У человечества есть выбор: либо мировая битва за ресурсы, либо создание природоподобной техносферы

Ковальчук назвал природоподобные технологии решением проблемы дефицита ресурсов

У человечества есть выбор: либо мировая битва за ресурсы, либо создание природоподобной техносферы, считает президент НИЦ "Курчатовский институт"

Развитие природоподобных технологий может стать мирной альтернативой ведущейся в мире борьбы за ограниченные ресурсы, считает президент Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" Михаил Ковальчук.

"[Академик Вернадский] еще в 1930-е годы говорил, что как только эта система [техносфера] распространится на большую часть мира, в нем наступит ресурсная катастрофа. Мы с вами ее видим. <…> Надо понимать, что теперь [есть несколько путей:] либо война за ресурсы, которая идет по всему миру сегодня, - это все, что делают американцы, - либо создание природоподобной техносферы", - сказал Ковальчук, выступая на Академическом форуме молодых ученых стран Большой Евразии "Континент науки" в Москве.

Он отметил, что энергозатратные цифровые технологии сегодня усиливают разрыв в развитии государств. Они разделяются на тех, кто может позволить себе тратить энергию на развитие и внедрение таких решений, и тех, кто этим ключевым ресурсом не обладает. Природоподобные технологии не будут наносить ущерб окружающей среде и при этом смогут восстановить баланс между биосферой и техносферой, нарушенный деятельностью человека, добавил Ковальчук. Он отметил, что о важности их разработки заявил президент РФ Владимир Путин, выступая на 70-й сессии Генеральной ассамблеи ООН в 2015 году.

Суть природоподобных технологий заключается в создании материалов и устройств таким образом, чтобы их механизм работы был подобен процессам в природе. К ним относятся био- и нанотехнологии, искусственный интеллект и другие современные направления. Говоря о развитии этого направления в Курчатовском институте, Ковальчук указал на создание в 2009 году на базе научного центра совместно с РАН Курчатовского комплекса нано-, био-, инфо-, когнитивных и социогуманитарных (НБИКС) наук и природоподобных технологий.

"Когда возникла нанотехнология, то стало понятно, <…> что это не еще одна новая технология, а принципиально новая методология конструирования материалов, "надотраслевая" технология. <…> Сегодня у нас в руках "коробка с пазлами". Пазлы - это разные дисциплины, в каждой из которых мы очень глубоко разбираемся", - добавил он, уточнив, что сочетание технологий, относящихся к разным научным дисциплинам, позволяет создавать уникальные решения.

Президент РФ Владимир Путин поручил принять меры для развития природоподобных технологий. Согласно указу, опубликованному в четверг, правительство России должно определить основные принципы и критерии отнесения технологий к природоподобным, а также проанализировать развитие таких проектов в стране и определить приоритеты на перспективу. План мероприятий, нацеленных в том числе на создание передовой научной инфраструктуры, формирование кадровых ресурсов, проведение научных исследований, должен быть подготовлен в течение 6 месяцев. Функции головной научной организации возложены на НИЦ "Курчатовский институт".

https://nauka.tass.ru/nauka/19185825

 * * * * * * * * 

  - В России могут появиться системы, перерабатывающие углекислый газ в ценное сырье

Президент Курчатовского института пояснил, что биомассу, в которую превращаются растения, можно будет перерабатывать в глюкозу, а ее - в янтарную или молочную кислоту, которые входят в состав биополимеров

НОВО-ОГАРЕВО, 17 ноября. /ТАСС/. Использование природоподобных технологий позволит создать в России системы переработки углекислого газа с помощью микроорганизмов и растений в ценные для промышленности соединения. Об этом в среду сказал президент Курчатовского института Михаил Ковальчук.

"Используя сельское хозяйство, мы можем создать уникальный природоподобный тренд, когда углекислого газа нам, грубо говоря, будет не хватать. Углекислый газ фактически мы будем перерабатывать в любые продукты с помощью сельскохозяйственной машины", - сказал Ковальчук на совещании по вопросам развития генетических технологий под руководством президента РФ Владимира Путина.

Ученый пояснил, что исследователи Курчатовского института, в частности, работают над повышением эффективности поглощения растениями углекислого газа. При этом с помощью специальных микроорганизмов биомассу, в которую превращаются растения, можно будет перерабатывать в глюкозу, а ее - в янтарную или молочную кислоту, которые входят в состав биополимеров. Последние в свою очередь выступают базой для создания кормовых добавок для животноводства и других продуктов.

