"Природоподобные технологии помогут нам создать принципиально новую техносферу"

Михаил Ковальчук, президент Национального исследовательского центра "Курчатовский институт",— о готовности российской науки к прорывам, о конвергенции наук и об особой ценности международных научных связей в нынешней напряженной политической обстановке.

— Михаил Валентинович, расскажите о состоянии российской науки в целом и о том месте, которое занимает в ней Курчатовский научный центр.

— После распада Советского Союза экономика и наука, страна в целом получили мощнейший удар. Мы потеряли существенную часть научного потенциала, который в СССР был рассредоточен по всей стране. Каждая бывшая союзная республика имела свою академию наук, университеты, технологические производства. Они были тесно связаны с центральными научными учреждениями, в первую очередь в Москве, Ленинграде.

В начале 1990-х мы лишились этого огромного периметра науки. И когда спустя десятилетие начались процессы восстановления, фактически надо было восстанавливать вот эту потерянную часть науки. Было принято решение создать десять федеральных университетов на основе объединения некоего количества вузов в мощное междисциплинарное образовательное сообщество по всей стране — от Калининграда до Дальнего Востока. Действуют два старейших университета страны, которые имеют особый статус,— Московский и Санкт-Петербургский, а также 29 национальных исследовательских университетов, прошедших отбор по критериям эффективности. Таким образом, сегодня 40 с лишним мощных университетов распределены по всей стране. Они фактически заместили существовавшие раньше академии и университеты союзных республик.

В оснащение университетов сделаны колоссальные финансовые вложения. Я знаю об этом не понаслышке — и как профессор МГУ, и как декан физического факультета СПбГУ, а многие университеты я посещал. Не так много за рубежом университетов, которые по исследовательской инфраструктуре, по оснащенности новейшими приборами могли бы сравниться с нашими.

Второе направление при создании нового научного ландшафта страны — образование национальных исследовательских центров. Курчатовский институт был первым: его создал президент указом еще в 2008 году. Есть план по созданию еще нескольких подобных центров, но НИЦ "Курчатовский институт" был первой ласточкой. Он создан путем объединения под эгидой Курчатовского института нескольких институтов — сначала ядерно-физических, затем на следующем этапе наше междисциплинарное содружество пополнилось и химическим, и материаловедческим, и, наконец, генетическим институтом.

Третья составляющая этого процесса нового научного ландшафта — Академия наук. В советское время она фактически была министерством фундаментальной науки. Это была колоссальная система, разветвленная. Она проходила процесс реформ наиболее сложным и долгим образом. Поскольку здесь чисто административно, как это было сделано с университетами или с Курчатовским институтом, действовать было значительно сложнее по объективным и субъективным причинам. Но начавшаяся несколько лет назад академическая реформа, с моей точки зрения, уже дала очевидные положительные результаты. Поэтому современный научный ландшафт России выглядит так: федеральные исследовательские университеты, национальные федеральные и исследовательские центры, Академия наук. Такой научный ландшафт в полной мере ориентирован на прорывы.

А научно-технологические прорывы сегодня главным образом связаны с созданием принципиально нового, так называемого природоподобного технологического уклада. Природоподобные технологии будут фактически воспроизводить процессы живой природы и дадут нам принципиально иной, экономичный, как в самой природе, уровень потребления энергии, откроют новые возможности для увеличения продолжительности жизни, улучшения ее качества. Природоподобные технологии помогут создать нам новую техносферу — не потребительскую, хищнически относящуюся к природе, выкачивающую из нее все, любой ценой, как мы делали это последние две сотни лет, а на порядок более гармоничную, экономичную.

— А как вписана сейчас российская наука в мировой научный ландшафт?

