Поиск - новости науки и техники

Научный Демидовский фонд

Представляем специальный выпуск, посвященный лауреатам общенациональной неправительственной научной Демидовской премии 2013 года

Математика во всем

Стремительность научной карьеры демидовского лауреата – 2013 в области математики академика Юрия Ершова (Институт математики Сибирского отделения РАН) поражает: кандидатскую диссертацию защитил через три месяца после окончания Новосибирского госуниверситета, докторскую – в 26 лет, членом-корреспондентом АН СССР стал в 30 лет! Иерархия Ершова в теории алгоритмов, язык S-выражений Ершова в семантическом программировании, A-пространство Ершова в теоретическом программировании известны любому математику. Коллеги говорят, что его отличает не только энциклопедичность знаний, но и стремление понять место, роль, тенденции развития современной математики.
– Юрий Леонидович, вы много лет преподаете в Новосибирском госуниверситете, ректором которого были долгое время. Сохраняется ли у молодых людей интерес к математике?
– Да – как это ни удивительно в наше прагматичное время. Не помню ни одного года, когда бы в наборе не было хороших студентов, многие из которых выбирают занятия наукой как дело жизни. Институт математики держится на выпускниках НГУ. Я был его ректором почти восемь лет – с декабря 1985 года до середины 1993-го. Это было время перестройки, бурного развития и крушения надежд. В этих бурлениях и затишьях, менявших психологию и мировоззрение, я пытался сохранить все лучшее, что было в НГУ. Ушел с ректорского поста, когда почувствовал, что уже не получается, как раньше, совмещать административную работу с научной. Я выбрал науку.
Образование – важнейшая область приложения науки. Мой опыт свидетельствует о том, что невозможно качественное образование в стране, регионе, где большой науки нет. И наоборот: наука без молодых кадров тоже вырождается. Сегодня много говорят о соответствии вузов потребностям рынка труда. Моя принципиальная точка зрения: получение качественного высшего образования – достойная и самодостаточная социальная цель высокоорганизованного общества. Человек, получивший качественное высшее образование, – потенциально активный член общества, который может работать в любой сфере. Главное – человеческий капитал, а не число специалистов по ИT-технологиям или маркетингу.
– Какой период жизни вы вспоминаете с наибольшим удовольствием?
– Пожалуй, золотое время – с первых лет работы в институте до начала 1990-х годов. Настроение и у молодежи, и у старших было не такое, как сейчас. Занятия наукой приносили радость. Сегодня наука не реформируется, а деформируется. Дана безоговорочная оценка: государственная наука в России неэффективна. Без всяких ссылок на то, по каким критериям оценивалась эффективность. Сначала с ног до головы облили Академию наук грязью, затем сказали: “Мы вас реформируем”.
Один старый московский профессор несколько лет назад заметил: “Если все силы бросить на прикладные разработки, то скоро прикладывать будет нечего”. Коль Россия хочет оставаться великой державой, она должна иметь свою фундаментальную науку. Последние события уже сыграли отрицательную роль: в некоторых институтах замечают, что молодежь пакует чемоданы. Наших специалистов активно приглашают китайцы, японцы. Сколько Россия от этого потеряет, сказать пока трудно, но молодые люди явно задумались, стоит ли выбирать карьеру ученого, если власть с ними может так оскорбительно обращаться.
Конечно, мы не теряем связи с нашими уехавшими сотрудниками. Например, Ефим Зельманов, лауреат Филдсовской премии, до сих пор является сотрудником Института математики, входит в редколлегию журнала “Алгебра и логика”, хоть и живет в США.
– А в каких странах, с вашей точки зрения, комфортнее всего заниматься математикой?
– Рая на Земле нет. Но нормальные отношения, стабильность, уверенность в завтрашнем дне, в том, что не будет в любой момент кардинальных реформаторских решений, – этим могут похвастать многие государства. Мне, например, очень нравится атмосфера в Германии – и в институтах, и в университетах. Хотя там свои серьезные проблемы – в первую очередь с набором хороших студентов. Не идут молодые люди на математику. Самые популярные специальности у абитуриентов – юрист и медик. Дело и в будущих доходах, и в значительных усилиях, которых требует занятие наукой.
В Америке ситуация тоже стабильная. Обама в свое время пришел на заседание американской академии, сказал хорошие, правильные слова и подкрепил их соответствующим бюджетом.
– Над чем вы сейчас работаете?
– Круг моих научных интересов достаточно широк, но популярному объяснению практически не поддается. Я – специалист по математической логике. Это направление очень близко к тому, что в американских и европейских университетах называется computer science. Я занимаюсь вопросами применения математической логики в теории чисел. У меня достаточно много учеников – среди них один член-корреспондент РАН (директор Института математики СО РАН Сергей Савостьянович Гончаров), 17 докторов наук и значительное число кандидатов.
– Математика воспитывает строгость мышления, наше преподавание математики в средней школе считалось одним из лучших в мире. Увы, ситуация меняется к худшему. Что нужно сделать, чтобы сохранить это наследие?
– Вопрос очень сложный. У среднего образования серьезные проблемы, в том числе с организационной точки зрения. У ЕГЭ есть один существенный плюс: он дает возможность способным ребятам из “глубинки” поступить в столичные вузы. Но для математика важно, чтобы человек научился логически мыслить, а сама система выбора ответов не способствует развитию логического мышления. Сейчас над этим, кажется, задумались и в Минобрнауки.
При создании Новосибирского университета считалось, что математическая методологическая основа должна пронизывать подготовку на большинстве факультетов. Многие крупные ученые СО РАН из областей естественных наук могут похвастать серьезными математическими знаниями. Например, в Институте цитологии и генетики, где развивается биоинформатика, биологу без серьезной математической подготовки просто нечего делать. Академик Дмитрий Георгиевич Кнорре, когда был деканом факультета естественных наук, прекрасно понимал эту тенденцию и всегда поддерживал математиков. Уровень преподавания на факультетах, где математика – профильная дисциплина, традиционно высок. И от такого наследия не стоит отказываться.

