Академик Олег Фиговский
Каким будет развитие науки и технологий в ближайший год? Каких открытий
ждать? Журналист Анна Мотовилова расспросила об этом исследователей и
просветителей в области искусственного интеллекта, физики, биологии и
экономики.
Александр Панчин, кандидат биологических наук, автор книг «Сумма
биотехнологии» и «Защита от темных искусств»: «Первое, самое ожидаемое для
меня в следующем году, — это продолжение истории с созданием органов,
которые можно было бы пересаживать человеку от свиней. Уже пробовали
пересаживать такие органы тяжёлым пациентам: дважды свиное сердце, один раз
почку. Речь не о простых свиньях, животных генетически модифицируют:
некоторые гены удаляют, гены человека добавляют, чтобы в будущем орган не
отторгался при пересадке, избыточно не рос, чтобы в нем не было спящих
вирусов, и в целом чтобы клетки лучше выживали, лучше прорастали кровеносные
сосуды. Пока люди, к сожалению, долго не жили после пересадки таких органов,
они уже были серьезно больны. Максимум — два месяца. Другие приматы,
обезьяны, уже больше года жили с пересаженным органом. Я думаю, что в
следующем году будет громкий прорыв, связанный с этим. Завершат разработку
технологии, благодаря которой пациент сможет прожить значительно дольше.
Вторая тема — онкология. У нас много подходов, которые сейчас очень
активно развиваются: современных, перспективных, отличающихся от
классической химио-радиотерапии. Всё это связано с иммунотерапией рака,
ингибиторами чекпоинтов (точек иммунного контроля). В декабре
многих впечатлила новость про эффективное лечение рака прямой кишки
ингибитором чекпоинтов на основе моноклональных антител.
FDA одобрило новый препарат, признав лечение им прорывной терапией, чтобы
облегчить бюрократические процессы и ускорить выход на рынок. Вот таких
прорывов я ожидаю очень много в следующем году. Лечение рака и новые органы
для людей. Это может очень сильно помочь людям жить дольше. И не умирать».
Юлия Вымятнина, профессор, директор программ по направлению
«Экономика» Школы вычислительных социальных наук Европейского
университета: «Среди трендов на ближайшее будущее — безусловно,
искусственный интеллект, в том числе анализ его влияния на экономику, рынок и
общество, использование его в научных исследованиях.
Важным направлением будет оставаться исследование инфляции и всего, что с
ней связано. Рост цен, наблюдаемый с начала пандемии во многих странах,
оказался более инерционным, чем предполагалось изначально, что ставит под
вопрос наши представления о трансмиссионном механизме денежно-кредитной
политики. Трансмиссионный механизм денежно-кредитной политики — это
последовательность связей в экономике, через которые экономическая политика
влияет на спрос и инфляцию. Основа этого механизма — ставки и доходности на
главных сегментах рынка. В дополнение к этому будут развиваться исследования
деглобализации — как с точки зрения торговых, так и финансовых потоков и
платежей.
Дмитрий Глазов, ведущий научный сотрудник Нового физтеха ИТМО,
кандидат физико-математических наук, эксперт в области атомной физики:
«Самое главное, чего мы ждем, — это прорыв в квантовых вычислениях. Это одно
из важнейших направлений, в которое вложены огромные силы и ресурсы. Теория
хорошо развита, дело за практической реализацией. И вот-вот там должен
произойти значительный прогресс в технологиях. Квантовые вычисления должны
превзойти по мощности и скорости вычислений любой известный нам
классический компьютер. Это качественное изменение. Соревноваться с
устройством, работающим на квантовых вычислениях, привычному для нас
компьютеру будет невозможно. Речь о скорости обработки информации.
Расширение возможностей в этом направлении повлияет на развитие
искусственного интеллекта и многих других компьютерных технологий».
