Выдающиеся достижения российских ученых в 2024 году открывают новые горизонты в самых разных областях знания. Решая глобальные вызовы, стоящие перед человечеством, исследователи совершили прорывы в биомедицине, инженерии, материаловедении, нейробиологии, оптике, квантовых вычислениях и других областях. Мы рассказываем о наиболее значимых открытиях, которые, по мнению редакции Наука.рф, изменят будущее.
Остановить болезнь
Минздрав зарегистрировал первый в мире препарат против развития болезни Бехтерева (рентгенологического аксиального спондилоартрита), хронического воспалительного заболевания, поражающего крестцово-подвздошные суставы и позвоночник. Препарат «Трибувиа», не имеющий мировых аналогов, разработала биотехнологическая компания BIOCAD совместно с учеными РНИМУ имени Н. И. Пирогова. В основе препарата, который можно назначать 95-97% пациентов с геном HLA-B27, моноклональное антитело. Оно может останавливать иммуновоспалительный процесс, а также в перспективе — развитие заболевания. Исследователи обнаружили в рецепторе аутореактивных Т-лимфоцитов сегмент TRBV9, который может служить мишенью для нового препарата.
Пучок достиг цели
В новосибирском наукограде Кольцово запустили линейный ускоритель — стартовую ступень ускорительного комплекса Центра коллективного пользования «Сибирского кольцевого источника фотонов» (ЦКП «СКИФ»). Пучок из источника электронов (электронной пушки) ЦКП «СКИФ» пролетел сквозь всю структуру линейного ускорителя (25 м), его параметры зафиксированы системой люминофорных датчиков (положение и размер), спектрометром (энергия) и цилиндром Фарадея (суммарный заряд), они соответствуют проектным. Синхротрон СКИФ относится к поколению 4+ с яркостью, которая на сегодня еще не достигнута даже на лучших мировых источниках синхротронного излучения (СИ). Уникальные характеристики нового источника СИ позволят проводить передовые исследования с яркими и интенсивными пучками рентгеновского излучения в таких областях, как химия, физика, материаловедение, биология, геология, гуманитарные науки.
Меньше — лучше: «сухой лёд» сжат
Впервые в мире российские учёные исследовали свойства твердого углекислого газа при сверхвысоком давлении, равном и превышающем давление внутри ядра Земли. Они смогли четырехкратно сжать молекулу «сухого льда», как еще называют этот низкотемпературный продукт. Работу провели по научной программе Национального центра физики и математики (НЦФМ) при поддержке Госкорпорации «Росатом». Учёные достигли более чем четырехкратного сжатия твердого углекислого газа. «Сухой лёд» играет важную роль в физико-химических процессах в земной коре, которые связаны с сейсмическими явлениями: землетрясениями, извержениями вулканов, внезапными выбросами пород и газа из горных массивов и другими. Исследования свойств газов при экстремальных условиях нужны для понимания процессов в недрах Земли и других планет.
«Искусственная интуиция»: крыса знает
Знакомьтесь, крыса Пифия. Этот грызун теперь имеет доступ к информации в интернете и умеет отвечать на любые вопросы с помощью клавиатуры. Российская биотех-лаборатория Neiry совместно с учеными из МГУ подключила мозг крысы к искусственному интеллекту (ИИ). Инвазивный нейроинтерфейс был имплантирован непосредственно в мозг крысы. Электроды позволяют стимулировать определенным способом особые зоны мозга Пифии. «Подсказка от ИИ» проявляется ощущениями в теле, позволяющими ответить «да» или «нет». Neiry и учёные из МГУ назвали будущий продукт «Искусственная интуиция» (ИИнтуиция). Создание нового пользовательского продукта соединит мозг со знаниями всего человечества. Исследование повысит эффективность деятельности человека.
Квантовая революция
Первыми в России создала 50-кубитный квантовый компьютер научная группа Российского квантового центра (РКЦ) и Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН). Разработку вели в рамках дорожной карты развития высокотехнологичной области «Квантовые вычисления», координатором которой выступает Госкорпорация «Росатом». Экспертную поддержку реализации Дорожной карты оказывает Российская академия наук.
Универсальный квантовый вычислитель на ионной платформе с 50 кубитами в настоящий момент является самым мощным квантовым компьютером в России. Доступ к нему осуществляется через облачную платформу, с помощью которой могут быть запущены базовые квантовые алгоритмы.
«Всего четыре года назад самым высоким показателем в стране были два кубита. Сегодня 50 кубитов это лучший результат, но не единственный — мы показали прототипы квантовых компьютеров на четырех платформах, — сказал сооснователь РКЦ Руслан Юнусов. — И это лишь первый шаг на пути к масштабному внедрению квантовых вычислений. В рамках дорожной карты до 2030 года мы займемся разработкой промышленных квантовых компьютеров».
