В Нижнем сработало!

В Нижнем сработало!

Александр Механик

Итоги первого этапа реализации программы мегагрантов в нижегородских вузах показывают, что успешное развитие в них научной деятельности стало возможным в результате тесного сотрудничества с институтами РАН

Рисунок: Константин Батынков

В апреле 2009 года вышло необычное постановление правительства России № 220. Документ предусматривал выдачу грантов ведущим иностранным и российским ученым на организацию научных исследований в вузах России. Размер грантов — до 150 млн рублей — не имел прецедентов в новейшей российской истории и был весьма значителен даже по западным меркам. И уже в октябре 2009-го были объявлены имена первых сорока победителей.

В статье «Нижегородская уния» («Эксперт» № 23 за 2011 год) мы рассказали о четырех полученных вузами Нижнего Новгорода грантах, тематика которых была посвящена изучению реликтового излучения Вселенной, физике мощных лазеров и световых пучков, биологии мозга и раковых опухолей. «Эксперт», в частности, заинтересовала тема сотрудничества вузов и институтов Российской академии наук. Тем более что тематика всех четырех грантов в той или иной степени была связана с тематикой работ нижегородского Института прикладной физики РАН (ИПФ), о работе которого мы уже писали (см. «Наследники Мандельштама», «Эксперт» № 34 за 2010 год).

Нижний Новгород был выбран потому, что ученые, связанные с вузами Нижнего, получили четыре гранта, то есть больше, чем любой другой научный центр России, за исключением Москвы и Санкт-Петербурга*.

21 декабря 2012 года состоялся конкурс Министерства образования и науки среди победителей конкурса 2010 года — на продление грантов еще на два года. Из 40 победителей 2010 года такое право получили лишь 27 проектов. В том числе все четыре из Нижнего Новгорода.

Мегагранты, как отметил директор Института прикладной физики РАН академик РАН Александр Литвак , бесспорно, стимулировали научную активность и в вузах, и в академических институтах. Победами в первом конкурсе дело не ограничилось. Во втором и третьем конкурсах Нижегородский госуниверситет получил еще три мегагранта, а в третьем конкурсе, в котором разрешили участвовать и академическим институтам, столько же мегагрантов получил ИПФ. Это больше, чем все другие институты и университеты России. А Нижегородская медицинская академия выиграла еще один грант в третьем конкурсе. На недавно объявленный четвертый конкурс от Нижегородского политехнического университета заявлено уже пять проектов.

Мы решили посмотреть, что получилось в результате почти трехлетней работы нижегородских вузов над мегагрантами первой волны, чего ждут от продолжения этой работы участники проекта и что это дало для развития вузов и сотрудничества вузов и РАН.

Риск оправдался

В начале мегагрантовой эпопеи даже многие победители конкурса скептически отнеслись как к самому принципу привлечения «звезд» в российские вузы, так и к целям, которые этот конкурс ставил.

Так, соруководитель гранта, посвященного физике мощных лазеров и световых пучков, со стороны ННГУ завкафедрой общей физики радиофизического факультета Михаил Бакунов отмечал, что «приглашение иностранных ученых на таких льготных условиях, когда они могут бывать здесь наездами, — это экстраординарная мера, которая отражает понимание руководством страны того, что наука у нас загибается. В нормальном государстве люди, которые хотят у нас работать, должны приезжать к нам и работать». При этом Бакунов выражал надежду, что с помощью крупнейшего в мире специалиста в области мощных лазеров Жерара Муру ( G. Mourou ), выигравшего грант, удастся создать в университете лабораторию мирового уровня.

По мнению тогда члена-корреспон­дента, а ныне академика РАН заведующего лабораторией Института биоорганической химии РАН Сергея Лукьянова , получившего грант для создания в Нижегородской медицинской академии лаборатории по изучению механизмов физиологических и патологических процессов в живых системах на основе использования флюоресцентных белков, которое он высказал в 2011 году, «сама идея пригласить ведущего ученого в вуз, где он до сих пор не имел никаких проектов, с целью получить по результатам его двухлетней деятельности эффективно функционирующую, передовую научную лабораторию выглядит, мягко говоря, весьма рискованной».

Мы поинтересовались у Сергея Лукьянова, оправдались ли его опасения. «На мой сугубо субъективный взгляд, риск полностью оправдался: сейчас в Нижегородской медицинской академии активно работает молодой энергичный коллектив ученых, причем на оборудовании, о котором в моей лаборатории в Москве мы можем только мечтать! И работать в этом коллективе мне очень интересно», — признался ученый.

