных исследований

Члены МНС также оценили работу Международной лаборатории миграционных исследований. Ее цель – создание научно-исследовательского кластера изучения миграций. Руководит лабораторией профессор Карлстонского университета Канады Джефри Сахадео, автор более 100 научных работ, посвященных истории миграции и судьбе евразийских народов на постсоветском пространстве.

Со стороны ЮУрГУ руководителем международной лаборатории миграционных исследований выступает заведующая кафедрой отечественной и зарубежной истории Института социально-гуманитарных наук Ольга Никонова. Она представила последние достижения ученых лаборатории. Так, ими было опубликовано девять статей в журналах, индексированных Scopus и Web of Science, в ТОП-25 вошли четыре статьи, столько же – в ТОП-50. Лаборатория стремится развивать международное сотрудничество для проведения совместных проектов с зарубежными экспертами.

«Перспективными представляются такие направления исследований, как археология транзитных зон Евразии, проблемы социокультурных изменений Евразии в эпоху Позднего средневековья и Нового времени, миграционные процессы в эпоху модерности, современные миграционные процессы. Эти направления будут реализовываться в рамках новых партнерских соглашений – с Институтом миграционных и межкультурных исследований Германии и с Северо-Западным технологическим университетом Китая», – отметила Ольга Юрьевна.

На 2019-2020 годы запланированы также стажировки иностранных докторантов и ученых из Университета Карнеги-Меллон и Университета Висконсина. Сейчас готовится подписание меморандума о вхождении ЮУрГУ в Альянс сохранения культурного наследия «Великого шелкового пути» и научно-технологических инноваций. Научные разработки лаборатории миграционных исследований и ее сотрудников могут применяться в реализации проекта «Электронное интерактивное приложение «Историческая реконструкция Челябинска». При участии специалистов лаборатории в мае 2020 года будет организована международная конференция «Евразия в глобальном мире: миграции, межкультурные коммуникации и безопасность».

Презентация данной лаборатории вызвала бурную дискуссию членов Международного научного совета. Основным вопросом дискуссии стал вопрос о том, как можно объединить естественно-научное и гуманитарное знание.

Доктор исторических наук, главный научный сотрудник Научно-образовательного центра евразийских исследований ЮУрГУ, ведущий научный сотрудник Института истории и археологии УрО РАН Андрей Епимахов отметил: «Это очень сложная задача, и мы долго думали над ее решением. В мае 2018 года в журнал «Nature» была опубликована статья, которая стала результатом обширного исследования евразийского масштаба. Авторами идеи стали скандинавские ученые, именно они отвечали за высокотехнологичную часть огромной научной работы. Ученые из Университета Кембриджа, Копенгагенского университета и еще целого ряда научных центров Швеции, Дании, России, Казахстана и других стран приняли участие в этом масштабном проекте. Именно данная работа послужила для нас отправной точкой в понимании процессов совмещения цифровых и гуманитарных технологий и знаний».

Отметим, что для ученого ЮУрГУ это уже вторая статья в журнале «Nature». Предыдущая, со сводкой всех палеогенетических анализов, была посвящена происхождению индоевропейцев. Научный журнал «Nature» является одним из самых авторитетных изданий в академической среде, сравниться с ним может только известный во всем мире «Science».

Международная лаборатория полифункциональных соединений

В ходе заседания были подведены промежуточные итоги деятельности Лаборатории многомасштабного моделирования полифункциональных соединений, сформированной на химическом факультете ЮУрГУ под руководством Артёма Масунова – профессора Университета Центральной Флориды. Ключевым вектором лаборатории являются фундаментальные исследования в области структуры и свойств химических соединений. По словам руководителя лаборатории со стороны ЮУрГУ, доктора химических наук Екатерины Барташевич, для научного коллектива большим вызовом являются преодоление разрыва в масштабах дизайна свойств новых материалов и моделирования физико-химический свойств атомно-молекулярных систем, а также развитие информационных технологий в химии.

«Мы изучаем, как можно повлиять на атомно-молекулярную структуру вещества, чтобы добиться нужных физико-химических характеристик, которые смогли бы обеспечить полезные свойства материалов. В сфере наших интересов – достичь качественных прогнозов свойств именно многокомпонентных, возможно, наногибридных систем. У лаборатории огромный опыт в изучении свойств химических связей на фундаментальном уровне: мы умеем оценивать и прогнозировать, как будут взаимодействовать разные соединения в разных фазовых состояниях, – объяснила Екатерина Владимировна. – Использование цифровых и суперкомпьютерных технологий важно потому, что алгоритмы поиска нужного свойства опираются на очень ресурсозатратные вычисления. Все больше становятся востребованными новые навыки – умение работать с цифровой химической информацией и обращать ее в новые знания. Этим занимается хемоинформатика, и хотелось бы, чтобы студенты были готовы отвечать актуальным современным вызовам на стыке химии, информатики и материаловедения».

Ученые лаборатории исследуют природу химической связи, занимаются дизайном органических материалов с нелинейными оптическими свойствами и объяснением пластичности и эластичности молекулярных кристаллов, изучением биологической активности и аллостерических эффектов с использованием современных методов молекулярно-динамического моделирования.

За плечами у лаборатории несколько успешно завершенных проектов по квантовой химии и кристаллографии. В частности, благодаря активному сотрудничеству с профессором Масуновым была усовершенствована методология для прогнозирования структуры и нелинейно-оптических свойств йодсодержащих молекулярных кристаллов. Далее научный коллектив планирует расширить этот подход на задачи, связанные с механическими свойствами и эластичностью органических монокристаллов. Результаты работы отражены в научных статьях, опубликованных в научных журналах первого квартиля, которые посвящены междисциплинарным вопросам химии и компьютерных наук.

