Образование для науки

Перед российскими университетами, участвующими в программе Минобрнауки России «Приоритет 2030», стоит амбициозная цель — стать драйверами развития экономики страны, быть на фронтире науки и высшего образования. Университет науки и технологий (НИТУ) МИСИС вошел в группу лидеров федеральной программы «Приоритет 2030» в рамках базовой и специальной части «Исследовательское лидерство». В вузе ведутся исследования по пяти стратегическим проектам: «Квантовый интернет», «Биомедицинские материалы и биоинженерия», «Материалы будущего», «Технологии устойчивого развития», «Цифровой бизнес», а образовательная модель университета предполагает усиление роли работодателей в разработке и реализации образовательных программ.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Главной целью программы «Приоритет 2030» заявлено создание к 2030 году более 100 прогрессивных современных университетов — центров научно-технологического развития. Всего, по данным Минобрнауки, в «Приоритете 2030» участвуют 132 университета, а из 110 вузов, получающих базовую часть гранта (рассчитана для проектов, которые позволят университету встроиться в региональную повестку), 48 дополнительно получают еще и его специальную часть: 17 — по треку «Исследовательское лидерство», 31 — по треку «Территориальное или отраслевое лидерство».

Университет науки и технологий МИСИС участвует в программе с 2021 года, при этом в вузе нацелены на сокращение разрыва между наукой и производством — образовательная модель предполагает усиление роли работодателей в разработке и реализации образовательных программ, увеличение объема практической подготовки, внедрение персонифицированного подхода и подготовку конкурентоспособных специалистов за счет интеграции образовательной, научной, инновационной и внеучебной деятельности. Для продвижения по направлению «Исследовательское лидерство» в университете реализуют сразу несколько стратегических проектов: «Квантовый интернет», «Биомедицинские материалы и биоинженерия», «Материалы будущего», «Технологии устойчивого развития», «Цифровой бизнес».

Кванты в космосе

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

В случае с «Квантовым проектом» глобальной целью является переход квантовых технологий из лабораторий в индустрию. Для этого в университете создан Институт физики и квантовой инженерии, в который входят кафедра теоретической физики и квантовых технологий и четыре лаборатории — сверхпроводниковых квантовых технологий, функциональных квантовых материалов, криоэлектронных систем и квантовых информационных технологий. Для разработки и проектирования квантовых схем был создан Дизайн-центр квантового проектирования, запущен пилотный проект «Студенческое проектное бюро», в котором студенты конструируют сверхпроводниковые интегральные микросхемы, кубиты и квантовые процессоры. Университет участвует в реализации дорожных карт по квантовым вычислениям и квантовым коммуникациям, которая курируется «Росатомом» и РЖД.

Исследования в области квантовой физики ведутся в университете уже несколько десятилетий — начало положили нобелевский лауреат Алексей Абрикосов, который 16 лет заведовал кафедрой теоретической физики МИСИС, и привлеченные им физики-теоретики, сформировавшие научную основу того, что сегодня называется квантовыми технологиями. За эти годы квантовые технологии прошли путь от первых экспериментов до демонстрации вычислительного преимущества квантовых компьютеров и индустриальных технологий квантовых коммуникаций. В Институте физики и квантовой инженерии ведутся исследования мирового уровня по всем трем направлениям квантовых технологий: в области квантовых вычислений, квантовых коммуникаций и квантовой сенсорики.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Исследователям Университета МИСИС удалось решить ряд ключевых задач в сфере создания квантового компьютера — в частности, они впервые в России продемонстрировали время жизни кубитов-флаксониумов свыше 200 микросекунд — это важный шаг для развития квантовых вычислений на основе новых типов сверхпроводниковых кубитов, которые обладают преимуществами по сравнению со стандартными подходами. Также был разработан, экспериментально подтвержден и запатентован новый метод реализации быстрой двухкубитной операции между сверхпроводниковыми кубитами-флаксониумами. Для того чтобы квантовый компьютер мог работать даже в условиях ошибок, были исследованы новые подходы к кодам квантовой коррекции ошибок. Помимо этого, в Университете МИСИС создают компилятор для квантовых компьютеров, который переводит (то есть компилирует) квантовый алгоритм с высокоуровневого описания в последовательность подходящих элементарных операций — это одна из главных задач на уровне софта на пути к практической реализации квантовых вычислений.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Развиваются университетом и квантовые коммуникации. В июне с космодрома Восточный был запущен спутник «Импульс-1» размерности 6U CubeSat, разработанный НИТУ МИСИС совместно с индустриальным партнером — компанией «КуСпэйс Технологии» — это позволит ученым проводить эксперименты для отработки отдельных элементов спутниковой системы квантовых коммуникаций и классической лазерной связи. Направление активно развивается по всему миру, что дает возможность строить защищенные с помощью квантовых технологий каналы связи даже с удаленными точками.

