В этом уверен директор Института физики СГУ, доктор физико-математических наук Сергей Борисович Вениг. «Лучшая дисциплина для воспитания лучших качеств» – эту объективную, по его мнению, реальность он уже много лет внушает своим студентам.
Всяк входящий в его кабинет интересуется происхождением массивного старинного стола. Кто из исторических личностей сидел за ним, доподлинно неизвестно, а вот стоит он в кабинете, где трудился первый физик-ректор Саратовского университета Владимир Дмитриевич Зёрнов, мемориальная доска с его именем висит на входе в легендарный III корпус СГУ. Но сегодня мы говорим о современных прорывных идеях, получивших своё воплощение в изобретениях и разработках саратовских физиков.
– При выборе темы стратегического проекта «ИКТ-электроника» для федеральной программы «Приоритет 2030» университет опирался на 60-летний опыт развития электронной промышленности в Саратовской области. В первую очередь, при участии учёных СГУ. В чём особенность проекта и каковы первые результаты?
– Не будет преувеличением, если скажу, что Институт физики участвует как минимум в четырёх из пяти стратегических проектов. Они нацелены не только на электронику, но и на химию и новые материалы, медицину. Большинство направлений, занимающихся сегодня медицинской тематикой, вышли из физической лаборатории. Когда здравоохранение стало опираться на высокотехнологичное оборудование, оказалось очень востребованным применение физических методов в диагностике и лечении. Иногда элементарные решения с точки зрения физики имеют революционное значение для медицины. В своё время, например, Дмитрием Александровичем Усановым был разработан прибор для лечения нистагмы глаз.
И ещё много таких решений нашли применение в медицине. Группа физиков под руководством Анатолия Сергеевича Караваева, которая исследовала сложные нелинейно-динамические процессы, свою методологию успешно применили для анализа сложных биологических процессов. Они работают совместно с кардиологами, невропатологами, создают датчики, получающие всевозможные сигналы мозговой деятельности человека. Эти датчики позволяют изучать взаимодействие систем с помощью разработанных инновационных нелинейных методов анализа сигнала. Я уже сбился со счёта, сколько они сделали программных пакетов, которые применяются медиками для диагностики сердечно-сосудистых заболеваний.
Новое направление по использованию оптических технологий в медицинских целях открыл Валерий Викторович Тучин. Потом оно вылилось в биофотонику и другие современные направления.
Основные задачи стратегических проектов формулировались на базе того фундамента, который был заложен в университете благодаря первым крупным государственным грантам на развитие образования в конце нулевых годов.
При выборе стратегического проекта физики руководствовались тем, что информационно-коммуникационные технологии (ИКТ) в системах связи всё плотнее входят во все сферы нашей жизни. Это телефония, все виды связи, зондирование. Мы добились в развитии этого направления заметных результатов. Это позволило нам организовать сотрудничество с МГУ, создать совместную сетевую магистратуру по квантовым технологиям (основное направление – квантовая вычислительная техника, квантовые технологии связи). Часть занятий у наших магистров проходит на базе Московского государственного университета. В результате они получат диплом об окончании магистратуры СГУ и свидетельство МГУ о прохождении профессиональной переподготовки по направлению «Специалист в области квантовых технологий».
А что касается электроники, то и здесь мы переживаем повышенный интерес к этой сфере. У саратовских предприятий электронной промышленности, которые раньше выживали, сегодня огромное количество заказов, и такая же потребность в высококвалифицированных кадрах: практически на каждом – до 80 человек в год. У наших выпускников появились интересные и перспективные места для профессионального старта.
СГУ принимает участие в совместной программе Минпромторга и Минобрнауки России по подготовке кадров для электронной промышленности. Университет получил дополнительное финансирование, и мы создали Центр проектирования и моделирования изделий электроники. Мы разрабатываем траектории более тесных связей с работодателями, формируем наши учебные планы под их интересы. В них больше практики, новых курсов, современных направлений научной работы. Все заинтересованы в подготовке специалистов с набором необходимых компетенций, которые позволяют быстрее включаться в работу.