Екатерина Скорб, директор научно-образовательного центра инфохимии
ИТМО, профессор, доктор химических наук: «Мы видим безусловный тренд на
использование различных IT-инструментов в науках о жизни. Open AI
анонсировали на конец 2025 года ChatGPT нового поколения, который будет
исследователем с „интеллектом уровня доктора наук“, как утверждается. Такой
инструмент позволит нам быстрее двигаться в исследованиях, понимать сложные
системы, предсказывать, как собирать сложные системы со сложным поведением.
Это революционно для науки, в том числе для инфохимии. И точно это тренд
на быстрое тестирование новых программ открытого кода, на сбор баз данных.
Это то, что уже происходит и в следующем году продолжится. А также внедрение
больших языковых моделей, цифровых двойников, в том числе
исследователей, — на это в науке смотрят с большой надеждой, мы в том числе».
Антон Кузнецов, директор института прикладных компьютерных наук
ИТМО: «Самое ожидаемое — это выход новой модели искусственного
интеллекта о3 от OpenAI. Уже по имеющимся оценкам она превосходит в
большинстве тестов человеческие возможности при решении стандартных задач.
Компания обсуждает выход и следующей модели, которая должна побить
человеческие возможности во всех существующих на текущий момент тестах. За
этим вынужденно последует глобальное переосмысление того, что глобально
должен делать человек, а что должен делать компьютер. В декабре Open AI
анонсировала модель о3 и презентовала ее младшую версию о3-mini. Нейросеть
о3 показала результат, близкий к максимальному, на экзамене по математике для
профильных старших классов (96,7 балла из 100), а также экспертный результат в
тесте GPQA Diamond — 87,7% (это тест, защищенный от Google, на который
эксперты в своих областях отвечают со средним успехом в 81%, а
высококвалифицированные неспециалисты — 22%).
Сейчас есть глобальная проблема, связанная с развитием искусственного
интеллекта. Один из ранее привычных путей прогресса — это обучение систем на
всё большем объеме данных. Здесь большинство экспертов сходится на том, что
данные в интернете для обучения моделей уже практически закончились. Второе
направление — это совершенствование того, как устроена сама модель. И о3 как
раз представляет собой такой качественный рост. Она не просто выдает ответ, а
можно сказать, думает: критически анализирует собственное решение. И чем
больше у нее времени, тем лучший ответ она способна выдать. Это
принципиально новое поведение.
Тренд, развитие которого мы ожидаем в 2025 году, — это интеграция ИИ в
те сферы, где его еще активно не применяли. Различные интеллектуальные
помощники, советчики, ассистенты. Внедрение в критически важные сферы.
Например, медицина. Известно, что модели умеют с гораздо большей точностью
обрабатывать результаты анализов, МРТ-снимки и тому подобное. Точность
настолько возрастала, что если несколько лет назад нейросети могли определить
болезнь на основе данных с точностью порядка 70%, то сейчас она достигает 95%.
Люди диагностировали с точностью 60% — на том же уровне этот показатель и
остался. Поэтому привлечение экспертного мнения ИИ в таких областях будет
больше.
Похожая ситуация с анализом данных в банковской сфере, строительстве,
технологиях. Недавно с помощью ИИ был спроектирован за 10 дней новый
реактивный двигатель, его собрали, он работает. Есть попытки проверить, как ИИ
работал бы в судебной системе, мог бы он помогать в принятии решений. В
частности, мы занимались решением подобных задач. В отдельных сферах это
работает, когда результат легко просчитать по объективным обстоятельствам:
например, когда речь о мошенничестве, нарушениях или преступлениях,
связанных с кадастровым учетом недвижимости. принимать решения такие же, как
судьи. Положительные стороны внедрения ИИ во все сферы жизни понятны: мы
получаем быстрые и точные ответы. Издержки в том, что они бывают неточные, их
необходимо проверять, контролировать и осмыслять».
