Государственная премия РФ в области науки и технологий за 2023 год указом президента России Владимира Путина присуждена президенту Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» Михаилу Ковальчуку.
Он награжден за «цикл фундаментальных и прикладных научно-исследовательских, опытно-конструкторских и опытно-технологических работ, которые внесли выдающийся вклад в разработку научно-технических основ, обоснование и реализацию стратегии двухкомпонентного развития ядерной энергетики РФ».
Исследования Михаила Ковальчука заложили основу принципиально нового метода изучения структуры вещества, основанного на сочетании возможностей рентгеновской дифракции и спектроскопии - метода стоячих рентгеновских волн, имеющего важное практическое значение для исследования наносистем. Его работы с использованием синхротронного излучения послужили фундаментом для превращения рентгеновских методов в инструмент для изучения структуры поверхности, тонких слоев и определения положения отдельных атомов.
Междисциплинарные исследования вышли на новый уровень с развитием принципиально нового научного направления - конвергенции нано-, био-, инфо-, когнитивных и социогуманитарных (НБИКС) наук и технологий. Михаил Ковальчук сформировал стратегию развития в России этого нового прорывного направления и создал в 2009 году не имеющий мировых аналогов Курчатовский НБИКС-центр, где под его научным руководством развиваются исследования, направленные на конвергенцию современных технологий с «конструкциями» живой природы.
По инициативе и при непосредственном участии Михаила Ковальчука в Курчатовском институте была сформирована научная программа, ориентированная прежде всего на проведение междисциплинарных научных исследований на крупных исследовательских комплексах (мегаустановках). Реализация этой программы позволила развернуть на качественно новом уровне работы практически по всем направлениям современной науки: от энергетики, конвергентных технологий и физики элементарных частиц до высокотехнологичной медицины, биологии и информационных технологий.
«О присуждении Государственных премий Российской Федерации в области науки и технологий 2023 года»

Ученые разработали модели для изучения патологических изменений в биоэнергетике клеток, приводящих к хроническим заболеваниям. Модели созданы на основе дрожжевых клеток.
Исследования проводятся лабораторией молекулярной биоэнергетики Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий совместно с лабораторией биоэнергетики ФИЦ Биотехнологии РАН.
Ученые исследуют митохондрии — клеточные энергетические станции. Эти органеллы «живут» внутри клетки и, помимо создания энергетических запасов, выполняют множество важнейших функций: участвуют в общем клеточном обмене, проведении внутриклеточных сигналов, регуляции роста клеток.
В то же время митохондрии — один из главных источников активных форм кислорода (АФК), так называемых кислородных радикалов, которые разрушающе действуют на клетки различных органов. Накопление этих агрессивных соединений провоцирует окислительный стресс, стимулирующий старение и приводящий к развитию многих системных заболеваний (например, диабета 2-го типа, метаболического синдрома, хронического ожирения, а также различных нейродегенеративных заболеваний).
Для разработки эффективных методов терапии и ранней диагностики таких заболеваний нужно понять молекулярные механизмы, лежащие в их основе. Для этого ученые разрабатывают простые и информативные модели живых клеток, отражающие патологические изменения в их биоэнергетике. На таких моделях проводят полноценные исследования различных соединений, способных противостоять окислительному стрессу, а потому перспективных для создания препаратов для раннего лечения. 
«Мы разработали модели болезней Альцгеймера, Паркинсона и гепатоцеллюлярной карциномы на фоне инфекции вирусом гепатита В. Для этого использовали уникальные дрожжи аэробного типа обмена Yarrowia lipolytica. По энергетическому метаболизму они очень схожи с млекопитающими. Клетки дрожжей имеют схожую с клетками млекопитающих физиологию митохондрий и дыхательную цепь «животного типа», — рассказал Антон Рогов, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной биоэнергетики НИЦ «Курчатовский институт». — Наши модели обладают преимуществами дрожжей: это одноклеточные микроорганизмы, их просто выращивать, с ними можно проводить разнообразные генетические манипуляции и исследования. Но при этом они очень хорошо моделируют энергетическое состояние нейронов. Настоящую нейрональную культуру долго и сложно выращивать и готовить к работе, а наши модели значительно проще и дешевле для исследований».
В ходе работ ученые установили, что причиной окислительного стресса и массовой гибели клеток на ранних этапах развития многих хронических заболеваний является митохондриальная дисфункция, обычно сопровождающаяся нарушением баланса между продукцией АФК и их уничтожением. Восстановить этот баланс можно с помощью антиоксидантов. Сейчас в лаборатории на полученных моделях клеток исследуют направленные антиоксидантные соединения, способные проникать и накапливаться только в митохондриях, что позволяет использовать их в очень низких, нетоксичных концентрациях. Наиболее эффективные соединения могли бы стать перспективными терапевтическими средствами против заболеваний, связанных с окислительным стрессом.
Модели на основе дрожжей позволят проводить высокопроизводительные скрининги антиоксидантных веществ. В результате можно отобрать наиболее «многообещающие» соединения, которые далее будут испытываться уже на лабораторных животных.