— Для научных прорывов всегда, начиная с атомного и космического проекта, надо было создавать исследовательскую инфраструктуру, так называемые мегаустановки. Именно с их помощью получаются результаты, так сказать, на острие ножа, уникальные, которые невозможно получить с помощью стандартных приборов. Создание этих мегаустановок само по себе уже прорыв — они концентрация всех самых мощных технологических достижений и сегодняшнего, и даже завтрашнего дня. Наша страна всегда была лидером в таких разработках, и с распадом СССР, когда наши высококвалифицированные научные кадры стали выезжать на работу за границу, вышли на открытый рынок, мы фактически во многом стали, так сказать, запалом, инициатором развития многих мегапроектов в Европе. Сегодня российская наука — неотъемлемая часть международного научного ландшафта. Мы участвуем партнерски, полноправным образом в таких проектах, как создание гигантского термоядерного реактора — токамака ITER на юге Франции. Это изначально разработка Курчатовского института, еще с середины 1950-х годов. Само слово "тороидальная камера с магнитными катушками", ТоКаМаК,— это русское слово. Дальше: мы являемся членами европейского синхротронного центра в Гренобле European Synchrotron Radiation Facility, Россия — четвертая по количеству акций страна в этом суперсовременном проекте. Мы участвуем еще в двух важнейших проектах на территории Германии — это тяжелоионный протонный ускоритель FAIR в Дармштадте и рентгеновский лазер на свободных электронах X-ray Free Electron Laser (XFEL) в Гамбурге, он запущен 1 сентября 2017 года. Это уникальная исследовательская мегаустановка, которая продвигает наше представление о материи на принципиально новый уровень. а в основе ее также идея советских, российских ученых из Новосибирска. Мы участвуем в XFEL интеллектуально, нашими идеями — раз, второе — поставляем технологические решения, и третье, что очень важно, мы стали крупнейшим софинансистом этого мегапроекта. Он стоит €1,2 млрд, 50% покрывает Германия, 30% — Россия, а остальное — десять европейских стран. Так что мы стали неотъемлемой частью мирового, европейского в первую очередь, научного ландшафта в такой сложной, очень важной конкурентной области, как megascience.

— Как происходила трансформация Института атомной энергии в научный центр мирового значения с универсальными интересами?

— Известная библейская цитата: есть время разбрасывать камни, а есть — собирать. Представьте, 75 лет назад, когда был создан Курчатовский институт, тогда секретная Лаборатория N2, с одной стороны, цель была понятна — в кратчайшие сроки создать атомную бомбу. И эту задачу Курчатов и его соратники выполнили блестяще. А в процессе создания бомбы возникали новые проекты и целые направления науки.

Сначала был первый в Евразии реактор Ф-1, уран-графитовый, пущенный Курчатовым 25 декабря 1946 года. Параллельно из Курчатовского института выделилось направление тяжеловодных реакторов — из него позднее вырос Институт теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ). По мере развития ускорительной тематики, появления протонных ускорителей из ИТЭФа выделился филиал, который стал Институтом физики высоких энергий в Протвино. Здесь в конце 1960-х был построен крупнейший в мире протонный ускоритель У-70 мощностью 70 гигаэлектронвольт. Протвино стал очень известным международным научным центром, притягательным для зарубежных исследователей.

Академик Анатолий Александров, который после смерти Курчатова в 1960 году возглавил Институт атомной энергии, в 1970-е годы одновременно стал и президентом Академии наук СССР. В этих двух ипостасях он активно продолжал деятельность Курчатова по созданию центров ядерной физики в наших бывших республиках. Фактически это было расширение атомного проекта: от атомной бомбы к атомной энергетике, ядерной медицине, новым материалам.

Воссоединение ИТЭФ, ПИЯФ, ИФВЭ в 2010 году в рамках Национального исследовательского центра было отражением того самого процесса: от разбрасывания камней к их собиранию. И обусловлено это переходом на новый уровень развития — к междисциплинарной науке, объединению потенциала всех институтов, прежде всего их мегаустановок, кадров, компетенций и уникального опыта. И сегодня мы имеем синхротронный и нейтронный источники, работающие в одном комплексе, на нашей площадке в Москве, третий в мировой иерархии протонный ускоритель, уникальные возможности в области ядерной медицины. И сейчас в рамках программы по запуску новых мегаустановок на территории России мы выходим на финишную прямую с вводом в эксплуатацию самого мощного в мире исследовательского нейтронного реактора ПИК на нашей площадке в Гатчине, в ПИЯФе. А совсем недавно было объявлено о создании нового синхротрона четвертого поколения, который мы будем строить на площадке Курчатовского института в Протвино. Таким образом, объединение институтов придало нам принципиально новые качества, компетенции, существенно расширило возможности.

