Приложение 2.1.
ДОСТИЖЕНИЯ НОВОСИБИРСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА СО РАН -
ОСНОВА ИННОВАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
В ГОРОДЕ НОВОСИБИРСКЕ
Математика и информатика
Новосибирские ученые внесли большой вклад в развитие математических наук и информатики. Созданы научные школы, получившие широкое признание в мире. Исследования новосибирских математиков сосредоточены на решении фундаментальных и прикладных задач, возникающих при изучении многих классических проблем и объектов (группы, кольца, графы и др.), рассмотрении междисциплинарных программ и проектов или на стыке смежных наук (математическая физика, математическая геофизика, математическая экономика и др.), построении аналитических решений, обосновании математических постановок задач и доказательстве теорем существования решений.
В Институте математики (ИМ) им. С.Л.Соболева Развитие идей сибирской научной школы академика С.Л.Соболева, создавшего мощный аппарат - теорию кубатурных формул, используемую при интегрировании функций, позволило получить ряд выдающихся достижений в области уравнений математической физики и функционального анализа.
Широко известна во всем мире сибирская школа алгебры и логики, основанная выдающимся математиком академиком А.И.Мальцевым (лауреатом Ленинской премии). В рамках этой школы сформировались новые научные направления, такие как теория нумераций и конструктивных моделей, теория колец близких к ассоциативным, теория алгебраических систем и другие. Достижения этой школы по решению проблем теории групп, теории колец и алгебр Ли, выполненные в Институте математики и Институте гидродинамики им. М.А.Лаврентьева удостоены престижных международных наград.
Новые математические идеи по постановке и решению широкого круга оптимизационных задач выдвинуты лауреатом Ленинской и Нобелевской премий академиком Л.В.Канторовичем. Работы в области математической экономики, которые ведут его ученики под руководством доктора физико-математических наук профессора В.А.Васильева, в том числе по математическому моделированию неклассических рынков, включая смешанные экономические системы, сочетающие рыночное и государственное регулирование экономики с общественными благами, по неполным финансовым рынкам и рынкам с издержками сделок, по динамике ценообразования в неклассических рынках, моделированию многоуровневых экономических систем, математическому анализу проблем налогообложения и земельной ренты представляют большой интерес в том числе и для разработки стратегического плана устойчивого развития города Новосибирска.
Сибирская школа академика М.М.Лаврентьева по теории и методам решения условно-корректных и обратных задач математической физики открыла перспективы для развития фундаментальных направлений в геофизике, механике, биологии и других науках. Результаты работ по этому направлению связаны с сейсморазведкой, фотометрией и астрофизикой. Большое значение для практики имеет разработка математических основ томографических методов исследования неоднородных, анизотропных и рассеивающих сред.
Созданная еще в шестидесятые-семидесятые годы в Вычислительном центре СО РАН (ныне Институте вычислительной математики и математической геофизики - ИВМиМГ) школа академика Г.И.Марчука по прикладной и вычислительной математике насыщает идеями такие направления, как численный анализ, математическое моделирование в области физики атмосферы и океана, охраны окружающей среды, статистическое моделирование, вычислительная техника и информатика, иммунология и медицина.
На основе сформировавшейся в Вычислительном центре научной школы академика А.П.Ершова возник его имени Институт систем информатики, в котором развиваются методы анализа и конструирования программ, искусственного интеллекта, систем автоматизированного проектирования.
Механика, энергетика, горные науки
Основные исследования, проводимые в Институте теоретической и прикладной механики (ИТПМ), определяются тремя научными школами. Математическое и численное моделирование в механике базируется на кадрах высококвалифицированных математиков-вычислителей и механиков-теоретиков, прошедших подготовку в школе академика Н.Н.Яненко. Этой школой сформировано новое направление - вычислительная аэродинамика, в которой создаются методы проведения численных экспериментов, содержательно неуступающие экспериментам физическим. Научное направление по аэрогазодинамике зиждется на аэродинамической школе академиков С.А.Христиановича и В.В.Струминского. Школа по физической газодинамике во многом обязана своим развитием академику Р.И.Солоухину. Его работы в этой области позволили обеспечить создание экспериментальной базы для проведения исследований по моделированию космических явлений, взаимодействию лазерного излучения с веществом.
В Объединенном институте гидродинамики по основным научным направлениям - физике и механике взрывных процессов, механике жидкостей и газов, математическим проблемам механики сплошных сред, механике деформируемого твердого тела - образовались научные школы, которые характеризуются не только глубокими фундаментальными исследованиями и комплексностью решаемых задач, но и большим значением разработок для практики. На основе этих разработок создаются новые материалы. Уникальной разработкой является получение ультрадисперсного алмаза, впервые в мире доведенной до заводской технологии. Одной из последних разработок Объединенного института гидродинамики, выполненных совместно с Институтом теоретической и прикладной механики является гиперзвуковая аэродинамическая труба для испытаний моделей летательных аппаратов с ПВРД, не имеющая аналогов в мире. Учеными предлагаются и неожиданные решения. Недавно, например, предложена технология упрочнения природных грунтов, позволяющая отказаться от дорогостоящих свай при сооружении фундаментов. В Новосибирске уже возведено здание, стоящее на таком прочном основании. Экономия - десятки миллионов рублей.