В Дубне 13 июня состоялась встреча Президента России Владимира Путина с получателями мегагрантов и ведущими учеными.
В рамках нее вице-президент института Александр Благов выступил с коротким докладом о развитии в России системы исследовательских установок класса "мегасайенс", а также сообщил, что Курчатовский институт предлагает разработать общую программу исследований на мегаустановках для стран СНГ и БРИКС.
Он напомнил, что в НИЦ "Курчатовский институт" уже создана международная ассоциация научных организаций — центр синхротронных, нейтронных и лазерных исследований на базе реактора ПИК. В нее вошли организации из РФ, Белоруссии, Узбекистана и Ирана, подписаны соглашения о включении в качестве новых членов Таджикистана и Казахстана.
"Мы предлагаем эти процессы закрепить на межгосударственном уровне и объявить инициативу РФ о создании единого научно-технологического пространства в рамках в первую очередь СНГ и БРИКС. В качестве первых шагов — организовать международный центр "мегасайенс" и разработать программу исследований, которая бы связывала и объединяла не только проекты нашей страны, но и стран-партнеров", — сообщил Александр Благов.
Владимир Путин положительно отозвался о данной инициативе. "Это точно соответствует и нашим интересам, и интересам партнеров", — прокомментировал Президент России.
 

При лучевой терапии и радиодиагностике у пациентов могут развиваться побочные эффекты (например, подавление иммунитета, изменение состава крови и повреждение слизистых оболочек, а также неврологические осложнения и когнитивные дисфункции). Поэтому наука ищет эффективные терапевтические средства защиты организма от этих негативных последствий.
Ведущую роль в механизме развития лучевого поражения играет окислительный стресс: активные формы кислорода и свободные радикалы запускают длительные процессы повреждения в различных органах и тканях. При этом существуют вещества, подавляющие процессы свободнорадикального окисления и повышающие активность антиоксидантных систем организма.
Одно из таких антиоксидантных веществ — белок лактоферрин. Ученые считают его перспективным для изучения в качестве средства ранней противолучевой терапии, так как он обладает множественными защитными свойствами (в частности, нейропротективными, то есть способен противостоять гибели нейронов и других клеток).
В экспериментально-биологической клинике Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий изучили способность лактоферрина снижать негативные последствия радиационного воздействия в мозге, а также в организме в целом.
В ходе эксперимента ученые облучили группу лабораторных мышей сублетальными дозами ионизирующего излучения, после чего части животных сразу ввели инъекции лактоферрина. Выживаемость облученных мышей в течение 30-дневного эксперимента составила всего 28%. Введение же лактоферрина оказало положительное полисистемное влияние и позволило увеличить показатель выживаемости до 78%.
Также ученые исследовали влияние лактоферрина на клетки зубчатой извилины гиппокампа (структуры, участвующей в процессах обучения и сохранения памяти) лабораторных мышей после острого гамма-облучения их головного мозга. Облучение привело к резкому снижению в гиппокампе количества пролиферирующих клеток и незрелых нейронов, причем этот эффект наблюдался уже через 6 часов после радиационного воздействия. Введение лактоферрина оказало защитное действие и позволило сохранить в мозге облученных мышей в два-три раза больше таких клеток.
"Мы обнаружили, что однократное введение лактоферрина сразу после облучения обеспечивало появление ярких положительных эффектов. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности разработки на основе данного белка радиопротекторных препаратов для профилактики и лечения осложнений при профессиональном облучении, а также для снижения побочных эффектов лучевой терапии", — комментирует Марина Копаева, старший научный сотрудник Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий.