Правила нанодвижения

Демидовский лауреат академик Александр Спирин (Пущино) известен в научном мире как один из основоположников современной молекулярной биологии, а также как создатель и первый директор знаменитого Института белка РАН. Совместно со своим учителем Андреем Белозерским он получил первые экспериментальные свидетельства существования информационных и некодирующих РНК. Впервые сформулировал общие принципы организации макромолекулярной структуры РНК, открыл информосомы – внутриклеточные информационные рибонуклеопротеидные частицы. Показал принципиальную возможность внеклеточной реконструкции рибосомных частиц и предложил модель динамической работы рибосомы, которая была подтверждена во многих лабораториях мира и получила международное признание. И это очень краткий список фундаментальных открытий лауреата. Вполне закономерно возник вопрос: какое из них Александр Сергеевич считает главным?
– Конечно, концепцию рибосомы как наномашины, которая использует для своей работы тепловое броуновское движение. Раньше считали, что рибосомы – это жесткие частицы ультрамикроскопических размеров с неподвижным поверхностным рельефом, обладающим некоторыми каталитическими активностями для синтеза белка. Я впервые выдвинул концепцию рибосомы как подвижной частицы, и мы в Институте белка РАН получили первые экспериментальные доказательства этого.
– А что такое наномашины?
– Наномашины – это особый род машин, конструкции и принципы функционирования которых не имеют ничего общего с устройством обычных машин нашего макромира. Тем не менее это настоящие машины, которые производят работу и для этого, естественно, требуют энергии. Пожалуй, самая древняя и самая важная наномашина биологического мира – рибосома. Она одновременно и технологическая машина, способная синтезировать белок путем последовательного складывания составляющих его аминокислот, и транспортная машина конвейерного типа, которая направленно движется вдоль длинной цепочки матричной РНК (мРНК), захватывает по пути молекулы малых РНК (тРНК) с присоединенными к ним аминокислотами, втягивает их внутрь, там отщепляет аминокислоту, присоединяя к растущей полипептидной цепочке, а “голенькую” тРНК выпускает наружу, чтобы она снова зарядилась аминокислотой.
Наномашины существуют в мире малых размеров, где частицы обладают ничтожной массой и соответственно ничтожной инерцией. При этом окружающие частицы, находящиеся в интенсивном броуновском движении, все время теребят, тормошат и бьют наномашину с разных сторон. Как в этих условиях заставить частицу, которая сама движется хаотично, перемещаться в нужном направлении? Принцип очень прост. Для этого надо не генерировать движение, как это делается в макромире, а ограничивать его. Приведу пример, который использую на лекциях для студентов.
Представьте, что вы в наномире, едете на наноавтомобиле по дороге, являющей собой глубокий желоб или даже туннель. Мотора у вас нет, но кругом другие нанопредметы беспрестанно толкают ваш наноавтомобиль с разных сторон. Стенки желоба или туннеля удерживают его от того, чтобы сбиться с дороги. Но вам нужно ехать вперед в определенном направлении, причем в гору. Для этого придется выходить из машины и вставать около нее (лучше всего рядом с задним колесом) с кирпичом в руках. Как только нанопредмет толкнул вашу наномашину вперед, вы подкладываете кирпич под колесо, чтобы автомобиль не откатился назад при ударе спереди. Ждете следующего удара сзади и… снова подкладываете кирич. Таким образом, медленно, но неуклонно вы продвигаетесь вперед путем запрещения движений назад.