Олег Лашманов, научный руководитель и исполнительный директор
Лаборатории «Искусство и искусственный интеллект» Европейского университета:
«Прогнозы — тема неблагодарная, но я попробую. Могу с уверенностью сказать,
что сильный искусственный интеллект в 2025 году не изобретут. В философии
искусственного интеллекта это такая нейросеть, которая могла бы сама
ориентироваться в меняющихся условиях, моделировать и прогнозировать
развитие ситуации. Если ситуация выходит за стандартные алгоритмы, сильный
ИИ должен самостоятельно найти ее решение.
В 2025 году станет значительно лучше компьютерная графика в играх — за
счет внедрения «нейроматериалов» и умной трассировки лучей. Это позволяет
делать изображение более реалистичным и естественным. Следующий год — год
агентного подхода и reinforcement learning (обучения с подкреплением. Агент на
основе искусственного интеллекта — это программа, которая может действовать
самостоятельно, собирая данные и взаимодействуя с окружающей средой, в
соответствии с поставленными для нее целями. Обучение ИИ с подкреплением —
это система самообучения, методом проб и ошибок. Инференс — этап
применения ИИ, когда уже обученная модель обрабатывает данные и может
предсказывать результат.
В 2025 году наука в Украине продолжает играть важную роль в глобальном
обществе, несмотря на вызовы, включая пандемию COVID-19 и политическую
нестабильность. Нобелевская премия по химии была присуждена за открытие
квантовых точек, что подчеркивает значимость фундаментальных исследований.
Украинский ученый Валентин Фречка был удостоен премии молодых
изобретателей за инновации в производство бумаги. Это свидетельствует о
международном признании украинских разработок. В то же время, решения
Верховной Рады в области науки и техники призваны укрепить национальные
научные приоритеты. Украинка Марина Вязовская получила медаль Филдса,
подчеркивая вклад украинских математиков в мировое научное сообщество. Такие
события демонстрируют, как наука продолжает формировать будущее в
различных сферах, от медицины до технологий.
Как в случае израильской военной операции в Иране, начавшейся 13 июня,
так и в случае американского удара по Ирану 22 июня: и тому, и другому
предшествовала целенаправленная кампания дезинформации, вводящих в
заблуждение публикаций и других действий, целью которых было сеять
информационный туман вокруг истинных планов Израиля и США в отношении
Исламской республики. Хотя можно было предположить, что иранцы находились в
состоянии максимальной готовности в последние полторы недели, а также
обладают немалым опытом в противодействии обманным маневрам,
американская администрация и Израиль предприняли несколько шагов,
направленных на то, чтобы усыпить режим в Тегеране и заставить его думать, что
удар все ещё далек.
Так, например, в конце недели в американские СМИ была «случайно»
слита информация о «тяжелом разговоре» между премьер-министром
Биньямином Нетаниягу и представителями администрации Трампа, в котором,
якобы, израильская сторона выразила протест против временных рамок примерно
в две недели, которые американский президент поставил перед началом
операции. Кроме того, просочились цитаты вице-президента Джей Ди Вэнса,
считающегося представителем изоляционистского лагеря в администрации,
который, по слухам, заявил, что Израиль пытается втянуть США в войну, в которой
они не должны участвовать. Целью этого было послать сигнал иранцам, что Трамп
всё ещё колеблется в принятии решения и у них ещё есть время подготовиться.
По имеющимся данным, окончательное решение американцев о времени удара не
было известно Израилю, но Иерусалим и Вашингтон все время координировали
свои действия, и поэтому предполагалось, что операция состоится в ближайшее
время.
Американская армия тоже участвовала в усилиях по созданию тумана и
дезинформации. 21 июня, за несколько часов до американской атаки, на глазах у
всего мира стратегические бомбардировщики B-2 вылетели из США на запад — в
сторону острова Гуам в Тихом океане, на расстоянии 6500 километров от Ирана.