Экспозиция Салона включает в себя кораблестроение и судостроение, вооружение, системы навигации и связи, корабельные энергетические установки, морскую авиацию, инфраструктуру обеспечения, новые технологии и перспективные материалы.
НИЦ "Курчатовский институт" традиционно является одним из ключевых участников этого мероприятия. На своем стенде Центр рассказал о деятельности в качестве ведущей материаловедческой организации страны и продемонстрировал разработки НИЦ "КИ" – ЦНИИ КМ "Прометей" и НИЦ "КИ" – ВИАМ.
Так, НИЦ "КИ" – ЦНИИ КМ "Прометей" представил стали и другие материалы, разработанные и применяемые при создании ледоколов (в том числе реакторной установки "РИТМ-200" для атомоходов нового поколения), военных кораблей, глубоководных аппаратов, спасательной техники. Кроме того, научные сотрудники "Прометея" приняли активное участие в ежегодно проходящей в рамках салона Международной конференции "Военно-морской флот и судостроение в современных условиях". В этом году ее темой стали конструкционные материалы, прочность и строительная механика. На пленарном заседании и технических сессиях прозвучало четырнадцать содержательных докладов от НИЦ "КИ" – ЦНИИ КМ "Прометей", охвативших широкий спектр достижений, актуальных проблем и перспективных материаловедческих разработок в интересах флота.
НИЦ "КИ" – ВИАМ представил детали авиационной и космической техники, созданные на аддитивном производстве института. Это заготовки деталей для ряда новых отечественных двигателей, предназначенных для ракет, вертолетов, а также беспилотных летательных аппаратов. "Наш институт участвует в салоне второй год подряд. Приятно отметить интерес посетителей салона к нашей экспозиции, в том числе со стороны крупных промышленных предприятий. Плодотворно прошла и деловая часть салона – провели большое количество конструктивных встреч и переговоров, есть хороший задел на дальнейшую совместную работу", – прокомменировал итоги салона генеральный директор НИЦ "КИ" - ВИАМ Сергей Яковлев.
Кроме того, центральным элементом экспозиции Курчатовского института стал симулятор обитаемого подводного аппарата "ЯСОН": первого российского обитаемого глубоководного аппарата, создающегося под научным руководством Курчатовского института. ЦНИИ КМ "Прометей" осуществляет полномасштабное материаловедческое сопровождение этого проекта.

Специалисты НИЦ "Курчатовский институт" дополнили базу генетических данных винограда за счет сортов, произрастающих в Средней Азии. Эта работа выполнена по результатам состоявшейся в апреле экспедиции в Узбекистан совместно с коллегами из НИИ садоводства, виноградарства и виноделия им. академика М. Мирзаева. Ученые каталогизировали и генотипировали основную часть образцов биоматериала сортов-автохтонов из коллекции института в Паркентском районе Ташкентской области, а также коллекции филиала в пригороде Самарканда.
"Опытные сады с виноградниками были заложены еще основателем института академиком Рихардом Шредером в 1898 году и содержат в том числе уникальные 130-летние лозы, собранные в современных границах Узбекистана, Таджикистана, Грузии, Ирана", — рассказал Дмитрий Федосов, начальник лаборатории генетических технологий виноградарства и виноделия Курчатовского геномного центра.
Исследователи отобрали образцы 40 автохтонных сортов. В результате секвенирования и биоинформатического анализа идентифицирована и подтверждена подлинность определения 13 сортов, имеющих аналоги в коллекциях России и зарубежья. Интересны 4 сорта, которым прежде были даны народные названия по месту их нахождения. Так, сорта "Аскери" и "Ягути" определены как иранские автохтоны. Сорт "Бобо Закир" оказался идентичен мускатной группе "Жемчуг Саба", выведенной в Венгрии в 1904 году, а "Чумчук тили" — сорту "Байад", родиной которого считается Йемен (единственная посадка этого сорта в России была обнаружена специалистами Курчатовского института в частном подворье села Карабудахкент в Дагестане).
Как сообщил Д. Федосов, для 5 сортов учеными впервые установлены оба "родителя", для 16 — один из них (в основном это местные автохтоны, за единственным исключением — это завезенный до начала прошлого века французский сорт).
"Работа позволила расширить генетическую базу данных автохтонных сортов, является ключом к пониманию путей миграции сортов и указывает направление селекции винограда", — комментирует Елизавета Виноградова, научный сотрудник лаборатории генетических технологий виноградарства и виноделия.
Курчатовский геномный центр — консорциум научных организаций во главе с НИЦ "Курчатовский институт". Это один из трех геномных центров мирового уровня, созданных в рамках ФНТП развития генетических технологий.

Шестая встреча прошла в рамках года российского председательства в БРИКС. Площадками мероприятий встречи стали НИЦ "Курчатовский институт" в Москве и ОИЯИ в Дубне.
Члены рабочей группы подтвердили интерес к сотрудничеству по вопросам нейтронных источников, синхротронов, подземных лабораторий, окружающей среды, а также междисциплинарных проектов.
Представители стран обсудили:
план действий на 2024–2025 годы в области исследовательской инфраструктуры — он будет представлен к рассмотрению и включению в Декларацию министров науки, технологий и инноваций БРИКС;
развитие флагманского проекта BRICS GRAIN — он предназначен для совместных визитов и эксплуатации объектов исследовательской инфраструктуры;
разработку политики транснационального доступа к исследовательской инфраструктуре.

