НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ НАУКИ
Фундамент белорусской науки благодаря поддержке со стороны государства в последние несколько десятилетий серьезно упрочился: сформированы и развиваются мощные научные школы, растет творческий потенциал, крепнет материально-техническая и лабораторная база, есть и стратегическое видение перспектив. Республика Беларусь обрела широкую известность в области информационных, космических и биотехнологий, физики, машиностроения, медицины и фармацевтики. Покорение новых высот связывают с реализацией мегапроектов, способных вывести приоритетные направления на мировой уровень конкурентоспособности.
– Внаше время наука является важнейшим фактором прогресса. И в Беларуси это хорошо понимают, потому постоянно уделяется внимание динамичному развитию данной сферы. Именно наука и современные инновации меняют облик мира, открывают горизонты цивилизационного развития третьего десятилетия XXI века. Сегодня как никогда жизненно важно войти и закрепиться в группе стран-разработчиков, производителей высокотехнологичной и наукоемкой продукции. У нас есть все основания для успешного движения в данном направлении, – отметил Президент
Беларуси Александр Лукашенко 23 января на церемонии вручения дипломов доктора наук и аттестатов профессора научным и научно-педагогическим работникам.
О Национальной академии наук Беларуси сегодня говорят как о мощном научно-производственном комплексе, сформировавшем уникальные кластерные структуры, способные воплотить смелые научные идеи в конкретный продукт. Рассказывая о достижениях на торжественном собрании в День белорусской науки, председатель Президиума НАНБ академик Владимир Гусаков отметил создание производств V–VI технологических укладов, реализацию системных проектов, обеспечивающих развитие принципиально новых для нашей страны секторов и видов деятельности. Институтами развития и одновременно точками роста новой экономики станут такие инфраструктурные проекты, как «БелБиоград» и «АкадемТехноград».
Эффективной считает В. Гусаков работу, проведенную по внедрению результатов научных изысканий в практику. По состоянию на январь 2020 года в Академии наук создано и функционирует более 120 производств и производственных участков. Кроме того, НАН Беларуси выполняет научное сопровождение развития космической отрасли, сферы информационных технологий, строительства БелАЭС и других важнейших сегментов экономики. При научном со
провождении ученых Академии в стране сформирована конкурентоспособная биотехнологическая отрасль – общий объем выпуска продукции по итогам 2019 года составил почти 880 млн рублей. Выпускаются лекарственные средства «под ключ», в том числе с использованием отечественных фармсубстанций: в 2019 году их реализовано на сумму 5,5 млн рублей.
По словам руководителя НАН, среди перспективных разработок последних лет, открывающих новые горизонты, – электромобили и спутники, суперкомпьютеры и суперконденсаторы, робототехника, точное земледелие и другие ноу-хау, основанные на высоких технологиях. Разработки белорусских ученых применяют не только в космосе, но и на шестом континенте, где полным ходом уже идет создание Белорусской антарктической станции.
В 2019 году в различных отраслях экономики и социальной сфере страны внедрялись 254 академические разработки, 73 из них внедрены полностью. Так, в Институте физики имени Б.И. Степанова НАН Беларуси создано высокотехнологичное экспортно ориентированное производство оптических компонентов и лазерных систем с диодной накачкой нового
поколения. Научно-практическим центром по материаловедению осуществлялось строительство типовых модульных станций обезжелезивания воды для малых населенных пунктов. Ученые Института общей и неорганической химии готовы предложить производство биоразлагаемого бумажного упаковочного материала, который продлевает сроки хранения пищевой продукции.
Нельзя не вспомнить и про такие прорывные разработки, как портативный суперкомпьютер, который способен выполнять 20 трлн операций в секунду, система идентификации и прослеживаемости товаров с использованием RFID-меток, отечественный электромобиль и малый персональный электротранспорт, супернакопитель энергии, высококонкурентные беспилотные летательные аппараты, ДНК-паспортизация человека и, конечно, IT-технологии для медицины.
Белорусская высокотехнологичная продукция востребована в России.
– Сейчас в Российской Федерации на испытаниях 30 белорусских автобусов с газогенераторными двигателями, строятся два завода по технологии «Амкодор», есть предприятие, которое производит тракторы по белорусской лицензии, – рассказал Госсекретарь Союзного госу
дарства Г. Рапота во время посещения выставки в НАН Беларуси в День белорусской науки. – Потенциал взаимодействия наших стран в сфере науки очень высок. В последние годы белорусско-российское сотрудничество активно развивается в производстве техники, используемой в космосе, в частности, это создание более компактных приборов, устойчивых к воздействию радиации, в сфере биотехнологий, генной инженерии.