Однако дальнейшая работа по мегагрантам оказалась для вузов нелегкой проблемой. Дело в том, что одним из условий получения средств на продолжение мегагранта было его софинансирование: 30 млн рублей выделяет государство и столько же — соответствующий вуз.

«Это, в общем-то, непросто нам дается, — говорит проректор по науке ННГУ Сергей Гурбатов . — У Нижегородского университета помимо тех двух мегагрантов, о которых вы пишете, всего пять мегагрантов. И нам нужно изыскать свыше ста миллионов рублей на их софинансирование со стороны университета. Ведь если мы и зарабатываем деньги, то на той же самой науке, получая другие гранты, либо за счет платных студентов. То есть мы должны одни гранты финансировать за счет других».

Проректор Нижегородского государственного университета Сергей Гурбатов: "Мы сумели выиграть мегагранты, потому что были подготовлены к работе над ними благодаря своей многолетней практике"

В Нижегородской медицинской академии внебюджетная деятельность — те же платные студенты. И платные клиники, в которых часть полученных от клиентов средств идет на функционирование этих клиник, а другая часть — вузу. Кроме того, как рассказала директор Научно-исследовательского института биомедицинских технологий при Нижегородской медицинской академии (создан по результатам получения гранта) Елена Загайнова , они постоянно пишут заявки на получение средств из разных дополнительных источников — федеральных целевых программ и Российского фонда фундаментальных исследований. В значительной степени здесь используется тот же самый подход: финансирование одного гранта за счет других (если не прямое, то косвенное).

Многие наши собеседники отмечали, что если на Западе какой-то ученый выиграет крупный грант, то институт, в котором он работает, получает дополнительное софинансирование от государства или от какого-либо фонда на развитие инфраструктуры. В российских условиях требование о софинансировании ложится достаточно тяжелым грузом на бюджет вузов, у которых не так много способов зарабатывать.

Проникнуть в опухоль и уничтожить ее

По мнению Сергея Лукьянова, основные достижения, полученные в рамках гранта, который он ведет, связаны с перенесением разработанных ранее технологий с уровня клеточных культур на уровень целого организма: «Ключевую роль в этом сыграло соединение трех факторов: нашего опыта в области флуоресцентных белков, опыта научного коллектива нижегородцев под руководством Елены Загайновой в работе с экспериментальными опухолями животных, получение нового уникального оборудования в рамках финансирования мегагранта и давнее сотрудничество медакадемии с Институтом прикладной физики РАН в сфере оптического биоимиджинга». Академик Лукьянов рассчитывает, что дальнейшая работа по гранту позволит серьезно углубить и расширить понимание механизмов развития опухолей и на основе полученных знаний предложить новые стратегии лечения онкологических заболеваний.

Соруководитель этого гранта со стороны Нижегородской медицинской академии Елена Загайнова подчеркивает: «Как было обещано сделать новые контрастные маркеры на основе флуоресцентных белков дальней красной области, так и сделано». Показано, что с ними хорошо видны опухоли разных видов, в том числе ортотопические метастазы, которые растут глубоко в органе. Удалось показать на живых мышах и в живой опухоли, что в опухоли есть более активные зоны и менее активные. Благодаря этому можно планировать эффективность воздействия химиотерапии: насколько каждая конкретная клетка активна, будет ли она воспринимать лечение. Такого, подчеркивает Загайнова, в мире никто никогда не делал. Наконец, в рамках гранта разработан генетически кодируемый фотосенсибилизатор — KillerRed — одновременно белок и фотоактивное вещество, убивающее опухоль. Его можно будет применять и для лечения человека, после того как пройдут клинические испытания и будет разрешена генетическая терапия.

Все, с кем мы обсуждали результаты работы по этому гранту, отмечали, что подобные исследования экспериментальных опухолей ведутся во многих лабораториях, например в Российском онкологическом научном центре им. Н. Н. Блохина, но такого сочетания разработок, как в этой лаборатории (генетическое маркирование, создание культур флуоресцентных белков и генетически кодируемых фотосенсибилизаторов), в России до сих пор не было.

Матрикс мозга

Грант, посвященный биологии мозга и реализуемый на базе ННГУ в тесной кооперации с ИПФ и Медицинской академией, был получен профессором Итальянского института технологий (Генуя, Италия) Александром Дитятевым . Профессор Дитятев — известный ученый в области науки о мозге, создатель нового направления в нейронауке по изучению синаптических функций внеклеточного матрикса в головном мозге млекопитающих. Научной задачей, стоявшей перед получателями гранта, было изучение влияния различных молекул внеклеточного матрикса мозга на информационные функции передачи сигналов в мозге.