Уже есть и имиджевые результаты участия в этой программе – все мы стали свидетелями того, как преобразился 8-й корпус. На это ректорат затратил не только огромные средства, но использовал множество организационных ресурсов. Когда-то тяжёлым ударом для физиков стал тот факт, что при строительстве 11-го корпуса снесли мастерские для проведения физических экспериментов. Сейчас, благодаря проекту, мы начинаем возрождать мастерские, о чём говорил ректор в отчётном докладе, – это создание фаблабов, территорий, где будет современный станочный парк, который позволит экспериментаторам работать на более высоком уровне. Мы тесно взаимодействуем с НИИ механики и физики, с Научным медицинским центром СГУ, чтобы сформировать пространство, где будет осуществляться практическое приложение научных исследований в виде создания приборов, отдельных элементов и готовых изделий.
– Для нового образовательного и научно-исследовательского рывка были объединены усилия, опыт и технические возможности трёх университетских факультетов. Так был создан Институт физики СГУ. Насколько оправдало себя такое решение?
– Каждое время предъявляет свои требования. В начале 1990-х наблюдалось бурное развитие нового научного направления, связанного с нелинейной динамикой, синергетикой. Создание факультета нелинейных процессов, заточенного под эти направления, было ответом на вызовы времени. Это была новая идея, энергично продвигаемая Дмитрием Ивановичем Трубецковым. Федеральное министерство поддержало создание новой структуры как экспериментальной площадки.
В новом веке на авансцене оказались нанотехнологии, тогда и был создан факультет нано- и биомедицинских технологий с задачей сосредоточить усилия наших исследователей на этом направлении. Это была совместная инициатива министерства промышленности Саратовской области и Академии наук РФ. В это же время появились первые образовательные направления в области нанотехнологий, и Саратовский университет удачно вошёл в этот эксперимент.
Сегодня мы пришли к выводу, что эти факультеты свою задачу выполнили. К тому же ситуация, связанная с недостаточным вниманием к физике в школе и, как следствие, с качеством абитуриентов, привела к определённым проблемам приёмной кампании. Чтобы не застояться на месте, нужно было объединить силы. Да, это было непростое решение – всё-таки 25 лет одному факультету, 15 лет другому, но осознание необходимости дальнейшего развития в новых условиях всех привело к согласию. Практика показала, что решение было верным, тем более что объединение происходило под лозунгом: «Мы опять возрождаем великий физфак!».
– Сегодня сотрудники Института физики включены во все крупные научные разработки. Междисциплинарный исследовательский подход к проблеме стал обычным делом. Например, сейчас на стадии коммерциализации находится разработанная биологами «шапочка для новорождённых» с родовыми травмами мозга. Мы знаем, что разработкой портативных гаджетов занимались физики. А какие ещё примеры совместных исследований Вы можете привести?
– Да, к этой шапочке приложил руку наш аспирант Василий Авдеев. Биологи лаборатории «Умного сна» разрабатывают идеологию, механизмы воздействия, но практическое осуществление идей совершают физики.
Если вспомнить конец нулевых годов, то это начало больших мегагрантов. Под руководством ведущих учёных создаются лаборатории. Первый мегагрант по метаматериалам, который выиграл наш университет в 2012 году, реализовывался под руководством Сергея Аполлоновича Никитова. Сформировался тот коллектив, на базе которого университет выиграл второй мегагрант, по тераностике. Им руководил российский и английский учёный Глеб Борисович Сухоруков. Благодаря этим проектам было проведено семь международных конференций в разных странах. До 40 человек, в основном молодые аспиранты и магистранты, выезжали в командировки. Продолжался симбиоз с группой Валерия Викторовича Тучина, и в результате родилось следующее направление – новый грант по фотоакустике, где опять принимали участие те же физики с привлечением медиков и биологов. Тогда этот междисциплинарный подход позволил Оксане Валерьевне Семячкиной-Глушковской выиграть четвёртый грант.
Учёные-физики принимали активное участие во всех значимых грантах: с точки зрения информационных технологий, разработки программного расчёта сигналов, обработки данных, создания датчиков. Во всех лабораториях Научного медицинского центра СГУ большинство сотрудников – выпускники физического факультета.
– Когда мы готовили обзор публикаций за 2023 год об открытиях, разработках и исследованиях учёных СГУ, то большинство из них были связаны с Институтом физики. Расскажите об основных, на Ваш взгляд, достижениях, которые можно считать прорывом в развитии физической научной школы?