К построению новой интеллектуальной экономики, образования, научного и инновационного обеспечения развития современного общества активно подключается молодежь. Важным подспорьем в этом выступает творческая, во многом стимулирующая к самореализации молодых ученых среда, созданная в Национальной академии наук Беларуси.
В современных условиях развития мировой экономики, процессов глобализации с возрастающей ролью информационно-коммуникационных технологий, ускоренными темпами технологического обновления, усилением влияния научно-технического знания на благосостояние наций возникает потребность не только специализации на отдельных направлениях научнотехнической мысли, но и объединения усилий заинтересованных сторон мирового сообщества для решения актуальных задач, обмена опытом, поиска нового знания. НАН Беларуси активно развивает международное сотрудничество. Подписаны договоры и соглашения с академиями наук и научными центрами 90 стран мира. C 2017 года наша Национальная академия наук стала выполнять функции базовой академии наук в организационном и методическом сопровождении Международной ассоциации академий наук – МААН.
Вместе с тем, как подчеркнул председатель Президиума НАН Беларуси Владимир Гусаков, работая в контексте глобальных технологических трендов, тесно сотрудничая с мировым научным сообществом, мы поэтапно движемся к новому типу формации – Беларуси интеллектуальной.
О достижениях и планах академических ученых наглядно свидетельствуют более 140 инновационных разработок и технологий, представленных на выставке в День белорусской науки. Некоторые уже применяются в самых разных сферах – от медицины и фармацевтики до аграрной и химической промышленности. Так, в Институте физикоорганической химии НАН Беларуси давно занимаются изучением уникальных свойств разработанных волокнистых ионитов ФИБАН. На сегодняшний день ученые готовы предложить различные модификации этих сорбционных материалов, в том числе нового полиакрилонитрильного анионита ФИБАН А-5(N) для очистки газов от токсичных примесей кислого характера (диоксида серы, фторо- и хлороводорода, метановой кислоты и других) в условиях низкой относительной влажности воздуха. Особенно эффективен этот сорбент в отношении диоксида серы – до 35 %. Опытное производство, организованное в институте, позволяет производить до 10 т в год различных типов сорбентов ФИБАН в виде штапельного волокна, преимущественно тех, которые требует рынок. В дальнейшем на других предприятиях страны это волокно может быть переработано в необходимую текстильную форму – нетканое полотно или аппаратную пряжу. Полученные текстильные формы ФИБАН используются для производства картриджей для установки в стандартные фильтры. Показательно, что фильтрующие изделия из волокнистого анионита ФИБАН нашли свое применение и в энергетике – для очистки речной воды, в том числе от природных органических примесей, которые достаточно сложно извлечь. В целом сфера применения этих уникальных материалов довольно широка, с помощью различных модификаций фильтров осуществляется очистка как жидких сред, включая питьевую воду, так и воздуха. Также эффективны для очистки большого спектра технологических отходов и концентрирования редких элементов для дальнейшего их анализа и извлечения.
Как рассказала ведущий инженер лаборатории синтеза и исследования свойств ионообменных волокон Института физико-органической химии НАН Беларуси Наталья Ломская, хотя эти инновационные сорбенты по стоимости выше широко применяемых гранулированных смол (все-таки высокотехнологичный синтез и производство требуют определенных затрат), но здесь следует делать ставку на высокую сорбционную активность, а также возможность применения данных материалов в различных текстильных формах. Сложно переоценить значение некоторых типов этих волокнистых сорбентов, например, для извлечения радионуклидов цезия, стронция, использования их в выпускаемой белорусским предприятием «АТОМТЕХ» аппаратуре для радиационного контроля.
О востребованности таких авангардных сорбционных материалов говорит и то, что в Беларуси создано тоннажное производство нетканого материала на основе ФИБАН. Эти материалы поставляются в Российскую Федерацию, а также в страны дальнего зарубежья – Германию, Корею, Китай. Небольшие партии недавно отправлены для тестирования в Австралию, Норвегию.