То есть правила движения в наномире по сравнению с макромиром абсолютно другие?
– Конечно. Еще одна особенность биологического наномира – отсутствие жестких сцеплений. Все здесь строится из биополимеров – довольно гибких цепочек, которые обычно свернуты в плотные, но эластичные, глобулярные структуры, тоже подверженные беспорядочной бомбардировке окружающими частицами. Взаимодействия и ассоциации частиц друг с другом – например, в случае сборки сложного молекулярного комплекса – тоже происходят путем случайных столкновений, и если сталкивающиеся частицы зацепляются друг за друга, они складываются в комплекс. Если же столкнувшиеся частицы чужие друг другу и не могут быть частями одного комплекса, они не удерживаются вместе.
– Благодаря этому возможна внеклеточная реконструкция рибосомных частиц?
– Да, самосборка рибосомных белков на каркасе рибосомной РНК. Рибосома состоит из двух больших молекул РНК и полусотни разных молекул белков, которые садятся на компактно свернутую РНК, как на каркас. В наших экспериментах мы сначала научились “раздевать” РНК и разбирать рибосому на “детали”, а потом собирать обратно в сложноорганизованную частицу – функциональную (то есть способную работать) рибосому. Строго говоря, собирать последовательно из деталей ничего не нужно: достаточно “ссыпать” все “детали” в одну “бочку”, “потрясти”, потом открыть – а там готовая функционирующая рибосома! Такой вот фокус, который называется самосборкой. Самолет, который разобрали бы на детали, таким образом не соберется, хотя по сложности конструкции объекты, пожалуй, сопоставимы.
– Говорят, Институт белка был организован вами на особых принципах. Что это за принципы?
– У нас было много места, много оборудования и мало людей. Но люди эти отбирались из научной элиты. Мы сразу ввели ограничения, зафиксировав их в уставе: число научных сотрудников лаборатории не может превышать 3-5 человек, включая заведующего, но, разумеется, не считая аспирантов и студентов, лаборатории должны быть небольшими, и их количество тоже должно быть ограничено – 10-15, не более. Тогда работа будет эффективной. И этот порядок действует у нас до сих пор.
Моей задачей как директора было формирование стратегии института, которую я обсуждал с ведущими научными сотрудниками. А для административной работы я пригласил двух заместителей, и они сами решили, как разделить между собой обязанности.
– Каким был Спирин директором – жестким?
– Независимым. Прежде всего, от властей предержащих. Когда советские войска вторглись в 1968 году в Чехословакию, из райкома позвонили, потребовали провести в институте собрание в поддержку этой акции и выступить там. Я отказался, собрание прошло без меня, ведь я всегда был беспартийным. Приготовился, что снимут с директорской должности, но этого не произошло. Я продолжал работать, как работал. Партийные руководители тогда и сами опасались скандалов – все-таки не сталинские времена.
Думаю, если бы сегодня граждане России меньше боялись и вели себя более независимо, у нас общество было бы другое. Иным было бы и отношение власти к науке, которая нужна стране не только для инновационного развития, но и для того, чтобы поддерживать культуру и интеллектуальный уровень общества.