"Это прямо реализуемые природные технологии. Нам ничего не стоит сегодня запустить природоподобные технологические цепочки в сельском хозяйстве в целом ряде направлений промышленности", - также отметил он.

https://nauka.tass.ru/nauka/19185825

 -  Специалисты Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" разработали алгоритм самообучения нейронных сетей для биоподобных устройств, которые будут познавать окружающий мир так же, как это делают люди. Об этом сообщили ТАСС в пресс-службе института. Результаты работы опубликованы в журнале Neural Networks.

"Ученые Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий разработали алгоритм обучения спайковых нейронных сетей в динамической среде. Он поможет в создании биоподобных устройств, способных к самообучению в режиме реального времени при взаимодействии с окружающим миром", - сказали ТАСС в Курчатовском институте.

Авторы создали алгоритм обработки данных для нейросетей, которые используют нейроморфные микропроцессоры - производительные и энергоэффективные вычислительные системы, повторяющие в своей работе принципы действия человеческого мозга. Их особенность - в импульсной работе: информация в таких нейросетях кодируется за счет наличия или отсутствия импульсов-спайков в определенный момент. Исследователи предложили использовать в такой модели машинное обучение с подкреплением (reinforcement learning, RL), которое близко к методу проб и ошибок у людей.

"В перспективе нейроморфные системы с мемристивными синапсами смогут обучаться в процессе работы, в режиме реального времени. В частности, это необходимо для создания нейроморфных управляющих систем - например, для беспилотного транспорта или нейропротезов", - приводит пресс-служба научного центра слова начальника группы нейроморфных алгоритмов Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий Романа Рыбки.

https://nauka.tass.ru/nauka/18890533

  - Ученые в Воронеже предложили новую технологию создания биогибридных материалов для наноэлектроники и медицины будущего. В основе этой технологии лежат свойства бактериального белка Dps кишечной палочки, сообщил во вторник ТАСС доцент кафедры биофизики и биотехнологий Воронежского государственного университета (ВГУ) Сергей Антипов.

"В основе этой технологии лежат уникальные свойства бактериального белка Dps кишечной палочки. Это идеальная, отобранная в ходе эволюции молекулярная фабрика для производства наночастиц, так как этот белок способен накапливать в своей внутренней полости различные соединения металлов с переходной валентностью и, в частности, железа. <...> Речь идет о том, чтобы использовать этот белок как универсальную биоорганическую частицу, свойствами которой можно управлять. Это важно как с точки зрения понимания роли этого белка в клетке, так как и с точки зрения востребованности этих свойств в области конструирования наноустройств", - рассказал он.

Антипов пояснил, что белок Dps по структуре можно сравнить с футбольным мячом: в нем есть полость диаметром 5 нм, в нее "накачиваются" соединения железа, из которых можно управляемо изготовить наночастицы нового поколения, способные существенно сократить время срабатывания устройств электроники нового поколения - спинтроники, функционализировать поверхность покрытием высокой плотности такими частицами, управлять их адресной доставкой для задач персонализированной медицины, так как белок может распознавать структурные элементы молекулы ДНК.

Совместные исследования

По словам Антипова, исследования в области технологии биогибридного наноматериала ведутся в сотрудничестве с учеными физического факультета ВГУ, Института биофизики клетки РАН, а также на крупных научных установках класса "мегасайенс" в России и Германии. В 2021 году ВГУ выиграл крупный научный проект, реализация которого направлена на развитие синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры, исследовательских и диагностических практик для наноматериалов нового поколения, включая природоподобные и нано-биогибридные.

"Мы одни из первых в мире показали неоднородность неорганического наноядра белка Dps. В лабораторных условиях нам удалось получить рекомбинантный белок и, грубо говоря, внутри него сформировать унифицированные, то есть одинаковые по размеру и характеристикам наночастицы на основе железа. Такие наночастицы в природном контейнере, размер которого не превышает 10 нм, предполагается использовать в наноэлектронике и медицине: информации можно будет записать больше, производить расчеты быстрее и использовать адресно без вреда для организма", - пояснил собеседник агентства.

Как добавил ученый, в будущем такой материал также можно использовать в устройствах записи информации, чтобы увеличить ее плотность. "Сейчас в розничной сети доступны флэш-накопители емкостью до 256 гигабайт, в перспективе эту емкость можно будет увеличить до терабайта при сохранении тех же размеров устройства", - рассказал он.

https://nauka.tass.ru/nauka/13350703