Казалось бы, если бы США собирались нанести немедленный удар, они бы не
отправляли самолеты так далеко. Однако практически одновременно с этим с
базы в Миссури вылетели другие бомбардировщики, не обнаруженные радарами,
которые направились напрямую в Иран, неся на борту 12 противобункерных бомб,
сброшенных в итоге на объект в Фордо.
О вылете самолетов на Гуам сообщили в сообществах любителей сбора
разведданных из открытых источников (OSINT). Один из них, Давид Лисовцев,
написал после удара в сети X (бывший Twitter): «Я был частью информационной
операции ВВС США и даже не знал об этом. Бомбардировщики, вылетевшие
вчера на запад в сторону Диего-Гарсия, летели настолько открыто, насколько это
вообще возможно в рамках боевой миссии, и сделали это намеренно. ВВС США
знали, что множество осинтеров следят за ними, и все сосредоточились на
западном направлении. Примерно через час после западного вылета ещё шесть
бомбардировщиков взлетели в полной тишине и полетели на восток. Их
дозаправки в воздухе не освещались, и они не использовали открытые
радиочастоты.
Бомбардировщики, полетевшие на запад, действительно прибыли на Гуам,
и все сделали вывод, что удара в ближайшее время не будет. Но сразу после этого
бомбы начали падать с бомбардировщиков, летящих на восток. Браво ВВС США,
которые сумели использовать международное OSINT-сообщество для обмана
противника». Манёвры по дезинформации возглавлял сам президент Трамп,
который в последние дни упорно давал расплывчатые ответы на вопросы об
операции, отказывался брать на себя обязательства по ее проведению и в итоге
обозначил двухнедельный срок для принятия решения. Неясно, насколько эти
действия действительно усыпили иранцев или же они поняли, что атака
ожидается в конце недели.
США официально: американская армия уничтожила ядерную программу
Ирана. В Тегеране заявили, что обогащенный в Фордо материал был заранее
выведен из объекта, и спутниковые снимки действительно зафиксировали
активность в этом районе в последние дни. Напомним, что все действия в Иране
были согласованы между президентом США Дональдом Трампом и премьер-
министром Израиля Биньямином Нетаниягу, а также между армиями США и
ЦАХАЛом, которые отработали эту атаку на совместных военных учениях около
года назад, во времена администрации Байдена.
Подвесной монтажный проход, используемый при строительстве моста
Янцзы через реку Янцзы, стал испытательным полигоном для китайской
робототехники. на днях человекоподобный робот китайского производства
успешно преодолел самый длинный в мире монтажный проход протяженностью 3
километра. Мост Янцзы, соединяющий два берега Янцзы, имеет две главные
опоры. Строители возвели 4 монтажных прохода общей длиной 12 км. Ширина
каждого составляет 3,45 метра, длина — около 3 километров, а их общая
протяженность достигает 12 километров, что является мировым рекордом. Старт
состоялся с южной опоры высотой 184 метра, что эквивалентно высоте 61-
этажного здания. Один человекоподобный робот и две собаки-робота поднялись
на опору моста и вместе со строителями приступили к прохождению дистанции.
Лю Бинчжэн, соучредитель компании-разработчика Feikuo Technology,
пояснил, что дорожка представляет собой гибкую непокрытую поверхность.
Сильные ветра на высоте вызывают ее раскачивание, что создает огромные
трудности для системы управления движением и способности робота к
самобалансировке. Кроме того, решетчатая структура дорожки предъявляет
повышенные требования к визуальному восприятию робота и его способности
избегать препятствий. Благодаря усовершенствованным алгоритмам управления
китайский человекоподобный робот продемонстрировал выдающуюся
устойчивость при прохождении дистанции. Технический руководитель проекта
моста Ло Хан отметил, что в будущем роботы смогут участвовать в строительстве
мостов. Например, при прокладке основных несущих тросов требуется
сопровождающий рабочий. Поручив эту задачу роботам, можно значительно
снизить физическую нагрузку персонала.