ПРЯМАЯ РЕЧЬ
Александр Благов, вице-президент НИЦ "Курчатовский институт": — Исторически мегасайенс — это всегда основа для крупных международных проектов. В России создана международная ассоциация научных организаций, в которую сейчас включены основные мегаустановки: и уже работающие, и создающиеся. Это основа для построения широкой кооперации. Мы открыты к сотрудничеству, нам интересно совместное использование нашей исследовательской инфраструктуры. Наша глобальная задача — построение с нашими ближайшими партнерами единого научно-технологического пространства.
Ольга Петрова, заместитель министра науки и высшего образования РФ: — Я уверена, что работа шестой встречи рабочей группы даст положительный импульс для дальнейшего развития научно-технологического сотрудничества в рамках БРИКС. Наука объединяет и стирает границы. Вместе мы сталкиваемся с глобальными вызовами и находим решения.

Физики создали новый магнитный материал на основе графена. Этот материал представляет собой структурную пару "двумерный магнит — графен", интегрированную в кремниевую технологию. В качестве двумерного магнита используется упорядоченная решетка атомов гадолиния толщиной в один атом. Двумерный магнит обеспечивает магнитные свойства пары, а графен выполняет электронный перенос. Такая совокупность функциональных компонентов может стать основой для создания новых приборов спиновой электроники. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в высокорейтинговом журнале Carbon.
Современная электроника на основе кремниевой платформы подошла к своему технологическому пределу. Спинтроника предлагает энергоэффективную альтернативу, основанную не на переносе заряда, а на управлении магнитным моментом электрона. Развитие спинтроники требует создания новых магнитных материалов. Особенно перспективны наноматериалы в виде сверхтонких пленок, интегрированных с кремниевой технологией. Недавний прогресс в синтезе магнитных материалов привел к созданию структур толщиной в один атом. Такие структуры могут быть использованы в сверхкомпактной спинтронике и квантовых вычислениях.
Ученым из НИЦ "Курчатовский институт" удалось синтезировать двумерные магниты, связанные с графеном. Графен немагнитен, что ограничивает возможности его применения в устройствах спинтроники. Сочетание графена с двумерным магнитом позволяет устранить этот недостаток и создать магнитный графен, интегрированный в кремниевую технологию.
"На сегодняшний день активно исследуются магнитные материалы толщиной до монослоя. Мы развиваем альтернативное направление спинтроники на основе субмонослойных магнитов, которые представляют собой разреженные решетки магнитных атомов. Используя такие решетки из атомов гадолиния, мы показали возможность создания структур "графен — субмонослойный магнит" на поверхности кремния. Такая структура позволяет сделать графен магнитным", — объясняет руководитель проекта по гранту РНФ Дмитрий Аверьянов, кандидат физико-математических наук, сотрудник лаборатории новых элементов наноэлектроники Курчатовского института.
Предложенный подход является достаточно общим: в настоящее время авторы разрабатывают новые материалы на основе аналогов графена из атомов кремния и германия. Общее свойство таких систем состоит в сосуществовании различных магнитных порядков — ферромагнитного и антиферромагнитного.
"Мы полагаем, что материалы спиновой электроники на основе графена перспективны для создания новых технологий хранения, обработки и передачи информации. Мы планируем синтезировать целый ряд таких материалов, варьируя их состав", — подводит итог Дмитрий Аверьянов.
 