– Саратовский университет является лидером в нашей стране по многим направлениям, в частности по магнитоэлектронике, которое представляют Сергей Аполлонович Никитов, Александр Владимирович Садовников. Простой пример: молодого учёного Александра Садовникова приглашают читать лекции в университет ИТМО (бывший Санкт-Петербургский Институт точной механики и оптики), и благодаря этим связям мы теперь будем формировать направление подготовки – две группы студентов у них и у нас, будем обмениваться курсами. Этот успех, конечно, связан с тем уникальным оборудованием, которое было приобретено в рамках наших больших грантовых проектов, что и позволило сделать существенный прорыв.
Во всём мире известны работы Валерия Викторовича Тучина и его коллег, связанные с биофотоникой. Широко известно направление Ольги Евгеньевны Глуховой, связанное с моделированием углеродных наноструктур. Есть уникальные программные пакеты, которые позволяют вести квантомеханические расчёты. Эти работы признаны и в России, и за рубежом.
У физиков давно сложилась практика: большинство наших научных школ возглавляют профессора, которые бескорыстно делятся своими идеями и достижениями с начинающими учёными. Стартовая площадка у них очень хорошая. Сейчас преимущество при распределении грантов отдаётся начинающим исследователям, ставка делается на молодые коллективы.
Из более 60 грантов Российского научного фонда, выполняющихся в настоящее время в СГУ, примерно половина (32 проекта) ведётся под руководством физиков. Конечно, это связано ещё и с системой научных журналов и конференций, с системой грантов, с их оценками и подачей. Просто в области физики и химии наиболее развита сеть журналов, отвечающих этим признакам. Ну, скажем, физики, чтобы соответствовать требованиям научных фондов, могут опубликоваться в 50 журналах, тогда как у филологов, историков, юристов, географов выбор значительно меньше. То есть физикам и химикам легче заполучить знаковые регалии, которые позволяют выиграть гранты. Поэтому физики в своё время стали флагманом признания нашего Саратовского университета в мире.
– «Невероятный помощник» – такое определение уже выдали новому аналитическому прибору ДРОН-8Т университетские учёные. Физики одними из первых воспользовались возможностями нового дифрактометра. А каковы результаты?
– Это отвечает парадигме современного нанотехнологического направления, когда основные фундаментальные аспекты ушли в область микромира. Для того чтобы работать на этом уровне, необходимо соответствующее оборудование. У нас есть электронная микроскопия, спектроскопия, но в университете всегда была проблема со структурными измерениями, с возможностями рентгеновских исследований. Покупка ДРОНа-8Т отвечала чаяниям большой группы учёных – и физиков, и химиков, работающих в области нанотехнологий. Эти измерения необходимы для серьёзного анализа. Пока оборудование только запускается, но надеюсь, что к нему, как и к сканирующему электронному микроскопу, который сутками работает уже почти 15 лет, не зарастёт народная тропа.
– Принято считать, что в старом споре между физиками и лириками выиграли айтишники. Насколько сегодня востребованы у абитуриентов направления подготовки Института физики? Вы являетесь председателем жюри городских и областных олимпиад школьников. Можете проследить, как меняется интерес школьников к физике?
– Мы не звучим так громко, как факультет компьютерных наук и информационных технологий, но для физиков всю жизнь информационные технологии были в ряду простых инструментов. Если спросить, какой инструментарий у физика главный, вам ответят – паяльник, молоток, мобильник и, конечно же, компьютер. А если беспристрастно взглянуть на историю развития информационных технологий в университете, то ведь в наших специализированных центрах половину машинного времени на мехмате всегда занимали физики, решая свои исследовательские задачи. Когда только стали появляться персональные компьютеры, на физфаке они уже стояли. Уже в 1970-е годы студенты использовали их на занятиях. Языки программирования, анализ, расчёты, создание программ – это было всегда. Современная физика без всего этого вообще невозможна.
Неслучайно в этом году мы проводили День открытых дверей на факультете именно по информационным технологиям, потому что с ними связаны практически все направления. Причём есть определённый аспект, который является преимуществом Института физики. Получаемое здесь образование имеет инженерную составляющую – инженерное программирование учитывает возможности реальных систем. Помимо знаний языков программирования, необходимо обязательное знание «железа». Программы-то пишутся с учётом реальных возможностей устройств и систем. Ко всему нужен особый подход. А это как раз те прикладные основы программирования, которые необходимы теперь и на большинстве предприятий. Информационные технологии пронизывают всё – без компьютера, без языков программирования развитие физики невозможно.