Полупроводник нитрид галлия может стать ключевым материалом для
следующего поколения систем связи и электроники. Однако высокая стоимость
и сложность обработки ограничивают его использование. Инженеры из США
разработали новый технологический процесс интеграции
высокопроизводительных транзисторов GaN в стандартные кремниевые КМОП-
чипы — недорогой, масштабируемый, а также совместимый с существующим
оборудованием для производства полупроводников.
Нитрид галлия — второй по распространенности полупроводник в мире
после кремния. Уникальные свойства материала идеально подходят для систем
освещение, радиолокации и силовая электроники. Для максимальной
производительности устройства из нитрида галлия следует подключать
к кремниевым микросхемам КПОМ. Этого можно достичь методом пайки
соединений, но такой подход ограничивает размер транзисторов. А чем меньше
транзисторы, тем выше частота, на которой они могут работать. Другие методы
интегрируют целую пластину нитрида галлия поверх кремниевой пластины,
но использовать такого количество материала обходится слишком дорого.
Нитрид галлия — второй по распространенности полупроводник в мире
после кремния. Уникальные свойства материала идеально подходят для систем
освещение, радиолокации и силовая электроники. Для максимальной
производительности устройства из нитрида галлия следует подключать
к кремниевым микросхемам КПОМ. Этого можно достичь методом пайки
соединений, но такой подход ограничивает размер транзисторов. А чем меньше
транзисторы, тем выше частота, на которой они могут работать. Другие методы
интегрируют целую пластину нитрида галлия поверх кремниевой пластины,
но использовать такого количество материала обходится слишком дорого.
«Мы хотели объединить функциональность GaN с мощностью цифровых
микросхем из кремния, но без необходимости жертвовать пропускной
способностью или низкой стоимостью, — сказал Прадиот Ядав
из Массачусетского технологического института, ведущий автор. — Мы достигли
этого, добавив крошечные дискретные транзисторы из нитрида галлия прямо
поверх кремниевого чипа».
Новые чипы изготавливаются в ходе многоэтапного процесса. Сначала
по всей поверхности пластины нитрида галлия изготавливается плотная группа
микроскопических транзисторов. При помощи точного лазера каждый из них
обрезают до размера транзистора — 240 на 410 микрон, сообщает MIT News.
Сверху у каждого транзистора есть крошечный медный столбик, который нужен
для прямого соединения с такими же столбиками на поверхности кремниевого
КМОП. Соединение меди с медью требует достаточно низкой температуры менее
400 °С, которая не вредит кремнию и нитриду галлия. Кроме того, медь
существенно дешевле золота, которое используется сейчас для этих целей. После
того, как технологический процесс был усовершенствован, инженеры разработали
усилители мощности: радиочастотные схемы, усиливающие беспроводные
сигналы. Опытные образцы достигли более высокой пропускной способности
и усиления, чем устройства, изготовленные на традиционных кремниевых
транзисторах. Площадь каждого чипа составила менее 0,5 мм².
Кремниевые транзисторы достигли предела физических возможностей
уменьшения, но команда ученых из Японии хочет переписать правила.
Из легированного галлием оксида индия они создали передовой транзистор
с использованием новаторской структуры кругового затвора. Благодаря точному
проектированию атомной структуры материала новое устройство обеспечивает
замечательную подвижность и стабильность электронов.
В попытке усилить военный потенциал Евросоюза промышленная группа
Thales заключила контракт с американским аэрокосмическим стартапом Skydweller
Aero на развертывание автономного атмосферного спутника MAPS. Этот
средневысотный псевдоспутник на солнечных батареях способен в течение
нескольких месяцев оставаться в воздухе, передавая данные наблюдения.
Беспилотная платформа оснащена современными радарами и системой ИИ для
выполнения боевых задач.
Атмосферные, или псевдоспутники — отдельный класс БПЛА, они способны
длительное время находиться в воздухе, подпитываясь солнечной энергией.