Ученые НИЦ "Курчатовский институт" провели исследование, в котором сравнивалась работа человека с программой-помощником и в команде с антропоморфным роботом. Результаты работы опубликованы в высокорейтинговом научном журнале International Journal of Social Robotics.
Роботы-помощники применяются сегодня в первую очередь как автоматизированные системы и устройства, облегчающие или ускоряющие выполнение рутинных задач. Однако с развитием технологий искусственного интеллекта может значительно расшириться область применения таких роботов-помощников, с которыми люди действуют совместно – как партнеры.
В эксперименте, проведенном учеными Курчатовского института, предлагалось принять участие в игре: испытуемый и робот-помощник действовали на равных и вместе зарабатывали очки, реагируя на появление на экране стимулов-конфет. Но в одном случае партнер человека по игре оставался "невидим" (компьютерная программа), в другом – партнером был антропоморфный робот.
"Мы предположили, что в совместных играх с "воплощенным" роботом испытуемые наберут больше очков, чем в играх с программой", – рассказывает Артем Яшин, лаборант-исследователь лаборатории нейрокогнитивных технологий Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных наук и технологий. Ученые исходили из того, при взаимодействии с антропоморфным роботом у человека возникнет социально обусловленное стремление к партнерству, что повлияет на эффективность работы.
Гипотеза подтвердилась: испытуемые набирали значимо больше очков, играя в одной команде с роботом. Кроме того, время реакции человека зависело от времени реакции робота – наблюдалась синхронизация темпа игры человека и робота, которая часто наблюдаются в совместной деятельности людей. При игре с программой такой эффект не отмечался. "Полученные результаты говорят о предпочтительности применения антропоморфных роботов в разных деятельности, подразумевающих равное распределение обязанностей между "помощником" и человеком", - комментирует Артем Яшин.
Ученые планируют продолжить исследования, чтобы подробнее выяснить, как люди делегируют задачи роботу-помощнику и как между ними формируются "партнерские взаимоотношения".
"В настоящем исследовании разделение задач поровну между человеком и роботом было задано изначально. В следующих вариантах мы предложим человеку делегировать задачи помощнику. При этом он будет сотрудничать не только с программой и антропоморфным роботом, но и с "воплощенным роботом", который будет выглядеть, например, как коробка. Мы хотим сравнить, насколько люди готовы делегировать задачи, с одной стороны, человекоподобному роботу, а с другой стороны – коробке с электроникой", - рассказал А. Яшин.
Результаты этих исследований в перспективе будут важны для создания различных роботов-помощников для сферы услуг, образования и других отраслей.

В Образовательном центре "Сириус" завершилась смена научно-технологической проектной образовательной программы "Большие вызовы". В ней приняли участие более 420 школьников из разных регионов России — ребята включились в решение 79 задач по 14 направлениям: от космических технологий и беспилотников до генетики и когнитивных исследований.
В программе смены Курчатовский институт традиционно курировал направление "Природоподобные и нейротехнологии". В этом году школьники разработали и протестировали методику, с помощью которой можно будет определять место для позиционирования инвазивных имплантов, возвращающих зрение человеку. "У нас была гипотеза, что за зрение и воображение отвечает один и тот же участок головного мозга. И так как слепые не могут видеть картинки, то мы решили доказать, что можно картинки представлять и таким образом активировать ту же часть мозга и определять: она сохранна или нет. Мы смотрели, какие участки головного мозга активируются в момент представления и в момент просмотра картинки, сравнивали их и находили пересечения", — рассказали участники проекта.
Ребята также предложили инновационный подход к проведению метаанализа генетических данных, основанный на использовании нейронных сетей. Алгоритм значительно упрощает работу с большим массивом данных, помогая выявлять гены-маркеры заболеваний.
Участники направления работали и над созданием нового материала из полимера полилактида, который можно использовать для сбора масляных пятен и водорослей с поверхности воды. Сегодня применение таких биоразлагаемых материалов является экологичным методом очистки водоемов. "Это перспективный проект, потому что такие эксперименты уже проводились: с помощью нетканых материалов собирали определенные загрязнения с воды. В рамках проекта школьники создали установку для электроформования. Участники команды сами, основываясь на знаниях о методе, придумали конструкцию, собрали ее. Все данные, которые ребята собрали на этом проекте, будут обобщены нашими экспертами", — рассказала руководитель проекта, младший научный сотрудник лаборатории полимерных материалов НИЦ "Курчатовский институт" Наталья Шарикова. 
Кроме того, школьники из проекта по созданию полимерного электрода провели тестирование своего продукта вместе с участниками направления "Когнитивные исследования". Эксперты отметили высокое качество полимерных гидрогелевых материалов, которые могут быть использованы для модификации электродов в существующих системах ЭЭГ- и ЭМГ-анализа, а также выступать в качестве самих электродов непосредственно.
"Участники проекта провели исследование свойств полученных гидрогелей и протестировали их для снятия ЭЭГ- и ЭМГ-показаний, а также сравнили с проводящим гелем, который используется на данный момент на практике. Уже после первичной обработки результатов мы увидели существенную положительную разницу в получаемом сигнале. Поэтому данные исследования будут продолжаться и по итогу мы планируем выпустить научную публикацию", — поделилась руководитель проекта, лаборант-исследователь лаборатории полимерных материалов НИЦ "Курчатовский институт" Кристина Базылева.
По словам Анны Зининой, методиста направления, старшего научного сотрудника лаборатории нейрокогнитивных технологий Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий, проекты были высоко оценены экспертами, а ребята получили значимые научные результаты и колоссальный опыт, который поможет им в будущем стать настоящими учеными.