Российские исследователи в уходящем году добились значительных успехов в разных областях науки - от астрономии до молекулярной биологии. Результаты их работ были опубликованы в ведущих мировых научных журналах. Мы обратились к молодым ученым Казанского университета, чтобы узнать, что на их взгляд стало прорывом в той сфере науки, которой они занимаются.

Каждый из ученых, к которым обратился пресс-центр КФУ, ответил на два следующих вопроса: 

— Какие бы вы отметили научные открытия 2013 года?
— Какие актуальные проблемы в вашей области науки могут быть решены в 2014 году?

О некоторых открытиях и достижениях в области химии рассказал Михаил Варфоломеев, доцент кафедры физической химии Химического института им. А.М.Бутлерова

Новые элементы

27 августа 2013 года ученые из Швеции подтвердили существование 115 химического элемента. Впервые этот элемент открыли в 2004 году российские ученые из объединенного института ядерных исследований в Дубне. Для того чтобы этот элемент включили в периодическую таблицу Менделеева необходимо подтверждение его существования еще двумя группами ученых. Первыми это смогла сделать международная группа ученых во главе с физиками из Лундского университета (Швеция) в 2013 году. Эксперименты был проведены в Институте по изучению тяжёлых ионов имени Гельмгольца, GSI (Дармштадт, Германия). Суть экспериментов заключалась в бомбардировке тонкой пленки америция ионами кальция. В результате удалось произвести 30 атомов нового элемента. Шведским ученым удалось повторить результаты исследований, проведенных в России. Это важнейшее достижение в химии элементов в 2013 году.

(Прочитать подробнее: http://news.nationalgeographic.com/news/2013/08/130828-science-chemistry-115-element-ununpentium-periodic-table/?rptregcta=reg_free_np&rptregcampaign=20131016_rw_membership_n1p_intl_ot_w# и http://edition.cnn.com/2013/08/28/world/europe/new-chemical-element/)

Солнечная энергетика

Одним из наиболее актуальных направлений химии является разработка новых источников энергии. 2013 год не стал исключением. Наиболее интересными в этой сфере стали работы группы ученых из США и Японии (http://www.nature.com/ncomms/journal/v4/n2/full/ncomms2411.html), которые получили первый органический полимер, обладающий эффективностью преобразования солнечной энергии более 10 %. Это существенный шаг в разработке высокопроизводительных тандемных солнечных батарей. Также в сентябре 2013 году ученым из Германии удалось установить новый рекорд по эффективности кремниевых солнечных батарей (http://phys.org/news/2013-09-world-solar-cell-efficiency.html). Теперь он достиг цифры 44.7 %.  Еще в этой области можно выделить работу международной группы ученых из Германии, Швеции и Китая (http://www.sciencemag.org/content/339/6123/1057), опубликованную в журнале Science. Они, безусловно, вносят существенный вклад в развитие солнечной энергетики.

Биохимия

Наиболее популярными в 2013 году стали работы в области биохимии. Из них можно выделить две работы. Первая из них (http://www.sciencemag.org/content/339/6116/189) посвящена разработке искусственной низкомолекулярной машины для синтеза белков. Эта машина движется по молекулярной цепи, подбирая аминокислоты, которые блокируют ее путь, чтобы синтезировать пептиды определенной последовательности. Химическая структура машины основана на фрагменте ротаксана (молекулярное кольцо с резьбой на молекулярной оси).

Ученые из Эдинбурга придумали и внедрили методику получения стволовых клеток с помощью 3D-печати (http://www.bbc.co.uk/news/uk-scotland-edinburgh-east-fife-21328109). Эта технология в будущем может сделать прорыв в трансплантации готовых органов и тканей лабораторного производства. Еще одна интересная работа была опубликована в журнале Nature Chemistry в январе учеными из Кембриджа. Работа посвящена количественной визуализации ДНК G-квадруплексных структур в клетках человека (http://www.nature.com/nchem/journal/v5/n3/full/nchem.1548.html#affil-auth).

Олег Гусев, ассистент кафедры зоологии беспозвоночных и функциональной гистологии Института фундаментальной медицины и биологии о проектах в области медицины и фармацевтики.

Рейтинг Science составлен очень хорошо. Особенно, в плане биологических наук. Вот чтобы я для себя отметил как "интересные заделы на 2014 год, где будут очень интересные данные", это :

1. Системы редактирования геномов методом CRISP и TALEN

http://www.cell.com/trends/biotechnology/abstract/S0167-7799%2813%2900087-5

2. Доступ к озеру Восток и качественный анализ его обитателей

3. Начавшиеся эксперименты в RIKEN по лечению слепых людей с помощью iPS

4. Глубокий полногеномный анализ неандертальцев и  "Денисовских" людей.

5. Только что появившаяся методика анализа повреждений ДНК, позволяющая видеть "breakomes" - ландшафты разрывов ДНК по всему геному. 

http://www.nature.com/nmeth/journal/v10/n4/full/nmeth.2408.html?WT.ec_id=NMETH-201304

Вот эти направления, за развитием в области которых я пристально слежу.