Американская компания Skydweller Aero разработала свой псевдоспутник пару лет
назад, переделав швейцарский электрический самолет на солнечных батареях
Solar Impulse 2. Дрон получился большим: размах крыльев больше, чем у «Боинга-
747», полезная нагрузка 400 кг. Аппарат сможет подниматься на высоту до 14
000 м и разгоняться до 180 км/ч. Действуя на средних высотах и без выбросов
углерода, самолет обеспечивает практически постоянное наблюдение
за обширными морскими пространствами, включая исключительные
экономические зоны, судоходные пути и спорные морские регионы.
В 2021 году псевдоспутник Skydweller Aero приглянулся ВМС США, а теперь
им заинтересовалась компания Thales со штаб-квартирой во Франции. Контракт
с Thales позволил усовершенствовать возможности псевдоспутника. В его системы
были интегрированы радар AirMaster S с поддержкой ИИ, который изначально был
разработан для пилотируемых морских патрульных самолетов. Он действует в X-
диапазоне и обеспечивает быструю ситуационную осведомленность в воздухе,
на море и на суше. Обработка данных с помощью ИИ позволяет
идентифицировать цели на борту, что значительно снижает объемы передаваемых
данных и обеспечивает эффективное использование полосы пропускания. Все это
способствует выполнению длительных автономных боевых задач.
Что особенно важно, радиолокационная система AirMaster S включает
в себя функции автоматической настройки, которые динамически адаптируются
к изменяющимся задачами и условиям окружающей среды. По данным Skydweller,
псевдоспутник может контролировать значительные региона океана, ведя
наблюдение из серой зоны за контрабандистами, пиратами и прочей нелегальной
деятельностью, а также выполнять задачи военной разведки. При этом расходы
на эксплуатацию платформы MAPS составляют лишь малую часть от стоимости
эксплуатации традиционных самолетов. Компания General
Atomics встроила в конструкцию беспилотника MQ-9B SkyGuardian бортовую
лазерную установку мощностью 25 кВт, способную в будущем достигать 300 кВт.
Новая система направленной энергии позволит сбивать дроны-камикадзе и станет
важным элементом обороны в распределённых морских операциях.
Международный коллектив ученых из Греции (FORTH, Университет Крита),
Китая (Университет Вестлейк, Университет Тунцзи), Великобритании (Университет
Сент-Эндрюс) впервые продемонстрировал создание и управление экзотическими
топологическими состояниями света при комнатной температуре, используя
уникальные свойства самособирающихся кристаллов перовскита. Заперев свет в
микроскопической ловушке вместе с этими кристаллами, исследователи смогли
создать «синтетические» магнитные поля для фотонов, что привело к появлению
необычных и надежно защищенных световых состояний. В мире электроники
ученые давно научились управлять потоком электронов с помощью магнитных
полей, используя не только их заряд, но и собственное вращение — спин. Физики
давно мечтали достичь подобного контроля и над частицами света, фотонами,
чтобы создать сверхбыстрые и энергоэффективные оптические компьютеры.
Однако главная трудность заключается в том, что фотоны не имеют
электрического заряда и почти не взаимодействуют с обычными магнитными
полями.
Решение этой задачи лежит в плоскости создания «синтетических»
магнитных полей — особых условий в материале, которые заставляют фотоны
вести себя так, будто на них действует настоящее магнитное поле. В физике
твердого тела этот эффект известен как спин-орбитальное взаимодействие,
связывающее спин частицы (для фотона его аналогом является поляризация) с ее
движением. Это взаимодействие может порождать так называемые
топологические состояния — особые, устойчивые к рассеянию конфигурации,
защищенные фундаментальными законами физики. Подобно тому, как нельзя
развязать узел на веревке, просто ее растягивая, топологическое состояние света
не разрушается при столкновении с мелкими дефектами материала. Однако
создание таких систем, работающих при комнатной температуре и не требующих
сложнейших производственных процессов, оставалось трудноразрешимой
задачей. Именно этот вызов и приняли авторы нового исследования. Их целью
было создать простую и эффективную платформу для генерации топологических
фотонных состояний. В качестве ключевого компонента они выбрали гибридные
двумерные перовскиты — материалы, чья структура напоминает слоеный
бутерброд из чередующихся органических и неорганических нанопластин. Эти
кристаллы обладают особым свойством — сильной оптической анизотропией, что
означает, что свет разных поляризаций движется сквозь них с разной скоростью.