Преданность недрам

Академик Климент Трубецкой, ныне главный научный сотрудник Института проблем комплексного освоения недр РАН (Москва), который он много лет возглавлял, – крупный ученый в области освоения земных недр и горной экологии. На вопрос: “До какой степени крупный?”, его коллеги отвечают, что на сегодняшний день в России, и не только в ней, крупнее нет. Именно он обосновал современное представление о горных науках как цельной системе знаний, сделал еще много чего фундаментального. Причем фундаментальность эта всегда была неразрывно связана с практикой, и сложно перечислить все объекты и регионы, где воплощены в жизнь его идеи.
– Климент Николаевич, до вас представителей горных наук в списке Демидовских лауреатов не было…
– Стать первым – большая честь. Дело в том, что горные науки официально признаны в нашей Академии наук только в 1975 году, то есть как самостоятельная сфера фундаментального знания они очень молоды. И еще в начале XX века очень видные исследователи считали, что все имеющее отношение к добыче полезных ископаемых – это лишь экономика и инженерия. Только с возникновением новых возможностей, комплексным привлечением математики, геофизики, геологии, геохимии стали говорить о самостоятельной горной науке. Признание, включая мировое, наша область знаний получила в последние 40 лет. Поэтому оценка ее достижений наградой такого уровня – предмет особой гордости всех моих коллег.
– В чем же коренное отличие горных наук от той же геологии?
– У нас принципиально разные предметы исследований. Геологи изучают недра Земли, или то, что создано природой. А горняки – недра Земли, изменяемые человеком. Там, где нет горных работ, шахт, карьеров, скважин, нет горной науки. Там, где они есть или планируются, начинается наша “епархия”.
– Учиться профессии вы начали в Норильском горно-металлургическом техникуме. Это был сознательный или вынужденный выбор?
– Скорее, вынужденный. Вообще-то я мечтал быть учителем математики, и если бы не ссылка во время вой­ны в Красноярский край как сына “врага народа” (моего отца, генерала Красной армии, расстреляли в 1942-м, потом полностью реабилитировали), поступал бы на математический. Но в моем положении пришлось принять другое решение.
– После техникума вы несколько лет трудились на Чукотке…
– Туда я попал тоже случайно. В заполярном Норильске очень хотелось тепла, солнца, и я мечтал продолжить учебу на Кавказе. Но заявок оттуда не поступало, и я оказался на оловорудных приисках Чукотки, работал там горным мастером, начальником промывочных приборов. Потом перебрался в Красноярск, а дальше, после реабилитации отца, мы вернулись в Москву, и я поступил в Московский институт цветных металлов и золота, который, как и техникум, окончил с отличием – помог северный опыт.
– Когда в вашей жизни появилась серьезная наука и с какими именами это связано?
– Уже в 1961 году, после окончания вуза, будучи молодым сотрудником Института информации цветной металлургии, я написал свою первую обобщающую статью по горному делу и отнес ее академику, ректору московского Горного института Владимиру Васильевичу Ржевскому. Впоследствии он стал не просто одним из моих учителей, но и другом.
В институте мне сразу же поручили заняться только что открытым Горевским свинцово-цинковым месторождением, которое находится под рекой Ангарой и по всем параметрам подлежало отработке комбинированным – подземным и открытым – способом. Тогда я и начал изучать проблему комплексного освоения недр. Выяснилось, что впервые заговорил о возможностях не только комплексного извлечения из недр Земли различных компонентов минеральных веществ, но и применения при этом разных технологий академик Александр Евгеньевич Ферсман. Осуществить эти идеи ему не удалось, и о них забыли. Продолжили их развивать академики Михаил Иванович Агошков и Николай Васильевич Мельников, ставшие моими главными учителями в науке.