Матрикс — это внеклеточная среда, которая заполняет в мозге пространство между нейронами и различными вспомогательными клетками и, согласно последним исследованиям, активно взаимодействует с клетками мозга. Нейронные сети взаимодействуют с этой средой, образуя различные обратные связи, влияющие на пластичность мозга.

В рамках гранта, в частности, удалось показать, что такие болезни, как эпилепсия и шизофрения, связаны в том числе с нарушением структуры матрикса мозга. Кроме того, коллектив, работавший по гранту, подготовил несколько работ, основанных на применении радиофизических методов для описания сигнальных процессов в мозге. Как заметил заведующий кафедрой нейродинамики и нейробиологии Нижегородского университета, заведующий лабораторией нелинейных процессов в живых системах ИПФ, соруководитель гранта от ННГУ Виктор Казанцев , «использование таких методов — это то, чем славна нижегородская физическая школа со времен одного из ее основателей академика Александра Андронова и чем активно занимаются в ИПФ».

Продолжение гранта позволит заняться разработкой дополненной, модифицированной модели матрикса, которая сейчас включает в себя не только сам матрикс, но и глиальные клетки. Это особый тип клеток, через которые питаются нейроны. Они также вовлечены в процессы активной передачи сигналов в мозге и генерируют кальциевые волны, которые с помощью радиофизических методов изучались в рамках гранта.

Все эти исследования напрямую связаны с выходом на доклинические испытания лекарственных препаратов, воздействующих на мозг, при работе с животными, включая генномодифицированных. Эта работа ведется в том числе в интересах фармкомпаний, которые в других странах обеспечивают существенную часть внебюджетного финансирования подобного рода разработок. Насколько это возможно осуществить в российских условиях, судить сейчас трудно, признает Виктор Казанцев, потому что помимо уже имеющейся научной составляющей необходима еще и соответствующая бизнес-инфраструктура, которая пока не готова. «Но если мы будем предлагать некие решения для бизнеса, то, я думаю, мы достаточно быстро сможем найти и заказы, и финансовую поддержку», — полагает ученый.

Но пока и в ННГУ, и в ИПФ рассчитывают на государственную поддержку исследований мозга в рамках программ развития фармацевтической промышленности и робототехники. В частности, по использованию нейроуправляемых систем в робототехнике.

Заглянуть внутрь Вселенной и скважины

Грант, полученный профессором Стокгольмского (Чалмерского) технологического университета Леонидом Кузьминым для организации лаборатории в Нижегородском техническом университете, предусматривал разработку приемников терагерцевого излучения, необходимых для решения важнейшей задачи фундаментальной физики — выяснения природы сил, вызывающих ускорение расширения Вселенной. Этот феномен объясняется наличием во Вселенной темной энергии и темной материи. Для понимания природы этих явлений требуется детальное знание картины реликтового излучения на субмиллиметровых волнах. Профессором Кузьминым был предложен и успешно реализован болометр (прибор для регистрации фонового космического излучения) на холодных электронах, который представляется самым вероятным кандидатом на то, чтобы стать датчиком нового поколения, способным детектировать реликтовое излучение.

Соруководитель гранта проректор по развитию Нижегородского технического университета Михаил Ширяев объясняет: «Мы решили основную задачу. Создана уникальная лаборатория, и можно смело говорить, что это лаборатория криогенной наноэлектроники мирового уровня. Сформирован коллектив — команда из сотрудников нашего и стокгольмского университетов, представителей других промышленных и образовательных учреждений». Теперь в России только этой лаборатории под силу решать все задачи, связанные с разработкой болометрических систем для высокочувствительных приемников. Причем не только для астрофизических исследований.

Заместитель руководителя по научной работе этой лаборатории, ведущий научный сотрудник ИПФ Вячеслав Вдовин рассказывает, что, например, нефтяники хотели бы поместить ядерно-магнитно-резонансный томограф в скважину для ее подробного изучения, и добавляет: «Но для томографа нужен криостат, а привычные криостаты поместить в скважину невозможно. Нам пришлось разработать криостат, который охладит сверхпроводящий магнит в скважине». И лаборатория уже начинает предлагать свою разработку нефтяникам.

Кроме того, во всем мире в настоящее время прорабатывается возможность организации телекоммуникации в терагерцевом диапазоне. Вместе с НПО «Исток» из подмосковного Фрязино и ИПФ лаборатория работает над созданием терагерцевого коммуникационного канала с пропускной способностью выше 100 Гбит.