Для эксперимента ученые помещали каплю горячего раствора с
прекурсорами перовскита между двумя зеркалами, образующими оптический
микрорезонатор. По мере остывания раствора внутри резонатора
самопроизвольно вырастали тончайшие кристаллы перовскита, свободно
ориентируясь в пространстве, что избавило от необходимости в сложной и
дорогостоящей нанолитографии. Когда свет попадает в такой «сэндвич»,
начинается сложный физический процесс. С одной стороны, сам резонатор
расщепляет свет на две поляризации, что уже создает базовое синтетическое
поле. С другой — анизотропный кристалл перовскита вносит дополнительное,
гораздо более сильное расщепление, зависящее от его ориентации. Сочетание
этих двух эффектов порождает сильное спин-орбитальное взаимодействие для
фотонов. Это взаимодействие заставляет световые моды с разной поляризацией и
разной пространственной структурой «чувствовать» друг друга и
гибридизироваться. В результате в энергетическом спектре системы появляются
так называемые анти-пересечения — верный признак сильного взаимодействия.
Более того, их взаимодействие со светом сильно зависит от ориентации плоскости
поляризации. Эта анизотропия, или двулучепреломление, означает, что свет с
разной поляризацией «видит» разный показатель преломления, проходя через
кристалл.
Алексей Кавокин, директор Международного центра теоретической физики,
пояснил: «В результате сочетания эффектов оптической анизотропии и спин-
орбитального взаимодействия световых мод удалось, в частности, реализовать
поляритонные состояния с отрицательной эффективной массой. Такая
“антигравитация” квазичастиц в кристаллах может позволить реализовать новую,
сверхтвердую, фазу поляритонной свето-материи. Наша работа подготовила почву
для новых открытий, которые могут обогатить нас сверхчувствительными
оптическими приборами или, например, мантией-невидимкой». Кульминацией
исследования стало открытие и теоретическое описание необычных
топологических особенностей. Ученые показали, что созданное ими эффективное
магнитное поле имеет сложную структуру. В этом пространстве существуют
особые «диаболические точки», где эффективное поле полностью исчезает, а
энергетические уровни фотонов соприкасаются. Эти точки являются
топологическими сингулярностями. Вокруг них возникает гигантская кривизна
Берри — геометрическая характеристика, описывающая «закрученность»
квантового состояния. Она действует как источник или сток топологического
заряда, создавая своего рода вихрь в поведении света.
Новизна работы заключается не только в использовании перспективного
материала, но и в глубине анализа. В отличие от предыдущих исследований, где
использовались пассивные жидкие кристаллы, требующие внешнего управления
осями — результат, который напрямую связан с обобщенной теоретической
моделью, впервые учитывающей полную трехмерную ориентацию анизотропного
кристалла в резонаторе. Присутствие этих точек и связанной с ними ненулевой
кривизны Берри — математического объекта, описывающего топологию системы,
— доказывает, что ученым удалось в эксперименте создать нетривиальное
топологическое состояние света. Теоретическая модель, подтвержденная
экспериментально, показывает поразительный эффект: при движении света в
одном направлении энергетические уровни фотонов просто пересекаются, как
будто не замечая друг друга. Однако при движении в другом направлении
происходит «анти-пересечение»: вместо того чтобы пересечься, уровни
изгибаются и «отталкиваются» друг от друга. Это верный признак того, что между
ними возникло сильное взаимодействие — тот самый эффект спин-орбитальной
связи, создающий для света синтетическое магнитное поле.