Сложно представить себе переход на новый технологический уровень без комплексной системы автоматизации производственных и управленческих процессов предприятия. Главный конструктор проекта автоматизации разработки технологических процессов для машиностроения Объединенного института проблем информатики НАН Беларуси Ромуальд Кулик подчеркнул важность внедрения таких процессов на современном предприятии. Как известно, на машиностроительных предприятиях в Беларуси создается много различных конструкций машин и механизмов, следовательно, нужна актуальная технология, позволяющая сделать это быстро и качественно. Разработанный учеными и конструкторами программный комплекс позволяет существенно ускорить внедрение. Иначе говоря, существует возможность по готовым чертежам или же моделям в автоматическом режиме отладить технологический процесс на конкретном производстве. Комплекс программных средств автоматизированного проектирования уже прошел апробацию на некоторых предприятиях сельхозмашиностроения. Разработчикам видится более широкое его применение, особенно для мелкосерийного производства, включая отрасли приборостроения, машиностроения и другие.
Свое ноу-хау – новую установку по выпуску комплексных гранулированных органо-минеральных удобрений на основе торфа – сотрудники Института природопользования НАН Беларуси пока представили в виде скромной фотографии.
– Разработка совсем свежая, и предстоит еще получить патент на изобретение, ведь здесь применен совершенно новый метод сушки, – пояснила заведующая отделом международных связей, патентнолицензионной и информационной работы института Светлана Гапеева.
Непосредственно гранулированные удобрения на основе торфа – более десятка рецептур, где в различных пропорциях предусмотрено сочетание азота, фосфора и калия, уже успели отлично зарекомендовать себя на белорусском рынке. Причем такие комплексные составы пролонгированного действия не вымываются
дождями из почвы в течение около 3 лет, считаются незаменимыми при возделывании широкого спектра культур и для крупных сельскохозяйственных предприятий, и для огородников-любителей. И, что немаловажно, они позволяют на более длительный срок сохранить плодородие почвы.
Среди открытий второй половины XX века особое место принадлежит лазеру. Ученые Беларуси внесли весомый вклад в развитие лазерной индустрии. Стало уже определенной закономерностью: в нашей стране создаются лазеры на уровне лучших мировых образцов. В дальнометрии и целеуказании незаменимы эрбиевые лазеры, которые сегодня разрабатываются в Институте физики имени Б.И. Степанова НАН Беларуси. Впечатляют они и по своим характеристикам: при энергии импульсов излучения 2–4 и 8–10 мДж обладают предельно малыми габаритами и низким уровнем энергопотребления. Белорусские лазеры способны функционировать при температурах от минус 40 до плюс 60 градусов по Цельсию, что значительно расширяет сферу применения данных уникальных приборов.
– Богатый опыт, накопленный в области разработки и производства эрбиевых и ряда других лазерных систем, позволяет Институту физики успешно сотрудничать с ведущими производителями оптоэлектронного оборудования в Беларуси, России и странах дальнего зарубежья, – отметил заведующий центром «Лазерная техника и технологии» института Геннадий Рябцев.
Нельзя не уделить внимания еще одной разработке Института физики – нитридным гетероструктурам.
– Нитридные гетероструктуры вобрали в себя все самые лучшие свойства полупроводников, в первую очередь – стойкость к высоким температурам, – отметил директор института Максим Богданович. – Например, транзисторы, которые создаются на основе таких технологий, способны работать при температурах до 500 градусов Цельсия. Это сразу снижает требования к системам
охлаждения создаваемых на их основе приборов. Да и мощные источники питания становятся очень компактными. Во-вторых, такие структуры на порядок более стойки к радиации, чем кремниевые. Это особенно актуально при работе в условиях космоса. И в-третьих, такие технологии – предмет критического импорта и национальной безопасности. Ни одна страна, у которой на высоком уровне развивается микроэлектроника, не станет делиться подобными авангардными технологиями. Потому предельно важно совершенствовать их в Беларуси.
Как пояснил М. Богданович, в Институте физики, где сегодня активно развивается это передовое направление, налажена очень хорошая кооперация с отечественными предприятиями промышленности, в первую очередь с ОАО «Интеграл» и ОАО «Минский НИИ радиоматериалов». Наши ученые планируют продолжать работу по совершенствованию технологических режимов роста нитридных гетероструктур, чтобы затем эффективно перенести эту сложную технологию из научно-исследовательской лаборатории института непосредственно на предприятия.
Собственно, на подобные технологии завтрашнего дня, несмотря на их высокую стоимость, делают ставку многие страны мира, особенно те, в которых
активно разрабатывается микроэлектроника: США, Китай, Германия, Италия, Япония, Россия.
– С определенностью можно сказать, что нитридные технологии ждет яркое, как свечение их светодиодов и лазеров, будущее, – отмечает М. Богданович. – Светодиоды активно используются для освещения железных и автомобильных дорог, домов, офисов. Почти бесконечно и число направлений применения светодиодов в медицине, биологии, физике и других науках.