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) и Российское космическое агентство в 2019 году планируют запустить космическую обсерваторию, которая устроена как радиоинтерферометр со сверхдлинной базой: один телескоп в космосе, второй — на Земле. Новая лаборатория — участник этого проекта, сейчас в ней и в ИПФ заняты исследованием свойств материалов, из которых будет строиться обсерватория, при низких температурах.

Нижегородская лаборатория, подчеркивают Михаил Ширяев и Вячеслав Вдовин, безусловно, будет развиваться даже после окончания гранта. Одно из основных направлений ее работы — сотрудничество в рамках европейских проектов. Там появится и возможность заработать. Задача лаборатории — достичь таких результатов, чтобы войти в эти проекты уже полноправными участниками.

Самый мощный в мире лазер

Результаты мегагранта «Экстремальные световые поля и их приложения», выделенного франко-американскому физику Жерару Муру для создания в Нижегородском университете соответствующей лаборатории, позволили сформулировать предложения по строительству в России на базе ИПФ в рамках одного из мегасайенс-проектов самого мощного в мире лазера — мощностью 200 ПВт.

Директор Института прикладной физики РАН академик РАН Александр Литвак: "Если бы рядом с вузами, получившими мегагранты, не было институтов РАН, то вузы не смогли бы эффективно эти мегагранты реализовать"

В этом проекте предполагается создание 12-канальной системы одинаковых каналов лазерного усиления. В рамках гранта, полученного Муру, в университете и ИПФ проведено моделирование каждого канала и всех компонентов и технологий, которые будут использованы в мегасайенс-проекте. Тем самым грант дал возможность разработчикам лазера уверенно сказать, что его архитектура, которую они предлагают, готова к реализации.

Проект был поддержан комиссией под председательством Владимира Путина в числе шести предложений по мегасайенс-проектам. Многие ведущие лазерные школы мира выразили готовность сотрудничать с этим проектом. И не только лазерные: дело в том, что сверхмощные лазеры предполагается использовать для получения электрон-позитронной плазмы в вакууме и для создания компактных ускорителей, способных даже заменить адронный коллайдер.

Еще одно направление исследований связано с проблемой использования видеоимпульсов терагерцевого излучения, генерируемых в результате детектирования фемтосекундных лазерных импульсов, для восстановления изображения недоступных напрямую (скрытых) объектов. Особенно популярно применение терагерцевой томографии для обнаружения на стенах храмов изображения фресок, закрытых более поздним картинным слоем. Профессор Муру — один из инициаторов такой деятельности, ведущейся в Европе в контакте с французским Лувром. Нижегородцы в рамках мегапроекта осуществляют подготовку аппаратуры и компьютерных программ для реализации подобного проекта в России.

Итоги унии

Все, с кем мы беседовали в нижегородских вузах, подчеркивали, что мегагранты только вершина айсберга изменений, происходящих в вузах за последние годы, в результате чего университеты перестали быть похожими на советские вузы. Как заметил Михаил Ширяев, раньше вузы решали задачу освоения бюджетных средств, выделяемых в первую очередь на подготовку студентов. Хотя научные задачи в вузах тоже решались, основой этой деятельности в конечном счете тоже было бюджетное финансирование. Сейчас за каждый грант, за каждый хоздоговор нужно бороться. «Вуз сегодня — это организация, в которой нужно не только заниматься образованием и наукой, но и знать конъюнктуру научно-образовательного рынка, чтобы находить в нем свое место», — объясняет Ширяев. «Мы сумели выиграть мегагранты, потому что были подготовлены к работе над ними благодаря своей многолетней практике. Так, мы получили по различным инновационным образовательным программам 2,5 миллиарда рублей, благодаря чему сумели существенно обновить исследовательское оборудование», — приводит пример Сергей Гурбатов.

Научные и образовательные итоги мегагрантов позволили создать в ННГУ по примеру западных университетов так называемые исследовательские школы, когда несколько руководителей и аспирантов объединяются на основе сходной тематики. Кроме общих научных интересов, обязательным условием создания таких школ является хорошо оплачиваемая работа аспирантов в научных грантах и программах. Две такие школы созданы на основе мегагрантов, то есть при научных коллективах, где есть достаточно большие деньги. Одна из них называется «школа нейробиотехнологии» — фактически это грант Дитятева — Казанцева. Вторая школа — по лазерной физике, где руководители соответственно Жерар Муру и Михаил Бакунов. Кроме того, результаты, полученные в рамках этого гранта, позволили университету наладить тесное сотрудничество с Саровским научным центром, где создают в целях  осуществления термоядерного синтеза самую крупную в мире лазерную установку УФЛ-2М. Для работы на этой установке Саровскому центру в течение ближайших двадцати лет ежегодно необходимы 10–15 студентов, специализирующихся на лазерной физике. В университете создана под эту задачу новая кафедра.