Биопечать и нейроинтерфейсы

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Целью стратпроекта «Биомедицинские материалы и биоинженерия» является создание конкурентоспособных на мировом уровне материалов и технологий в области биомедицины для ликвидации разрыва между возможностями современных материалов медицинского назначения и потребностями в улучшении качества жизни.

На базе компании «Конмет», бизнес-партнера по консорциуму «Инженерия здоровья», ученые университета разрабатывают технологию 3D-печати межпозвонковых кейджей. Предполагается, что это позволит вывести спинальные имплантаты на основе нового медицинского сплава на рынок медицинских изделий к 2025 году.

Помимо этого, разработана простая, недорогая и легко масштабируемая методика плазменно-электролитического окисления поверхности титана для придания ей остеокондуктивных, антибактериальных и противогрибковых свойств. Образцы уже были протестированы in vivo в НМИЦ им. Н. Ф. Гамалеи. Полученные научные результаты будут использованы для улучшения функциональных характеристик краниальных (черепных) имплантатов.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Также ученые вуза разработали и произвели два типа полимерных систем вывода электродов: чрескожную, для электростимуляции спинного мозга, и остеоинтегрируемую транскраниальную — для стимуляции и записи сигналов головного мозга. Были проведены тестовые имплантации чрескожных систем в минипигов (без электродов) и транскраниальных — в обезьян. Это позволяет заложить основу для разработки нейроинтерфейсов и нейропротезов для выведения данных продуктов на рынок к 2030 году.

В Университете МИСИС проводятся и другие исследования: в том числе — по изучению приживаемости имплантатов ушных раковин на минипигах и по созданию тканеинженерных конструктов, предназначенных для регенерации хрящевой ткани человека, путем экструзионной биопечати коллагеновым гидрогелем и сфероидами из хондроцитов человека (эксперимент проводится совместно с компанией 3D Bioprinting Solutions и ФГБУ «НМИЦ оториноларингологии ФМБА России»). Также была разработана концепция биопечати модели раковой опухоли, предназначенной для тестирования противоопухолевых препаратов и получения более релевантных данных по сравнению с данными на монослое клеток. Эта модель позволит ученым в дальнейшем тестировать на ней различные лекарственные препараты. В свою очередь, из сплава Ti-Zr-Nb был получен порошок для перехода к 3D-печати сплавом с большей биосовместимостью для применения в ортопедии и травматологии.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

В начале апреля 2023 года был представлен первый вариант автономного комплекса для биопечати, так называемый тканевой пистолет, который может останавливать кровотечение и запускать регенеративные процессы при ранениях легкой и средней степени тяжести. С учетом рекомендаций хирургов была создана и новая версия тканевого пистолета для заживления ожоговых, резаных и огнестрельных ран.

Материалы будущего

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Цель проекта «Материалы будущего» — обеспечение растущей потребности производителей в материалах с новыми характеристиками. Ученые НИТУ МИСИС получили прототипы перовскитных солнечных элементов с рекордным КПД — 36,1% для условий низкой освещенности. Разработка важна для автономного питания беспроводных устройств интернета вещей, работающих в тени или внутри зданий. Также были получены детекторы альфа-частиц на монокристаллических перовскитах для персональной и медицинской дозиметрии. Развитие данного продукта важно для решения задач импортозамещения приборной базы. Разработки солнечных элементов ведутся на базе консорциума с участием НПП «Квант», ГБУЗ «НПКЦ ДиТ ДЗМ», АО РСК, «СТВ Телеком», НТЦ ТПТ, ИПТМ РАН и НИИП.