Алексей Кавокин добавил: «Открытие асимметричных диаболических точек
— это не просто красивый физический эффект. Оно показывает, что мы можем
управлять топологией света гораздо более гибко, чем считалось ранее.
Фактически, просто находя разные кристаллы на образце с разной ориентацией,
мы получаем разные “правила дорожного движения” для фотонов. Это открывает
путь к созданию мантии-невидимки, которая заставит свет обтекать защищенный
мантией объект». Новизна исследования также заключается в объединении в
одном материале двух ключевых функций. Перовскиты здесь выступают не только
как пассивный анизотропный элемент, создающий синтетические поля, но и как
активная среда. Они обладают сильными экситонными резонансами —
коллективными возбуждениями электронов, которые могут эффективно
взаимодействовать со светом, образуя гибридные квазичастицы, поляритоны.
Ученые продемонстрировали, что даже в режиме сильной связи света и экситонов
топологические эффекты сохраняются, что открывает путь к созданию
топологических поляритонных лазеров.
Управление по радиационной и ядерной безопасности Финляндии провело
оценку и установило, что проект малого модульного реактора, который предлагает
компания Steady Energy, может быть разработан в соответствии с требованиями
ядерной безопасности. Модель реактора LDR-50 признана пригодной для
выработки ядерной энергии. Теперь Steady Energy продолжит разработку проекта
на основе отзывов, полученных от государственного агентства. Первые такие
установки для отопления городов должны появиться в 2030 году. Нормированная
стоимость выработанного ими тепла будет ниже 40 евро за Мвт*ч.
Хотя по финским законам это не обязательно, Steady Energy обратилась
в Управление по радиационной и ядерной безопасности с просьбой провести
оценку с расчетом на то, что ее результаты будут соответствовать правилам,
которые планируется ввести в будущем. Результаты оценки подтверждают: малый
модульный реактор по проекту Steady Energy может быть построен в соответствии
с требованиям ядерной безопасности Финляндии. Теперь компания займется
строительством полноразмерного опытного реактора с учетом рекомендаций
регулятора. Установка будет построена на бывшей угольной электростанции
энергетической компании Helen в Салмисаари, Хельсинки. Однако в активной зоне
реактора не будет ядерного топлива. Следующий этап оценки безопасности будет
проведен с привлечением международной группы специалистов. Ранее компания
объявила, что уже подписала соглашения на строительство 15 малых модульных
реакторов LDR в Финляндии, а также собирается расширяться на Швецию
и страны Балтии.
Ядерный реактор LDR-50 отличается от прочих малых модульных реакторов
тем, что предназначен для выработки исключительно тепла, но не электроэнергии.
Станция мощностью 50 МВт будет давать тепло до 150°C, которое можно будет
использовать для центрального отопления, промышленного производства пара
и установок по опреснению воды. Легководный реактор LDR-50 отличается
максимальной простотой и работает при значительно более низких давлениях,
чем обычные ядерные реакторы. Упрощенная конструкция позволяет значительно
снизить затраты на строительство. Steady Energy утверждает, что на выходе
получается тепловая энергия с нулевым выбросом углерода, и всего несколько
установок могут обогреть целый город среднего размера, вне зависимости
от погоды. Нормированная стоимость тепла будет ниже 40 евро за Мвт*ч.
Компания планирует вывести на рынок отопительные установки с нулевым
выбросом к 2030 году. Малые модульные реакторы (ММР) набирают популярность
как надежный и экологически чистый источник энергии, способный обеспечивать
энергией отдаленные районы, зоны стихийных бедствий и промышленные
предприятия.
Иллюстрация: info-rae.ru
Автор цикла статей » Научные достижения и инженерные результаты » академик Фиговский О.Л. — единственный в Израиле награждён орденом «Инженерная слава» .