Институтом теплофизики им. С.С.Кутателадзе проводятся фундаментальные исследования по термогидродинамике многофазных систем, а также физике и технике низкотемпературной плазмы. Здесь созданы теория теплообмена при двухфазных течениях, кипении и конденсации в системах "жидкость-пар-газ", теория распространения акустических и ударных волн в многофазных потоках, теория систем "жидкость-газ-твердые частицы", разработаны методы расчета процессов генерации пара теплоносителей в современных теплоэнергетических агрегатах, машинах, технологических процессах, оптимизации и повышения надежности конструкций парогенераторов, проточных рабочих узлов и конденсаторов, расчета процессов тепломассопереноса в аппаратах химической технологии и биотехнологии, разработаны методы повышения нефтеотдачи пластов и эффективной перекачки многофазной продукции. Разработана теория процессов энергопереноса в нестационарной электродуговой плазме, исследуются общие закономерности приэлектродных явлений в плазме, создается теория плазмохимического синтеза неорганических веществ и нанесения покрытий, разрабатываются инженерные методы расчета электродуговых плазмотронов, осуществляется их конструирование, разрабатываются способы применения плазмотронов в различных технологиях. Теоретические разработки легли в основу конструкций тепловых насосов, термотрансформаторов, плазмотронов, позволяющих более эффективно по сравнению с традиционными системами решать проблемы теплоэнергетики и экологии.
Тематика исследований Института горного дела связана с механикой горных пород и массивов. По ней ведутся теоретические исследования, разрабатываются методики и приборы измерений напряженно-деформированных состояний горных массивов. Созданная в этом направлении новая классификация горных ударов, основанная на представлении о механизме горно-тектонической природы и геодинамическом опорном давлении, позволяет повысить безопасность отработки удароопасных месторождений. Разработаны способы управления горным давлением, которые прошли успешную апробацию при разработке железорудных месторождений Сибири. Одно из научно-технических направлений Института горного дела, обеспечившее отечественный приоритет еще более 40 лет назад, связано с разработкой ряда виброударных машин и механизмов для горных и строительных работ, а также техники для разрушения и транспорта горных пород. На эти машины получены патенты во многих странах мира.
Физико-технические науки
Институт ядерной физики им. Г.И.Будкера - основной центр в России по разработке и созданию источников синхротронного излучения и его применению. Главные результаты получены в экспериментах со встречными электрон-позитронными пучками. В течение ряда лет в этом институте последовательно выполнялись пионерные работы по созданию и развитию ускорителей со встречными пучками элементарных частиц. Созданы уникальные детекторы частиц с эффективными системами сбора данных. Ведется разработка многоцелевого нейтронного генератора на основе магнитной газодинамической стабилизации плазмы, необходимого для решения проблем термоядерного материаловедения, создания безопасных атомных реакторов и дожигания ядерных отходов. Среди прикладных разработок представляют интерес устройства по электронно-лучевой стерилизации, цифровые рентгенографические установки, уменьшающие дозу облучения в 30-100 раз, оборудование для электронно-лучевой обработки промышленных стоков и др.
В Объединенном институте физики полупроводников разрабатываются тонкопленочные технологии молекулярно-лучевой эпитаксии, электронной литографии субмикронного разрешения и другие технологии для получения многослойных гетероструктур, полупроводниковых наноструктур, квантовых микроэлектронных приборов. Институтом выполняются работы на орбитальной станции “Мир” по получению сверхчистых гетероэпитаксиальных структур на кремнии.
На мировом уровне ведет исследования и разработки Институт лазерной физики (ИЛФ). Разработанный им транспортируемый лазерный стандарт с лучшей в мире воспроизводимостью частоты на уровне 10'(14) используется для уникальных измерений фундаментальных физических констант. Ведется поиск различных приложений лазерных технологий в научной и производственной сферах, здравоохранении, быту. Институтом выпускается технологический комплекс для лазерной сварки, резки и наплавки для промышленного применения. В медицинской практике используются лазерный скальпель и лазерный стоматологический аппарат. Ведется разработка системы для фотодинамической терапии раковых опухолей.