Приоритет экологии

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Еще один стратпроект посвящен технологиям устойчивого развития — он нацелен на создание высокотехнологичных инженерных решений для снижения техногенной нагрузки, в том числе углеродного следа, и формирование комфортной среды для жизни.

В рамках этого направления исследуются образцы угля из Кузбасса — применение разработанного стандартного образца позволяет обеспечивать точность и достоверность результатов измерений содержания элементов, которые определяют уровень негативного воздействия углей и отходов их добычи, переработки и сжигания на окружающую среду, а также экспортную привлекательность угольной продукции по показателям безопасности, действующим в странах Азиатско-Тихоокеанского региона. Эта разработка не имеет аналогов на российском рынке.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Также ученые университета разработали методику повышения продуктивности сельскохозяйственных культур на закисленных почвах при введении доменного шлама и гранулированного шлака (это актуально для сельского хозяйства в регионах присутствия металлургических производств) и технологию грануляции геополимерного минерального удобрения с комплексом микроэлементов, которые поступают в почву на протяжении всего сезона вегетации сельхозкультур.

Цифровые решения для бизнеса

Наконец, цель пятого проекта — «Цифровой бизнес» — обеспечить лидерство вуза в разработке и коммерциализации масштабируемых цифровых решений в области искусственного интеллекта. Для этого в июне в университете был создан научно-образовательный центр «Цифровые решения», в состав которого вошли центр исследования больших данных, центр искусственного интеллекта, а также инфраструктурный центр по развитию интеллектуальных транспортных систем. Приоритетными областями исследований в рамках центра станут NLP и ML, мультимодальные рекомендации, большие языковые модели для обработки и генерации текстов, компьютерное зрение, рекомендательные системы и цифровые двойники в промышленности, а также комплексные системы мониторинга и управления потоками на транспорте.

В НИТУ МИСИС сформирована архитектура платформы для интеллектуального анализа данных и разработки цифровых решений, проведены прикладные исследования в области новых технологий обработки естественного языка. Студенты участвуют в выполнении технологических заказов от индустриальных партнеров вуза (в их числе — «Газпром нефть», «Сплат Глобал», «Геоскан», «Сайберфизикс», «Росатом», ОДК и др.).

Задачи компаний-партнеров размещаются на платформе студенческого технологического предпринимательства «Прайм-тайм», эксперты и представители заказчиков проводят экспертизу предложенных решений.

Помимо этого, в рамках федпроекта «Развитие кадрового потенциала ИТ-отрасли» (это часть нацпрограммы «Цифровая экономика») в 2022 году в НИТУ МИСИС был запущен проект «Цифровая кафедра» для обеспечения приоритетных отраслей экономики высококвалифицированными кадрами, обладающими цифровыми компетенциями. Всего с 1 октября 2022 года по 30 июня 2023-го полный курс обучения прошли 610 студентов университета.

В мае этого года Университет МИСИС вошел в шестерку образовательных учреждений (в их числе БФУ имени И. Канта, МАИ, МПГУ, СПГУ, ТГУ), включенных в пилотный проект по совершенствованию системы высшего образования, которая теперь будет включать три уровня: базовое высшее образование (срок обучения составит от четырех до шести лет), специализированное высшее образование (от года до трех), а также профессиональное образование (от трех до пяти лет).

Эксперты единодушны в мнении, что одним из самых серьезных вызовов, с которым в России столкнутся формируемые на основе прорывных технологий отрасли, будет вызов кадровый. Руководители отечественной промышленности постоянно подчеркивают, что полноценное формирование любой индустрии потребует большого количества высококвалифицированных кадров.

В НИТУ МИСИС уверены: именно ведущие российские университеты совместно с академическими и бизнес-партнерами должны вести подготовку талантливых и мотивированных ученых и инженеров будущего, которые завтра будут менять мир к лучшему.

Наталья Ильина