Возвращаясь к началу Курчатовского института. Работа с радиоактивными веществами поставила вопрос об их воздействии на организм. Радиобиологическое направление начало развиваться в нашем институте на заре развития атомного проекта, дополнительным импульсом стал, как ни странно, печально известный разгром генетики на сессии ВАСХНИЛ в 1948 году. Большинство генетиков тогда потеряли работу. Кстати, на 21 марта 1949 года было назначено заседание, где планировался разгром советской физики, тоже "находящейся под западным влиянием". Оно планировалось буквально за полгода до испытания первой советской атомной бомбы 29 августа 1949 года. Курчатов уже имел авторитет в глазах Берии и Сталина и сумел донести до них, что такой удар по физике может поставить под угрозу успех атомного проекта. А в стенах секретной Лаборатории N2 Курчатов основал радиобиологический отдел, где стали работать многие изгнанные из других институтов генетики. То есть фактически именно благодаря гражданскому подвигу, не побоюсь этого слова, Курчатова и Александрова выжила и смогла развиваться отечественная генетика.

В 1968 году на базе генетической лаборатории Курчатовского института был создан ГосНИИгенетика, один из ведущих биотехнологических центров мира. В нем хранится крупнейшая коллекция промышленных микроорганизмов, что крайне важно для восстановления и развития у нас собственной фармацевтической, пищевой, медицинской промышленности. Глобально все это — составляющие технологической независимости, безопасности страны. ГосНИИгенетика в прошлом году также вошла, а точнее, вернулась в состав НИЦ "Курчатовский институт".

Еще один базовый институт в составе НИЦ "Курчатовский институт" — всемирно известный материаловедческий центр ЦНИИ КМ "Прометей" в Санкт-Петербурге. Он появился еще раньше, чем Курчатовский институт,— перед войной: создавал броню для танков, в частности Т-34, специализировался на судостроении и реакторном материаловедении, на создании материалов для корпусов реакторов. С "Прометеем" мы были в тесной связке: при создании нашей первой атомной подводной лодки "Ленинский комсомол" в 1958 году, первого в мире атомного ледокола "Ленин" в 1959 году, следующих подводных и надводных кораблей, в области атомной энергетики. Каждая наша совместная разработка была уровня Ленинской или Государственной премии. Так что преемственность, "спиралевидность" научного развития институтов, входящих сегодня в НИЦ "Курчатовский институт", налицо.

Сегодня Курчатовский институт как национальная лаборатория состоит из семи институтов, связанных единой тематикой, взаимодополняющих друг друга. У нас работают почти 14 тыс. человек, мы один из крупнейших мировых научных центров.

— А что с оборонной составляющей деятельности Курчатовского института?

— Конечно, мы имеем и всегда имели к этому самое прямое отношение. У нас выпускается серия книг "Исследования и разработки Курчатовского института в целях национальной безопасности". Вышли три книги: "Курчатовцы и атомный флот", "Курчатовские реакторы" и еще одна книга, касающаяся проекта "Советник". Последнее — яркий пример, как сугубо фундаментальное направление физики нейтрино нашло применение в ВПК, и очень успешно! Все знают, что Курчатовский институт — родоначальник советского атомного проекта. Но бомбу физически здесь никогда не делали — Курчатовский институт провел фундаментальные исследования, что и позволило создать и бомбу, и атомную энергетику, и мощнейшую ядерную промышленность страны.

Первый отчет о возможности создания крылатой ракеты с ядерным двигателем был представлен еще в конце 1950-х годов. И под ней стоят подписи трех великих К: Курчатова, Королева и Келдыша. А в последующие десятилетия Курчатовский институт продолжал работы, создавал новые технологии, развивал фундаментальную и технологическую базу для новейших разработок ВПК. И я хочу подчеркнуть важность научно-исследовательских работ в области фундаментальной науки и связанных с ней прикладных исследований. И важность института научного руководства, когда научная организация, развивающая определенное направление, осуществляет научное руководство этими разработками по всему комплексу и циклу: от идеи до создания конечного продукта. Принцип научного руководства был крайне успешным и в проекте первой бомбы, первой атомной подводной лодки, первого атомного ледокола. Это тоже наше достояние, которое надо сохранять.

— К сожалению, сейчас не самая благоприятная международная обстановка. Сказывается ли она на работе Курчатовского института?

— Сейчас, когда есть напряжение международное, политическое, когда действуют экономические санкции, и давление на нас возрастает, важно понимать, что наука и культура — звенья, связывающие нации и народы, те сферы, которые надо всячески беречь и развивать. Наша активная совместная работа в области мегаустановок, о чем я говорил в начале интервью, — наглядный пример успеха, мы, безусловно, будем всемерно углублять и расширять это сотрудничество, взаимовыгодное, хочу подчеркнуть.