Институт автоматики и электрометрии выполняет исследования и разработки в направлениях, охватывающих лазерную и нелинейную оптику, информационные технологии на новых физических принципах и проблемно-ориентированные компьютерные системы. Были получены фундаментальные результаты, связанные с обнаружением уникальных оптических свойств веществ, выявлением механизмов генерации мощных ультракоротких импульсов света с воспроизводимыми параметрами, разработкой теории газовой кинетики в поле лазерного излучения, созданием прецизионного оборудования для изготовления дифракционных оптических компонентов, высокоточных измерителей, компьютерных голограмм, элементов оптической и магнитооптической памяти, разработкой трехмерных лазерных технологий и др. Созданы компьютерные системы синтеза визуальной обстановки, применяющиеся в отечественном тренажеростроении. Разрабатывается новая концепция виртуальной реальности с использованием сферической перспективы. Создается гипертекстовая система по томографии.
Химические науки
Достижения новосибирских ученых-химиков СО РАН связаны с получением детальных знаний о структуре и свойствах веществ, исследованием различных химических реакций и процессов, синтезом соединений и веществ с заданными свойствами, разработкой новых химических технологий, в том числе для производства продуктов на основе возобновляемого сырья.
Институт неорганической химии выполнил цикл фундаментальных исследований различных классов летучих неорганических соединений, результаты которых позволили синтезировать летучие соединения практически всех металлов Периодической системы элементов. Это дало возможность совместно с другими институтами ННЦ разрабатывать эффективные и экологически чистые процессы химического осаждения на различные материалы из газовой фазы металлических, оксидных, нитридных и композитных покрытий для упрочнения, противокоррозии, жаропрочности, отражения, декора и т.п. целей, являющиеся, по существу, технологиями XXI века. Важным направлением является разработка методов синтеза фуллеренов - новых углеродных материалов, состоящих из молекул высокосимметричной каркасной формы, имеющих перспективы использования в микроэлектронике и химических производствах. В совместных работах с Институтом химической кинетики и горения СО РАН изучается химический состав атмосферных аэрозолей и мокрых выпадений. В Сибири эта работа имеет актуальное значение для уточнения факторов вещественного обмена в системе атмосфера - поверхность, трансформации и переноса вещества в атмосфере, в том числе для анализа возможных изменений климата и появления "кислотных дождей".
В Институте химии твердого тела и механохимии ведется разработка научных основ управления твердофазными процессами и процессами создания новых материалов с уникальными свойствами. Экспериментально исследуется поведение ионов атомов различных элементов в реакциях твердофазного синтеза. В 90-е годы совместно с Институтом ядерной физики разработаны: метод одновременной дифрактометрии с использованием эффекта аномального рассеяния синхротронного излучения для определения кристаллографического положения атомов, метод локальной дифрактометрии для изучения реакций термического разложения твердых веществ.
Ученые Института химической кинетики и горения внесли существенный вклад в становление и развитие нового раздела химической физики - "спиновой химии" (занимающейся изучением магнитных и спиновых эффектов в химических реакциях); раскрытие механизмов фотосинтеза, нестационарного горения плавящихся и испаряющихся энергетических материалов, комплексное исследование нестационарного горения циклических нитраминов, находящих широкое применение в современных ракетных и газогенераторных топливах; изучение процессов фильтрационного горения газов, имеющих важное значение при решении задач энергетики, химической и строительной технологий, экологии, пожаровзрывобезопасности. На основе многолетнего опыта полевых и лабораторных исследований создана и эксплуатируется передвижная экологическая лаборатория, с помощью которой накоплена обширная база данных по Новосибирску и ряду пунктов Новосибирской и Томской областей.
В Институте катализа им. Г.К.Борескова ведутся фундаментальные исследования механизмов химических реакций и природы каталитического действия различных веществ, в том числе исследования химической реакции на каталитически активных поверхностях. Результаты этих исследований имеют множество практических приложений в различных производственных системах. Процессы фотокатализа и фотоадсорбции на поверхности аэрозолей могут оказывать очищающее и стабилизирующее действие на состояние атмосферы. Оригинальные работы школы академика В.Н.Пармона связаны с исследованием фотокалитических способов преобразования солнечной энергии и созданием радиационно-термических каталитических процессов. Среди последних прикладных разработок новые технологии получения неэтилированного бензина, различные лекарственные препараты, препараты для очистки сточных вод и другие.
Новосибирский институт органической химии им Н.Н.Ворожцова разрабатывает методы селективных синтетических трансформаций природных полифункциональных молекул, обеспечивающие повышение исходной специфической биологической активности и появление новых фармакологически перспективных свойств. На основе этих разработок получены представляющие потенциальную ценность для практической медицины иммунорегулирующие, антивирусные, противовоспалительные, антиканцерогенные и нейротропные агенты. Установлен новый класс высокоактивных ингибиторов репродукции вирусов иммунодефицита человека, гепатита и вирусов Марбург. Разработана технология и проведён полный цикл доклинических и часть клинических исследований препарата "ниглизин", выгодно отличающегося низкой токсичностью и повышенной активностью.
Биологические науки