На примере Горевского месторождения я написал кандидатскую диссертацию по созданию научных основ комбинированной отработки залежей, где представил новый по тем временам метод определения границ между открытыми и подземными работами. Новизна его состояла и в том, что он позволял дать правильную экономическую оценку такого подхода к добыче ископаемых – с учетом не только эксплуатационных, но и капитальных затрат, с расчетом вложений по годам и их изменения в зависимости от глубины разработки. Метод получил распространение, был успешно опробован на Дальнем Востоке, на Урале, в других регионах.
– Значит, главное все-таки в горной науке – экономика?
– Критерий конкретных действий – экономика, а в геотехнологиях в связи с их масштабами – особенно. Создавая геотехнологию, ее обязательно нужно оценить, иначе она не станет промышленной. Другое дело, что способы оценки могут быть разной сложности. Раньше они были грубее, примитивнее, но постепенно включали в себя все новые и новые компоненты: не только собственно финансовые потоки, но и новые данные из разных отраслей знания, все больше и больше – экологическую составляющую. Оптимально соединить и научно обосновать все это, придать огромному количеству параметров, условий, рисков “правильную” дееспособную форму и есть задачи горных наук, которые сегодня по определению междисциплинарны.
– Ими занимается уже целая школа академика Трубецкого…
– Школа формировалась десятилетиями, расширялась и, поскольку начиналась в СССР, имеет две главные ветви: российскую и казахстанскую. В Казахстане, богатом полезными ископаемыми, у меня много талантливых учеников: два доктора, десятки кандидатов наук. Немало их в Киргизии, Армении, но основная часть, конечно, у нас, в России. Это – хороший задел на будущее, предмет особой моей гордости.
– Что из сделанного представляется вам наиболее важным и перспективным?
– Во-первых, это теория целенаправленного формирования техногенных месторождений с заданными параметрами и характеристиками для последующего извлечения всех геологических ресурсов. Во-вторых, под моим руководством написана и издана монография “Горные науки. Освоение и сохранение недр Земли”, получившая всемирную известность. В ней обоснована высшая, с моей точки зрения, форма комплексного освоения недр и новое научное направление – управляемое ресурсовоспроизводство. Такой подход в горном деле наиболее экономичен, экологичен и перспективен. Сегодня мы имеем все инструменты, чтобы добывать различные полезные ископаемые без потерь, эффективно использовать все, что сопутствует процессу добычи. Другое дело – это требует интеллектуальных затрат, вложений в высокие технологии.
– Идут ли на них наши современные горнопромышленники?
– Вопрос очень сложный. Сейчас владельцы таких производств нередко находятся от них далеко – или в Москве, или вообще за границей, и не очень хорошо представляют, что происходит на месте. А у генеральных директоров на внедрение ноу-хау не хватает прав. В этом смысле ситуация даже труднее, чем в СССР. Но мы всячески пытаемся заинтересовать производственников нашими предложениями.
– Ваше самое новое детище – проект “Интеллектуальный карьер”, поддержанный Фондом “Сколково”. Насколько мы поняли, речь идет о полной автоматизации и роботизации добычи полезных ископаемых…
– На самом деле речь идет о превращении наших многолетних разработок в коммерческий продукт. Смысл его в том, чтобы автосамосвалы, экскаваторы, погрузчики, бульдозеры, буровые станки на горных предприятиях начали работать либо совсем без присутствия человека, либо с его минимальным участием. Постепенно так должна действовать вся горная техника, причем возможны разные варианты: например, автоматизация для отдаленных северных условий, где есть ценные ископаемые, но нет жилья, и применяется вахтовый метод, неудобный и для людей, и для экономики. Или полная роботизация на расстоянии до тысячи километров до определенного пункта, где сидит человек и управляет всем процессом. Конечно, пока это чрезвычайно дорогие вещи для очень сложных условий. Но это – мировой тренд, будущее всего горного дела, горной науки. И без академического участия их развитие невозможно.

Материалы подготовили
Андрей, Елена ПОНИЗОВКИНЫ
и Ольга КОЛЕСОВА
Фото Сергея НОВИКОВА

Спецвыпуск представлен в формате pdf

Нет комментариев