Поэтому многие школьники, которые думали, что физики только и делают, что сидят в этих своих «чёрных дырах», поменяли своё представление.
Смотрите, сколько у нас преимуществ! С одной стороны, это возможность заниматься научной работой на мировом уровне, потому что у нас есть направления, уже признанные во всём мире, а по многим мы входим в число лидирующих научных организаций. С другой стороны, это выход на производство, так как у вуза выстроены связи со всеми предприятиями. Мы особенно активно сотрудничаем с ними последние два года. Сегодня наших студентов с удовольствием берут на практику, а потом просят, чтобы ребята писали у них дипломы с дальнейшим устройством на работу.
Основная парадигма в наше динамичное время проста: чтобы получить хорошую работу, нужно хорошее образование, которое позволит адаптироваться к любой смежной сфере деятельности. Если у тебя естественно-научный склад ума, необходимы базовые знания, умение анализировать ситуацию, делать выводы, учиться и развиваться. И с этой точки зрения физика – самая лучшая дисциплина для воспитания таких качеств. Это объективная реальность. Если взять статистику за много лет, то мы увидим, что выпускники физфака могут работать где угодно. Это и есть показатель «специфического образования», которое развивает мышление, способность принимать неординарные решения и добиваться успеха в самых разных областях.
Но следует признать: последние несколько лет результаты школьных олимпиад по физике не радуют. Сейчас ведётся много дискуссий по поводу ЕГЭ, но ведь это просто форма экзамена, зарекомендовавшая себя во многих странах мира. Проблема заключается в том, что школьная система пошла по пути наименьшего сопротивления. Если для школы основной показатель – это результат ЕГЭ, то зачем учить всему, когда можно ограничиться тем,что эти показатели не испортит.
В результате иногда детей даже отговаривают сдавать ЕГЭ по физике. И учителей физики мало. А откуда они возьмутся, если нет абитуриентов? Трудно выйти из замкнутого круга. Пока мы не насытим школу педагогами-физиками, не появятся талантливые школьники. Мы в Институте физики настроены заметно усилить педагогическое направление. Будем надеяться, что смена парадигмы образования нам поможет.
– Сергей Борисович, круг Ваших личных научных интересов связан с материаловедением и нанотехнологиями. Над чем Вы сейчас работаете? Как совмещаете научную работу с управлением такой солидной университетской структурой?
– Мне в своё время пришлось заняться таким новым смежным направлением, как управление качеством и педагогика. Тяжело было входить в эту область со своим «физическим взглядом». Но вот успешно защитилась моя аспирантка, работа которой поначалу выпадала из традиционных педагогических рамок. Она рассматривала аспекты, связанные с образованием, с применением методов средств качества для оценки образования. Для примера – один из удивительных результатов этой работы: она использовала прибор, который стоит у психологов и отслеживает движение глаз, и проанализировала образовательные тексты. Оказалось, если на экране есть образовательный текст, если там есть картинка и она привлекает внимание к странице, то при изучении страницы вопросы–ответы на картинке не читаются. Когда задаёшь вопрос, в тексте ответ находят, а на картинке нет. Это такое ценное практическое замечание, которое нужно учитывать при создании всевозможных тестов, – если ответ в картинке, то его могут не найти.
В круг моих научных интересов входят и технологические процессы получения новых материалов для электроники, и новое направление, связанное с материаловедением, металловедением (термообработкаповерхностей для изменения их твёрдости). Наши экспериментальные образцы культиваторных лапок и плугов проходили испытание у фермеров и показали, что в полтора – два раза увеличивается срок их службы. Мы создали специальную установку, где формируется электрическая дуга, кромка лапки или плуга обрабатывается, идёт расплавление металла, перекристаллизация, создаются новые структуры этих металлических матриц. Весной начнём готовить очередные экспериментальные образцы.
Конечно, тяжело всем этим заниматься в связи с большим объёмом административной работы. Но если вспомнить опыт факультета нано- и биомедицинских технологий, деканом которого я был 15 лет, то первые два года тоже было по 2–3 публикации. Потом их количество стало расти, потому что система была организована и налажена, появилось больше возможностей заниматься научной работой. И сегодня я надеюсь на это!
Тамара Корнева,
фото Виктории Викторовой
