8 февраля отмечается День российской науки. В спецвыпуске Review БФУ имени И. Канта рассказал о наиболее интересных научных исследованиях и проектах.
Сейчас в составе БФУ более 20 научно-образовательных корпусов и 34 подразделения (институты, научно-образовательные центры, лаборатории).
Как рассказал проректор БФУ Артём Юров, в 2015 году сотрудники реализовали много интересных проектов. К примеру, впервые университет работал по Гособоронзаказу, была изготовлена уникальная продукция — алюминиевые зеркала сверхвысокой гладкости.
1. Любители погорячее и посолонее
Лабораторию геномики микроорганизмов Химико-биологического института возглавляет Степан Тощаков, выпускник МГУ им. М. В. Ломоносова. Свою кандидатскую диссертацию он защитил в Институте биологии гена РАН, потом занимался бизнесом, но затем вернулся в науку.
Главный объект изучения лаборатории — экстремофилы, то есть микроорганизмы, живущие в экстремальных условиях. Сначала наши учёные занимались расшифровкой геномов термофильных микроорганизмов, обитающих в гейзерах — горячих источниках Камчатки и Курильских островов. Потом к ним добавились галофильные (т. е. "любящие соль") микробы солёных озёр Волгоградской области. Это древние анаэробные микроорганизмы, которые дышат не при помощи кислорода, а при помощи серы.
По словам Степана Тощакова, результаты этих исследований можно использовать и в науке, и в промышленности: "научить" фрукты расти в более холодных условиях, а бумажно-целлюлозную промышленность сделать экологически чистой, используя вместо вредных кислот бактерии. Есть микробы, которые питаются нефтью, их можно применять в случаях разлива топлива.
2. Космические болезни
У космонавтов, рассказывает Степан Тощаков, на орбите атрофируются мышцы, изменяется состав крови, опасные изменения происходят с костями, из которых в невесомости вымывается кальций.
"Ещё из-за отсутствия силы тяжести рост космонавтов увеличивается на 5-8 см, а сердце уменьшается порой на 20%. А ещё космическая болезнь, радиация, проблемы со слухом и иммунитетом, — говорит учёный. — Но в космосе у людей появляется ещё одна — деликатная — проблема, о которой мало кто знает: космонавты жалуются на тяжёлое несварение. Поскольку наша пищеварительная система — это не только органы, но и микрофлора (в нашем кишечнике живёт до 5 тысяч видов микробов!), то причина недуга может скрываться именно в том, как космос влияет на микробов".
Чтобы разобраться в проблеме, учёные использовали мышей. Одну группу грызунов отправили на месяц на околоземную орбиту на спутнике "Бион-М1", а другая осталась на Земле в точно таких же клетках и получала точно такое же питание. По прилёте из мышей извлекли кишечник со всем содержимым.
По словам Степана Тощакова, в "космических какашках" было сильно изменено соотношение между двумя группами микробов, в обычных условиях это вызывает хроническое ожирение или сахарный диабет.
"Тем не менее физиологические и биохимические причины такого изменения ещё предстоит установить. Ждём результатов дополнительных анализов, и после этого сможем опубликовать работу. Ну и помочь космонавтам, конечно!" — говорит учёный.
3. У нас водились мамонты?
На территории Калининградской области несколько тысяч лет назад был ледник и водились крупные животные.
В прошлом году в карьере, откуда возили песок для строительства стадиона к ЧМ-2018, был найден двухкилограммовый зуб и кости древнего вымершего гиганта. Находку передали в Музей Мирового океана, а сотрудники музея обратились к учёным БФУ им. И. Канта.
"Наша задача — определить, мамонт это или какое-то другое доисторическое крупное животное, например, шерстистый носорог, — рассказал Степан Тощаков. — Мы получили три кости, но они могут оказаться "пустыми", без генетического материала: в отличие от Севера, где всё прекрасно сохраняется, наши погодные условия для этого не слишком удачны. Если это мамонт, то мы сможем даже установить, откуда эти животные пришли на территорию области. Пока ни в нашей, ни в соседних областях Литвы, Польши и Германии подобных детальных исследований не было".
4. Как в "Терминаторе"
В БФУ им. И. Канта предположили, что в единую сеть наподобие Интернета можно соединить не только технику, но и людей.
По словам директора Химико-биологического института БФУ им. И. Канта Максима Патрушева, существующие технологии не передают чего-то, что даёт живое человеческое общение.
"Людям нужны эмоции и что-то, что ощущается только при физическом контакте. Мы хотим создать устройства (электронные посредники), чтобы можно было коммуницировать с кем-то и при этом чувствовать эмоции собеседника. Есть два пути: эти устройства будут информировать нас об эмоциях или мы их будем чувствовать, — рассказал Патрушев. — Представьте, например, занятие в школе или вузе: лектор оперативно получает информацию, понимают ли его школьники".
Учёный предлагает вспомнить фильм "Терминатор", где к системе искусственного интеллекта SkyNet было подключено буквально всё.
"В определённой степени подобная система — конечный результат, — говорит Максим Патрушев. — Нужно разработать персональное устройство, которое будет считывать информацию с мозга отдельного человека. Прототип такого девайса уже есть, он основан на принципе простой электроэнцефалографии. Пока с помощью этого шлема мы можем просчитывать довольно грубые эмоции, более тонкие вещи скрываются глубже, нужно провести больше вычислительных операций. Это чисто математическая задача. К лету мы приступим к испытаниям этого шлема. Планируем работать с обычными студентами и с аутистами: любая аномалия — это кладезь ценнейшей информации. В целом более менее работающая система появится, я думаю, к 2035 году".
5. Онлайн-учебник
В Калининграде второй год идёт апробация онлайн-учебника по математике, созданного коллективом авторов во главе с заведующим лабораторией математических методов защиты и обработки информации БФУ им. И. Канта Алексеем Зайцевым. По учебнику "01Математика" работают школы не только Калининградской области, но и Казани, Москвы, Санкт-Петербурга, Саратова.
По словам учителя математики лицея № 49 Анны Прошкиной, для детей это современный тренажёр, который мотивирует их самостоятельно разбираться с математическими задачами.
"Самое главное, что те дети, кому тяжело даётся математика, после работы с новым учебником показали достаточно уверенные результаты. Кто-то ушёл с "тройки" на крепкую "четыре", а кто-то дотянулся и до "отлично", — говорит учитель.