— Ваше детище, которым можно гордиться,— НБИКС-центр. Практический пример конвергенции наук. Как вам пришла идея его создания, насколько сбылись ваши мечты десятилетней давности?

— Это очень интересно. Ведь я на самом деле жил, родился, воспитывался в гуманитарной семье историков. Я был гуманитарно ориентирован и собирался поступать на исторический факультет Ленинградского университета (ЛГУ) на искусствоведение. Но после почти случайного разговора с моей мамой, которая преподавала историю в ЛГУ, о соревновании физиков и лириков и моих планах на жизнь, она убедила меня переориентироваться и поступать на физический факультет. Однако гуманитарная составляющая, наверное, жила во мне всегда и мой гуманитарный склад внутренний, видимо, давал о себе знать. В 1990-е годы, когда все рушилось, я начал искать для себя прорывную идею для постсоветской российской науки. Сначала я думал, что это синхротронное излучение. Я занимался рентгеновским синхротронным излучением с начала 1980-х, работал практически во всех синхротронных центрах мира. Затем я начал воплощать эту идею у нас в стране — сначала в Институте кристаллографии, где я тогда работал, создал первую в стране лабораторию. В Курчатовском институте нам удалось открыть синхротрон только в 1999 году. И по сей день это единственная мегаустановка на постсоветском пространстве, пущенная после распада СССР. Это уникальный инструмент для исследования материи, ее свойств, структуры. Возможности синхротрона находят применение во многих областях: от материаловедения, кристаллографии и биологии до археологии и экспертизы предметов искусства. Но как бы ни был хорош синхротрон, стало ясно, что сфера его применения ограничена.

Очевидно, нужна была научная технология, идеология, которая объединит несколько научных направлений. Это новый принцип конструирования материала: можно манипулировать атомами, создавать под заказ новые материалы, программировать новые свойства сталей корпусов реакторов, новых лекарств, кристаллов, тканей. По сути, эти же процессы происходят миллиарды лет в природе.

Думая, размышляя о меганауке, потом о нанотехнологиях, я понял, что нанотехнологии — это не еще одна технология, а новая методология науки, философский подход. Нанотехнологии даже не меж-, а наддисциплинарны — они стали материальной базой для множества современных научных областей: от медицины и реакторостроения до дорожного строительства и легкой промышленности. Именно нанотехнологии стали первым шагом на пути новой идеологии, основанной на конвергенции, слиянии наук.

И в Курчатовском институте мы начали развивать нанотехнологии как основу соединения органического и неорганического мира, живого и неживого. И постепенно это послужило толчком к переходу к конвергенции, затем к природоподобным технологиям. А началось все очень просто. Мы с Олегом Нарайкиным, моим заместителем и профессором МГТУ имени Баумана, сидели в кафе, ожидая поезда в Санкт-Петербург. И в разговоре на салфетке я тогда нарисовал первую схему, как я представляю будущий НБИК-центр. Он тогда еще и названия не имел. И по прошествии первых пяти лет все произошло. А сегодня, конечно, мы шагнули уже далеко вперед даже самых смелых задумок с момента схемы на салфетке. И этот успех связан с тем, что, сформулировав идею, нужно облечь ее в доступную для понимания людей, далеких от науки, форму. Всякое новшество — от первого автомобиля до первой АЭС и до тех же природоподобных технологий — нарушает существующий статус-кво, равновесие, поэтому встречается в штыки.

Это часть логичного процесса развития науки, часть длинного и сложного пути, начавшегося от древних греков и натурфилософов древнего мира: они пытались найти единые закономерности окружающего мира, природы. Натурфилософский подход существовал до начала искусственного разделения окружающего мира человеком на сегменты, что совпало с промышленной революцией. Человек создал физику, химию, биологию, прочие науки, число которых росло очень быстро, чтобы легче изучать, анализировать эти узкие направления. Так, по пути этого углубленного анализа, разделения окружающего мира на все более мелкие детали, на пазлы мы дошли, как говорят в микроэлектронике, до предела миниатюризации.