Одновременно — в первую очередь на базе гранта Дитятева — Казанцева, — в Нижегородском университете создан Институт живых систем, для которого было реконструировано отдельное здание. Научным руководителем института стал замдиректора ИПФ РАН член-корреспондент РАН Александр Сергеев . В этом институте работают сотрудники разных факультетов университета, Медицинской академии, Института прикладной физики. Сотрудником института является и выпускник ННГУ профессор Алексей Семьянов, работающим в настоящее время на постоянной основе в Японии, где специально для него создали лабораторию по нейродинамике мозга. Зеркальная лаборатория  под руководством  Виктора Казанцева стоимостью свыше миллиона долларов создана в университете. Ключевой объект нового института — уникальный виварий, предназначенный для содержания иммунодефицитных и генномодифицированных животных, без которых современная биологическая наука развиваться не может. Вивариев такого класса в России больше нет.

Аналогичным путем пошли и в Нижегородской медакадемии, где полученные результаты оказались столь значительны, что на базе созданной в рамках гранта лаборатории был учрежден Научно-исследовательский институт биомедицинских технологий, директором которого назначена Елена Загайнова, а научным руководителем — Сергей Лукьянов.

Создание института позволило медакадемии продолжить сотрудничество с Лукьяновым уже за пределами гранта. Проводимые в новом институте работы оказались очень хорошим дополнением к его работам в Москве. В Нижегородской медакадемии теперь тоже уникальный виварий с мышами, которого нет в Москве. И поскольку новый институт является частью академии, у него также имеется возможность работать с человеческими тканями.

Можно сказать, что программа мегагрантов, как подчеркивали все наши респонденты, позволила подтянуть уровень науки в вузах, наладить сотрудничество на равных с академическими лабораториями или даже предложить последним включиться в разработки по интересующим их темам (раньше обычно происходило наоборот).

В статье «Нижегородская уния» мы отмечали, что в Нижнем Новгороде возникла неформальная агломерация академических НИИ и образовательных учреждений, в основе которой — совместная подготовка научных кадров, совместные исследования и разработки и, если можно так сказать, личная уния: многие сотрудники академических НИИ являются по совместительству сотрудниками вузов, и наоборот. Именно такое тесное переплетение научных и образовательных учреждений обеспечило успешное выполнение программ мегагрантов и способствовало серьезному усилению научного потенциала вузов.

Не конкурировать, а интегрировать

Нижегородский пример с мегагрантами, по мнению Александра Литвака, является ярким подтверждением того, что российская политика развития науки и подготовки научных и инженерных кадров должна опираться не на конкуренцию академической и вузовской науки, а на их интеграцию. «Хотя в обозримом будущем главной задачей вузов останется подготовка кадров, так как при нынешней педагогической нагрузке у преподавателей требовать с них полноценные научные исследования бессмысленно», — признает ученый.

Вот почему, по мнению академика Литвака, «если бы деньги мегагрантов дали в ИПФ, мы бы сумели освоить их эффективнее». Он уверен, что если бы рядом с вузами, получившими мегагранты, не было учреждений Нижегородского научного центра РАН, то вузы не смогли бы эффективно освоить оборудование, купленное по мегагрантам. Слишком велики оказались потери, понесенные высшей школой за последние двадцать лет. И в вузах тех городов, где нет подобного альянса, оборудование, закупленное в рамках различных программ поддержки вузовской науки, простаивает.

Именно поэтому научный потенциал образовательной деятельности должны обеспечивать академические институты и государственные научные центры, вовлекая в нее ведущих ученых и собственную экспериментальную базу. По мнению Литвака и остальных респондентов «Эксперта», необходимо возродить программу интеграции образования и науки, которая неплохо функционировала даже при весьма скромном финансировании в конце 1990-х, но затем была немотивированно прекращена. «Хотя мои слова ни в коей мере не следует использовать в качестве обоснования предлагаемого некоторыми специалистами по организации науки присоединения академических институтов к университетам или наоборот. У науки и образования столь много проблем, что решать большинство из них следует раздельно», — подчеркнул Александр Литвак.