Средний показатель продолжительности аналогичных исследований в мире составляет 15 лет. Таким образом, скорость развития российского квантового проекта является одной из самых высоких в мире.
Исследователи Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова и Российского квантового центра представили прототип 50-кубитного квантового вычислителя на одиночных нейтральных атомах рубидия. Разработку вели в рамках дорожной карты развития высокотехнологичной области «Квантовые вычисления», координатором которой выступает Госкорпорация «Росатом». Прототип квантового компьютера Центра квантовых технологий (ЦКТ) физического факультета МГУ основан на одиночных нейтральных атомах рубидия, которые захватываются оптическими пинцетами (сфокусированными лазерными лучами). Кубит кодируется во внутренних степенях свободы этого одиночного атома. Работоспособность этой системы, а также возможность подключаться к ней удаленно с помощью облачной платформы, продемонстрировали на контрольном эксперименте 19 декабря 2024 года, который зафиксировал успешное выполнение заявленных в дорожной карте показателей.
Свет наполнил пустоту
Первым в мире сгенерировать лазерное излучение в полых световодах удалось российским физикам. В тонких «трубках» из кварцевого стекла с отражающей микроструктурой физики зажгли газовый разряд, создающий лазерное излучение. Такой подход позволит в тысячи раз увеличить выходную мощность существующих волоконных лазеров. Учёные показали, что полые световоды могут эффективно преобразовывать лазерное излучение из ближнего инфракрасного диапазона в средний инфракрасный, удобный для анализа химического состава веществ. Это позволит создавать эффективные и компактные лазерные источники высокой мощности, необходимые для неинвазивной биомедицинской диагностики, для контроля качества продуктов и фармацевтических препаратов.
Космическая диагностика
Для авиационной и космической отраслей промышленности разработали стационарную установку термоакустического контроля дефектов полимерных композиционных материалов. Она позволит обнаруживать трещины, расслоения ударных повреждений и другие типичные для композитов дефекты, которые невозможно выявить другими распространенными методами контроля. Исследование провели в Инженерной школе неразрушающего контроля и безопасности Томского политехнического университета. Под воздействием ультразвуковой стимуляции с помощью тепловизора регистрируются изменения температуры объекта контроля, дефектные области которого проявляются как «горячие пятна».
Медузы в деле
Коллаген из азовских медуз впервые применили для выращивания клеток. Это удалось учёным Донского государственного технического университета с коллегами из Национального медицинского исследовательского центра онкологии. Результаты этой работы могут помочь в изучении злокачественных новообразований и подборе лекарственной терапии. Исследователи сконструировали трехмерную модель рака молочной железы человека на основе скаффолда (искусственно создаваемые из биоматериалов матрицы для клеток, структурно схожие с межклеточным веществом тканей человека и животных). Эксперимент показал, что коллаген медуз Азовского моря позволяет длительно обеспечивать физиологичные условия для роста как нормальных, так и злокачественных клеток.
«Карта жирности» мозга
Учёные Сколковского института науки и технологий первыми в мире создали карту липидов человеческого мозга. Исследования показали, что 93% липидов (соединений, к которым относятся известные всем жиры), присутствующих в нервной ткани, распределены неравномерно в белом и сером веществе мозга, а также в его различных отделах. Поскольку нарушения в липидоме — совокупности липидов головного мозга — наблюдаются при психических и когнитивных расстройствах, таких как аутизм, шизофрения и болезнь Альцгеймера, Карта этих молекул поможет в диагностике заболеваний. Исследователи уверены, что «расшифровка» липидома позволит лучше понять природу психических расстройств и их влияние на структуру и работу мозга.
Энергия с запасом
Широкодиапазонный датчик, который может измерять большие и малые токи, создали учёные Северного (Арктического) федерального университета. Первая в мире компактная модель способна контролировать разрядку батарей и аккумуляторов, оптимизировать их работу, экономя до 30% запаса энергии. Датчик найдет применение как в бытовой сфере, например, в электромобилях, так в промышленной среде — там, где нет постоянного доступа к электроэнергии. Особо актуален прибор для арктических условий, так как в холоде аккумуляторы быстро разряжаются. Ученые использовали сенсоры на основе искусственно выращенных алмазов.
Конечно, трудно охватить все научные открытия 2024 года, поэтому мы выбрали наиболее яркие — те, которые демонстрируют, как инновации будут преобразовывать нашу повседневную жизнь. Каждое из исследований, проведенных российскими учеными, обещает принести глобальные положительные изменения, открывая новые возможности и улучшая качество жизни в ближайшее время. Будьте в курсе актуальных новостей науки — следите за обновлениями на Наука.рф.