Многие вещи, явления, процессы мы изучили досконально, но в то же время зашли в тупик, перестав рассматривать природу как единое целое, самодостаточный организм, существовавший за миллиарды лет до возникновения человека. Мы создавали три сотни лет новый, удобный окружающий мир, укрощали природу. Но к концу ХХ века вмешательство человека в природу стало критическим. Построенная нами цивилизация оказалась враждебной, антагонистической нашей биосфере.

Построив такую колоссальную по энергозатратности, по количеству отходов, не совместимых с окружающей средой, техносферу, мы оказались на пороге ресурсного коллапса, энергетического кризиса. Три столетия мы хищнически истощали недра земли, добывая уголь, нефть, газ. Производство росло гигантскими темпами, особенно после Второй мировой войны, когда в круговорот потребления и производства включились такие гиганты, как Китай и Индия. Миллиарды их жителей стали потребителями энергии и в быту, так сказать, и через производство. Развитие атомной энергетики на время решило вопрос энергопотребления, и на ближайшие десятилетия ей нет достойных альтернатив. Но население Земли продолжает расти — растут и потребности, а ресурсов остается критически мало. Речь даже не только о сырье, но и питьевой воде, о пашне, о лесе. И глобальный мировой кризис, и накаленная международная обстановка связаны в первую очередь с этим. Все горячие точки на карте в той или иной степени война за ресурсы. Невозможно усеять весь земной шар атомными станциями. Для развития цивилизации нужны новая энергетика, новый технологический уклад, эффективный в потреблении энергии, как природа, дружественный ей, основанный на ее принципах. Узкоспециализированная наука, технологии, с которыми мы жили раньше и построили современную цивилизацию, завели нас в глобальный тупик. Значит, от узкой специализации надо перейти к принципиально иному подходу.

И развитие науки само этот переход, можно сказать, выкристаллизовало. В конце XIX века, когда процесс разделения на все новые науки был в самом разгаре, начали возникать науки-связки, науки-мостики: геохимия, биофизика и прочие. Со временем этот обратный процесс — укрупнения, объединения — нарастал. Уже после Второй мировой войны появились кибернетика, генетика, информационные технологии, затем нанотехнологии, нанобиотехнологии, биоинформатика и так далее. От анализа мы перешли к синтезу наук.

Мы уже можем буквально воспроизводить системы и процессы живой природы: синтезировать клетки, искусственные ткани, материалы, органы. Такое возможно только при объединении, конвергенции нескольких наук, технологий, которые работают вместе на одну цель. Здесь невозможно отделить нано- от био-, от информационных технологий.

А следующая ступень — это создание искусственного интеллекта. И здесь наряду с информационными на первый план выходят когнитивные технологии. Интеллектуальные системы взаимодействуют и между собой, и с человеком — подключается социогуманитарный блок. И это только первая стадия нового великого слияния наук. Речь идет о конвергенции наиболее значимых и прорывных направлений современной науки: нано-, био-, информационных и когнитивных. И мы сюда не так давно добавили социогуманитарные — получился Курчатовский НБИКС-центр. Мы оказались на острие мировой науки. У нас продолжает развиваться и исконное направление атомной энергетики, управляемого термоядерного синтеза, физики высоких энергий, сверхпроводимости и микроэлектроники. На одной площадке работают синхротронный и нейтронный источники, суперкомпьютер, и где с 2009 года развивается новое направление конвергенции: мы соединяем новейшие технологии с конструкциями, принципами живой природы. Основная наша задача — не просто моделировать, а научиться воспроизводить природоподобные технологии. С их помощью будут создаваться под заказ новые материалы и системы для медицины, фармацевтики, для систем транспорта и связи, охраны окружающей среды и новой энергетики. Полных аналогов в мире такому научному центру, как Курчатовский институт, нет.

Но в одиночку почти невозможно подобные идеи воплощать — надо искать подвижников, выращивать их, как в моем случае, из бывших аспирантов, учеников. И одно из главных условий — правильно формулировать, доносить идеи до людей, принимающих решения, до власти. Именно диалог власти с учеными позволил Курчатову осуществить атомный проект, а Королеву — космический. Фундаментальная наука — это часть государственной политики. Не зря слоган нашего юбилея звучит как "75 лет для страны и мира". И под миром надо понимать не только существование без войны, но и весь огромный вклад Курчатовского института в возникновение и развитие целого мира научных направлений и технологий.

Беседовала Екатерина Яцишина