Не менее востребованы лазеры на нитридных структурах, охватывающие спектр от желтой до дальней ультрафиолетовой области. Системы на основе нитридных полупроводников применяются в качестве фотоприемников излучения и солнечных преобразователей энергии.
– Особенно важным представляется практическое применение гетероструктур на основе нитридных полупроводников, связанное с разработкой специальных приборов сверхвысокочастотной электроники и оптоэлектроники для создания радаров, систем связи и радиоэлектронного противодействия, локаторов, дальномеров с высокой радиационной и тепловой стойкостью, – подчеркнул М. Богданович. – Использование нитридных структур для разработки всех этих приборов и устройств позволит достичь уникальных параметров, увеличить их эффективность, уменьшить вес и габариты.
Новые актуальные образцы электротранспорта – электровелосипед, электромотоцикл, электроскутер – можно было увидеть на экспозиции в Национальной академии наук Беларуси. Как и инновационные разработки в области медицины: 2D- и 3D-материалы на основе полисахаридов, которые используются при ожогах, отечественные информационные системы и лекарства для развития персонифицированной медицины, профилактики и лечения.
Широкой публике труды коллег и свои инновации представляли и молодые ученые из разных научно-исследовательских центров Академии наук. Например, о новом препарате, разработанном в лаборатории химии стероидов Института биоорганической химии (ИБОХ) НАН Беларуси под руководством академика В.А. Хрипача, рассказал старший научный сотрудник лаборатории белковой инженерии института Ярослав Диченко. Фитонол – первый продукт в Беларуси для медицины и спорта на основе брассиностероидов – растительных гормонов, обладающих множеством уникальных свойств. Прием этого средства позволяет улучшить общее самочувствие, а также
восстанавливаемость спортсменов после физических нагрузок. Но спортивная медицина – это только одно из применений брассиностероидов, хорошо зарекомендовали они себя в составе легендарного препарата Эпин для сельского хозяйства, также созданного учеными Института биоорганической химии. Он улучшает физиологические функции растений, их выживаемость и приспосабливаемость к неблагоприятным условиям внешней среды, включая засухи и резкое снижение температуры.
Надо сказать, что молодые ученыебиохимики и к процессу создания лекарственных средств сегодня стремятся подключить информационные технологии. В частности, в рамках работ, выполняемых в лаборатории белковой инженерии под руководством член-корреспондента НАН Беларуси С.А. Усанова, они создали специальную компьютерную программу. Она может заниматься поиском и отбором новых мишеней для создания лекарств. Как пояснил Я. Диченко, берется большая библиотека веществ, которые тестируются программой на взаимодействие, скажем, с рецептором. В результате из огромного числа вариаций исследователь получает небольшой набор веществ. Их в дальнейшем он сможет более детально проверить, что называется, «вживую», в процессе эксперимента. У новой программы есть свои преимущества: для отбора лекарств она использует информацию, полученную экспериментальным путем в биохимической лаборатории, а также позволяет дополнительно включать в базу данных новые результаты экспериментов. Работы по созданию новой модели компьютерной программы осуществлялись в течение двух лет в рамках международного проекта совместно с университетом г. Нови Сад Сербской Республики. Но ученые не останавливаются на достигнутом. Ведь максимально точный результат, который им удалось получить по отбору соединений, предположительно взаимодействующих с мишенью, немногим превышает 70 %. Поэтому молодые исследователи намерены улучшить предсказательную способность программы по компьютерному тестированию химических веществ. Что позволит также более тщательно просчитать будущий компьютерный дизайн лекарственного средства и минимизацию возможных побочных эффектов.
Научный поиск – процесс постоянный, не имеющий временных рамок. Получение новых знаний идет непрерывно, что постепенно приводит к появлению выдающихся результатов. Это в полной мере относится и к клеточным биотехнологиям, которые, как утверждает директор Института биофизики и клеточной инженерии НАН Андрей Гончаров, позволяют получить более благоприятный прогноз в борьбе с онкологическими заболеваниями.
Несмотря на масштабность выставки в Национальной академии наук Беларуси, в экспозиции удалось показать лишь малую толику всех уникальных разработок отечественных ученых. Но и это свидетельствует, насколько богата наша страна на таланты, яркие идеи, воплощенные в конкретных разработках, составляющие основу новой техники и технологий, создающие базис для модернизированной интеллектуальной экономики, для мегапроектов, результаты реализации которых, надеемся, пополнят банк мировых научно-технических достижений.