Презентация данной лаборатории вызвала у совета очень положительные эмоции и не оставила вопросов.

«Пожалуй, это одна из самых перспективных лабораторий, хотя, безусловно, все предшествующие также показали высокий уровень эффективности. Актуальность разработок и проектов лаборатории полифункциональных соединений в том, что она работает с технологиями будущего: многие крупные предприятия находятся сейчас в поиске возможностей и средств для создания новых материалов будущего. У этой лаборатории есть возможность помочь мировому сообществу в этом поиске», – отметил Майкл Трейн.

Международная лаборатория синтеза и анализа пищевых ингредиентов

Членам Международного научного совета были представлены итоги работы Международной лабораторий синтеза и анализа пищевых ингредиентов, открытой в Высшей медико-биологической школе ЮУрГУ в 2016 году. Работа специалистов лаборатории направлена на поиск решений задач в области разработки технологий синтеза пищевых биополимеров на основе ультразвукового воздействия. Руководитель лаборатории – профессор Национального института технологий Индии Шириш Соноуэйн.

Научная команда разрабатывает принципы и технологии выделения биологически активных веществ с помощью ультразвука, работает над модификацией их свойств в целях повышения их функциональности. Также ими ведется разработка интегрированной технологии экстрагирования и упрочнения биокомпозита биологически активных веществ в единой зоне оборудования. Руководитель лаборатории со стороны ЮУрГУ – заведующий кафедрой пищевых и биотехнологий Ирина Потороко.

В течение двух лет работы в условиях лаборатории реализуется два проекта. Исследование молекулярных механизмов адаптогенного действия лекарственных растений Sambucus ebulus – бузины травянистой – и Lonicera caerulea L. – жимолости голубой – осуществляется совместно с Медицинским университетом Болгарии. По результатам работы было издано 5 статей. Второй проект – разработка наноконтейнеров с использованием сонохимического подхода для эффективной доставки БАВ – ведется в коллаборации с учеными из Индии, Бразилии и Китая. В 2018 году в рамках совместных исследований изданы две научные статьи в журнале, индексируемом на платформе WoS TOP-10, Scopus.

В 2018 году научным коллективом лаборатории под руководством Ирины Потороко и Шириша Сонавейна выигран грант РФФИ совместных инициативных российско-индийских научных проектов «Ультразвуковая инкапсуляция биологически активных соединений для размещения в пищевом матриксе».

«Предпосылкой разработки решения для данной проблемы является необходимость установления принципов встраивания биологически активных веществ в пищевой матрикс для сохранения их биодоступности с учетом физических и химических свойств пищи», – отметила Ирина Юрьевна.

Ректор ЮУрГУ Александр Шестаков обратил внимание членов Международного научного совета на то, что данная лаборатория является одной из самых эффективных в университете на сданный момент. Данная эффективность выражается не только в коммерциализации разработок, но и в уровне научных статей, а также статусе высокорейтинговых журналов, где они опубликованы.

Международная лаборатория нейрогепатологии

Далее состоялась презентация результатов Международной лаборатории нейрогепатологии, направленной на изучение молекулярных механизмов хронического стресса. Ее возглавляет директор Института молекулярной физиологии и генетики Словацкой академии наук, известный ученый в нейрофармакологии Элияху Дременков.

По словам руководителя научного подразделения со стороны ЮУрГУ, директора Высшей медико-биологической школы Вадима Цейликмана, цель лаборатории – в получении новых приоритетных на мировом уровне знаний в отношении роли печени в регуляции работы ЦНС в норме, в условиях хронического стресса и при вызванных стрессом болезнях, сокращающих продолжительность жизни.

«Нами получены новые данные, касающиеся изучения молекулярных механизмов регулирующего действия печени на активность нейронов мозга при хроническом стрессе. Обнаружена природа устойчивости к лекарственной терапии при синдроме посттравматических стрессорных расстройств – ПТСР, предложен способ немедикаментозной коррекции синдрома ПТСР», – доложил Вадим Эдуардович результаты работы лаборатории.

Деятельность лаборатории нейрогепатологии поддерживается грантом РНФ. Результаты работы лаборатории изложены в федеральных СМИ. Перспективы развития лаборатории, по словам сотрудников, связаны с выполнением инновационных исследований, направленных на внедрение гепатопротекторов и функционального питания для коррекции болезней связанных с хроническим стрессом, на разработку новых лекарственных препаратов.

«Уникальность данной лаборатории в том, что направления, изучением которых занимаются ученые, могут быть совершенно самостоятельным научным крылом. В данном случае, основная миссия университета заключается в создании оптимальных условий для успешного существования лаборатории нейрогепатологии», – отметил ректор ЮУрГУ.

«Университет открыт к сотрудничеству с разными людьми по всему миру. И это очень важная стратегия. В ЮУрГУ 3 приоритетных направления. Во-первых, цифровая индустрия, во-вторых материаловедение, в котором университет особенно силен, и третье – экология (чистая вода и чистый воздух). Эти три направления очень важны. Мы как члены международного научного совета готовы в дальнейшем поощрять и поддерживать развитие ЮУрГУ по данным направлениям», – прокомментировал итоги презентации достижений международных научных лабораторий Майкл Трейн.

Напомним, создание Международного научного совета – одна из важнейших инициатив в рамках реализации программы дорожной карты университета. В состав совета вошли ведущие ученые мира, обладающие богатым научно-исследовательским опытом в фундаментальных и компьютерных науках, инжиниринге и медицине. МНС нацелен на координацию научно-исследовательской и образовательной деятельности университета в соответствии с лучшими мировыми практиками в рамках Проекта 5-100.