Научные направления в программе 5-100
Научная деятельность ЮУрГУ группируется вокруг четырех основных областей знания, представленных на рисунке ниже. В рамках каждой области знания определены междисциплинарные прорывные направления исследований, на развитии которых Университет концентрирует усилия. Эти направления принесут Университету наибольшее количество публикаций и бюджеты НИР в 2016-2020 гг. К ним относятся:
- Средства защиты от астероидов (Инжиниринг)
- Альтернативные источники энергии (Естественные науки)
- Интеллектуальный анализ данных (Суперкомпьютеры)
- Молекулярные механизмы развития хронического эмоционального стресса (Науки о человеке)
В области инжиниринга важнейшим направлением прорыва является космический инжиниринг, в частности – развитие методов защиты Земли от астероидов. Защита от астероидов является одним из глобальных вызовов, стоящих перед человечеством, актуальность которого для Челябинска и ЮУрГУ подтверждена и недавнем падением крупного метеорита1. Университет разрабатывает различные космические аппараты, способные повлиять на маршрут движения астероидов и предотвратить их столкновение с Землей, а также средства выведения этих аппаратов в космос. Разработки опираются на уникальный опыт Университета в области ракетостроения и проводятся совместно с АО «ГРЦ Макеева», ведущей ракетостроительной компанией России. В силу актуальности данной проблемы для всего мира и необходимости кооперации для ее решения, к сотрудничеству планируется привлечь ведущие российские и международные организации аэрокосмической области, в т.ч. ЦНИИМаш и ИТПМ им. С.А.Христиановича СО РАН, Китайское национальное космическое управление CNSA, Европейское космическое агентство ESA и NASA.
Развитие аэродинамики и суперкомпьютерное моделирование аэродинамических задач является одним из приоритетов для Университета. В настоящее время российские ракетостроители почти не используют моделирование, заменяя его большим количеством натурных испытаний. Это приводит к завышенной стоимости разработок, затягиванию сроков создания новых ракет, а также к большому количеству неудачных запусков, формирующих неблагоприятный медиа-облик отрасли. Развитие технологий и выведение услуг по суперкомпьютерному моделированию на рынок придаст отрасли новый импульс развития, а также сделает ЮУрГУ одним из ключевых игроков в сфере проектирования ракет. Для занятия целевых позиций на рынке Университет будет активно заниматься маркетингом новых технологий моделирования, в т.ч. участвовать в знаковых проектах отрасли и предлагать курсы по возможностям моделирования для ракетостроителей. Целевой объем доходов на данном рынке может составить порядка 100 млн. рублей в год.
В области Инжиниринга Университет имеет значительные компетенции в области приборостроения, создания дизельных двигателей и проектирования микромеханических МЭМС. Исследования в этих областях высоко востребованы лидерами российского машиностроения. Среди заказчиков университета: КАМАЗ, Автоваз, Уралвагонзавод, Уральский дизель-моторный завод, ЧТЗ-Уралтрак, Уральское конструкторское бюро транспортного машиностроения, Автомобильный завод «Урал», Курганмашзавод и др. В 2014 г. совокупный объем разработок в интересах индустрии увеличился более чем в три раза по сравнению с 2010 г. и составил порядка 500 млн. рублей.
Важнейшее направление прорыва в области естественных наук относится к материаловедению. Университет работает над созданием альтернативных источников энергии, в т.ч. материалов для солнечных батарей (фотосенсибилизаторов), позволяющих повысить эффективность солнечных батарей и понизить удельные затраты на получение энергии. Исследования по данному направлению пользуются особой популярностью и ежегодно публикуется более 6000 исследований на эту тему. В настоящее время исследовательская команда Университета достигла результатов, представляющих как научную, так и практическую ценность, и сотрудничает с ведущими мировыми центрами в данной области. К важнейшим научным партнерам Университета в этой области относятся University of St. Anrews и Imperial сollege of London. Возможные потребители создаваемого продукта - Oxford Photovoltaics, Dyesol, Exeger Sweden AB, 3GSolar Photovoltaics, Fujikura.
Фотосенсибилизаторы являются лишь одним из направлений исследований Университета в области материаловедения. Помимо них изучаются аддитивные технологии композитных материалов (3D печать), сорбенты, металлооксидные монокристаллы и другие материалы, широко востребованные на рынке. Важным преимуществом Университета, выделяющим его среди остальных, является использование суперкомпьютера при моделировании свойств материалов.
Помимо материаловедения, в области естественных наук высоко результативными научными направлениями является геология, в изучении которой Университет сотрудничает с Институтом минералогии УрО РАН в Миассе, а также оптоинформатика, где наиболее значимым партнером является Институт Электрофизики УрО РАН.
Исследования Университета финансируются посредством внутрироссийских и международных грантов. Университет стремится расширить долю международного финансирования и создает систему поиска и привлечения зарубежных грантов.
В области суперкомпьютеров основным направлением прорыва является интеллектуальный анализ данных, необходимый, в частности, для комплексного анализа сверхкрупных массивов данных. Результаты исследований в данной области необходимы для решения научных и индустриальных задач, требующих особо сложных вычислений.
Суперкомпьютер находится в центре научной жизни Университета, позволяя производить сложнейшие вычисления для расчетов в области инжиниринга, естественных наук и ИТ. Благодаря суперкомпьютеру решаются научные и образовательные задачи, а также проводятся коммерческие расчеты для партнеров Университета. Текущая доля в бюджете НИР, связанная с доходами от суперкомпьютера, составляет 16%.
В области наук о человеке основным направлением прорыва являются исследования молекулярных механизмов развития хронического эмоционального стресса. Они представляют значительный интерес для общества в связи с широким распространением хронического стресса в современном мире и отсутствием эффективных средств его устранения. Данная тематика является относительно новой для Университета, однако уже имеются публикации в высокорейтинговых журналах и значимые связи в научном мире. Изучение стресса является одной из площадок междисциплинарных исследований Университета, поскольку требует совместной работы психологов, биологов, специалистов по измерению и приборостроению. Дальнейшие исследования предполагают привлечение специалистов по суперкомпьютингу, поскольку при массовых исследованиях будет необходимо проводить интеллектуальный анализ больших объемов данных. Университет сотрудничает с ведущими научно-исследовательскими организациями в этой области, в т.ч. с Harvard Medical School, Leiden University, Edinburg University и New York University.
Основанием для оптимизма в этой области являются достижения коллектива: открытие механизма устойчивости к лекарственной терапии в условиях посттравматического стрессового расстройства (ПТСР), связанного с нарушением микросомального окисления в печени. Это является приоритетом мирового уровня, подобных данных ранее не было получено ни в одном исследовательском центре, специализированном на изучении ПТСР. На основании этого возможны разработки комплексных подходов лечения ПТСР, включающих:
- немедицинские средства, воздействующие на микросомальное окисление печени (тренировочные режимы гипоксии, умеренная физическая нагрузка и т.д.)
- разработка особых лекарственных препаратов, позволяющих лекарству действовать в обход поврежденной печени и гемато-энцефалического барьера.
- разработка функциональных диет для коррекции ПТСР и депрессии
Данные разработки станут основой инновационных продуктов, подлежащих патентованию.
В ближайшее время планируется создание университетского исследовательского центра, работа которого будет посвящена продолжению исследований по данной тематике. Создание центра потребует начальных инвестиций в размере порядка 30 млн. рублей и затрат на привлечение международных ученых по 25 млн. рублей в год. Начиная с 2018-2019 гг. центр выходит на устойчивое самофинансирование за счет привлечения российских и международных грантов, коммерциализации инновационных разработок.
