Наука для жизни. В России создаются НОЦ мирового уровня

«Умные» поля, системы для доставки грузов беспилотниками, двигатели на альтернативном топливе, новые технологии переработки отходов промышленных предприятий – всё это результаты работы научно-образовательных центров мирового уровня (НОЦ), созданных в рамках нацпроекта «Наука и университеты».

Активное развитие центров началось два года назад, и за это время такая форма кооперации науки и бизнеса, поддержанная органами власти, показала свою эффективность. Сегодня в стране действуют десять НОЦ. В Год науки и технологий появятся еще пять. Конкурс на их отбор стартовал в конце апреля.

Скрининг удалённо

Среди первых научно-образовательных центров, созданных в рамках нацпроекта «Наука и университеты», был Нижегородский НОЦ «Техноплатформа 2035». Одно из основных его направлений – высокотехнологичная персонализированная медицина и медицинское приборостроение. Учёные создают современные приборы, импланты, приложения, необходимые при современных подходах к диагностике и лечению заболеваний.

Важнейшая разработка этого НОЦ - программно-аппаратный комплекс «Скрин-Варио» для мониторинга состояния организма человека. Он сделан учёными Приволжского медицинского университета (ПИМУ). Комплекс способен по сердечному ритму определить, насколько человек готов к той или иной рабочей, физической, медикаментозной нагрузке, а также позволяет увеличить охват диагностики сердечно-сосудистых заболеваний и выявлять случаи скрытого приёма психоактивных препаратов.

Над созданием комплекса учёные трудились почти 20 лет. За это время было протестировано более тысячи волонтёров, в их числе члены юношеской сборной Росии по футболу. Работать с прибором «Скрин-Варио» может любой медработник, что не требует увеличения штата врачей-кардиологов или наркологов. Скрининговый контроль при этом может быть организован удалённо. Скоро начнётся серийное производство прибора. Специалисты Нижегородского НОЦ ведут переговоры о его применении в медицинских и спортивных организациях.

Среди других перспективных направлений НОЦ - инновационные производства, компоненты и материалы, передовые цифровые технологии, экология и ликвидация экологического ущерба, интеллектуальные транспортные системы. В последнем нижегородские ученые добились особых успехов.

На базе ННГУ им. Н.И. Лобачевского разработана новая система связи и точного позиционирования больших групп беспилотных летальных аппаратов (БПЛА). Она необходима для автоматизированной доставки грузов и мониторинга земной поверхности, в том числе неосвоенных территорий. Система базируется на радиолокационном мониторинге воздушного пространства и обеспечении для БПЛА высокоскоростной связи с помощью сети наземных станций – они учитывают все возможные препятствия: дома, стаи птиц, вертикальные городские антенны, другие БПЛА, погодные условия.

Всё это автоматизирует и упрощает управление группами беспилотников, позволяет в реальном времени анализировать изменяющуюся обстановку на земле и в воздухе, а также выполнять работы вблизи поверхности земли и зданий, требующие дистанционного управления. Нижегородский НОЦ ведёт переговоры с потенциальными заказчиками по использованию технологии.

«Умное поле»

Ключевое направление другого, более молодого НОЦ «Инженерия будущего» - «умное» агро. Исследователи разрабатывают и внедряют в сельское хозяйство новые модели и методы, основанные на искусственном интеллекте, что позволяет аграриям автоматизировать процессы принятия решений.

Так, в Самарском государственном техническом университете учёные в кооперации с технологическими компаниями создали первую в нашей стране интеллектуальную систему для агропромышленного комплекса – «Умное поле». Система работает на основе базы знаний о сельскохозяйственных культурах. Она анализирует агрохимические характеристики поля, его границы, историю, 3D-рельефы, кадастровые данные. На основе этого даются рекомендации по ведению хозяйства на участке, планированию ресурсов.

Прототип системы исследователи начали разрабатывать в кооперации с коллегами из Самарского научно-исследовательского института сельского хозяйства имени Н.М. Тулайкова. Сейчас «Умное поле» внедряется в различных регионах нашей страны. Изначально система предназначалась для управления выращиванием пшеницы, но сегодня её адаптируют для риса и других культур. Разработка самарских учёных также вышла на международный уровень. В современной агросистеме заинтересованы в Китае, Таиланде, Индии, Шри-Ланке и на Тайване.

Ещё одно важное направление НОЦ «Инженерия будущего» – двигательные и топливные системы нового поколения. В апреле в Самарском национальном исследовательском университете имени академика С.П. Королёва успешно прошёл испытания малоразмерный газотурбинный двигатель. Он создан по новой производственной технологии, которая позволяет примерно в два раза сократить традиционные сроки разработки такого рода двигателей.

Детали двигателя изготовлены в университетской лаборатории аддитивных технологий на 3D-принтере с использованием отечественных металлических порошковых композитов. Для печати деталей были разработаны специальные технологические режимы, учитывающие влияние различных типов движения лазерного луча на механические свойства синтезируемого материала.

Прототип двигателя может работать на экологически чистых видах альтернативного топлива, в том числе с добавлением водорода. Двигатель будет применяться в беспилотных летательных аппаратах и на объектах энергоснабжения небольших населённых пунктов, промышленных предприятий, торговых центров и больниц.

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва также создаёт инжиниринговый центр, в котором будут вестись разработки в области перспективного газотурбинного двигателестроения, цифровых интеллектуальных технологий, машиностроения и энергетики. Реализуемые здесь проекты станут основой дальнейшего развития НОЦ «Инженерия будущего».

Ориентир на экологию

Уральский межрегиональный научно-образовательный центр мирового уровня «Передовые производственные технологии и материалы» объединил ведущие университеты, научные организации и предприятия Свердловской, Челябинской и Курганской областей. Большой вклад в развитие НОЦ вносит Южно-Уральский государственный университет. Его специалисты работают сразу по нескольким приоритетным направлениям - аэрокосмос, новые производственные материалы и технологии, экология городской среды и промышленности.

Один из ключевых проектов для исследователей ЮУрГУ на ближайшие несколько лет – создание новых технологий для переработки техногенных отходов медеплавильных предприятий. При использовании такого метода ценные металлы вернутся на производство в качестве сырья, а шлаковый остаток пойдёт на производство пропанта, гранулообразного материала, который используется в нефтедобывающей промышленности для повышения эффективности отдачи скважин с применением технологии гидроразрыва пласта. Проект реализуется совместно с РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, фондом «Сколково» и Белорусским национальным техническим университетом. Завершены лабораторные испытания, следующим этапом станет создание полупромышленной линии на базе одного из индустриальных партнёров.

Ориентир на экологию – основной тренд современного производства. Особенно он актуален для предприятий чёрной и цветной металлургии. Например, в городе Карабаше Челябинской области хранится около 30 миллионов тонн отвальных промышленных отходов: это 10 тонн железа, а также медь, сера, мышьяк, селен, цинк и другие опасные элементы.

Научно-образовательные центры мирового уровня призваны объединить потенциал науки, образования и бизнеса для подготовки кадров, создания новых технологий и продуктов, востребованных не только на российском, но и на зарубежных рынках. Основным результатом деятельности НОЦ станет присутствие России в числе ведущих стран мира в области исследований и разработок.