​Айрат Хасьянов, директор Высшей школы информационных технологий и информационных систем, рассказал об ожидаемых достижениях в области информационных технологий на ближайшие годы.

1. Прорывы в области микрофотоники. Используя когерентный поток фотонов вместо электричества, в микропроцессорах можно достичь на порядки более высоких рабочих частот. При этом, значительно меньше энергии рассеивается в процессе вычислений в виде тепла, нежели в электронных устройствах, используемых сегодня. Такие чипы могут быть доступны массово уже к 2015-му году. Графеновые фотодетекторы позволяют делать более быстрые, чем стандартные кремниевые, и при этом более дешевые микропроцессоры. Графеновые чипы - еще одна технология, которая покинет лаборатории и выйдет в массовое производство в ближайшие год или два.
2. Новые технологии для компьютерной памяти. На порядки более быстрой, емкой и дешевой. Массовое производство памяти на мемристорах. Использование памяти на мемристорах в нейроморфных вычислительных устройствах.
3. Печатные платы на гибких органических материалах. Гибкие дисплеи, прозрачная гибкая электроника. Все эти технологии дойдут до массового потребителя в ближайшие годы.
4. Новые достижения в области квантовых компьютеров. Эти машины способны взламывать используемые сегодня методы защиты банковских транзакций и коммуникаций в интернете. Однако, несмотря на огромные вложения, как со стороны крупных компаний, так и со стороны спецслужб, по самым оптимистичным прогнозам пройдут десятилетия, прежде чем эта технология достигнет промышленного уровня. Однако, еще десять лет назад некоторые научные группы и достижения в этой области были засекречены рядом государств, и открытое научное сообщество не располагает полной информацией об уровне достижений в этой области.
5. Новые достижения в области человеко-машинного интерфейса. Новые достижения в области управления знаниями. "Умный" искусственный интеллект - эту технологию мы уже наблюдаем: компьютеры прекрасно распознают человеческую речь, объекты, узнают лица и даже читают эмоции, которые эти лица выражают. В первое десятилетие 21-го века удалось совершить качественный скачок. В ближайший год нас ждут потрясающие открытия в этой области.
6. Массовое проникновение роботов и умных технологий в ежедневный быт. Распространение роботов-автомобилей как технологии повышения безопасности на дорогах и снижения уровня пробок. Возможно, в не столь отдаленном будущем не надо будет владеть автомобилем, будет достаточно иметь подписку на "роботакси", которое всегда к вашим услугам и может доставить куда нужно. Так же как мы сегодня не имеем дома собственную электростанцию или котельню. В производство приходят роботы, способные работать вместе с человеком. Сегодня промышленный робот отделен железной решеткой, так как он не знает ничего, кроме того, что он должен делать в рамках производственного процесса, и может травмировать случайно оказавшегося "под рукой" человека. Но это почти в прошлом. Все больше того, что сегодня свойственно выполнять людям будут брать на себя машины. В том числе и в сфере интеллектуального труда!
7. Новые достижения благодаря доступу к огромным массивам данных (Big Data), генерируемых Сетью. Сегодня телефон с доступом в интернет дешев. А каждый владелец такого телефона оставляет в сети след из своих перемещений, предпочтений, покупок, друзей и пр. Анализируя даже только эти данные можно получить потрясающие открытия в различных областях знаний.
8. Импланты, в том числе мозговые импланты, которые смогут восстановить функции мозга утраченные после инсульта. В более отдаленной перспективе информационные технологии позволят достичь фантастических результатов в области имплантологии. Помочь вести полноценную жизнь тем, кто прежде был прикован к инвалидному креслу. Киборги из фантастических книжек постепенно выходят на наши улицы. На самом деле, грядущий год готовит нам целый ряд новых применений информационных технологий в медицине.
9. В последнее время все большую заботу в обществе вызывает незащищенность информации, которую пользователи размещают в интернете. В связи с этим в следующем году будут набирать популярность социальные сети с временно хранимой информацией. Это инструмент общения, действующий по принципу "после прочтения сжечь". И можно больше не бояться, что при приеме на работу вам покажут фотографию с вашей пьяной вечеринки на первом курсе университета.
10. И конечно, аддитивное производство. В ближайший год-два 3D-печать войдет в массы. Также, как в свое время в наши дома пришли принтеры.
11. Новые образовательные технологии, основанные на открытом доступе к учебным материалам, персонализации учебной траектории и использовании контекстной информации об обучаемом, доступной через множество сенсоров, его окружающих ("умные" часы, фитнес-монитор, смартфон, камера компьютера, и пр.)
12. Массовое использование различных "умных" носимых устройств. Таких как Google Glass и умные часы. Примеры таких устройств уже доступны на рынке, но нас однозначно ждут сюрпризы. Умные носимые устройства предоставляющие постоянный простой доступ к актуальной информации - очередной шаг на пути слияния цифровой среды и реальности, эволюция и симбиот смартфона. 2014 обещает быть годом "умных" часов.