В 2021 году согласно Указа Главы Республики Башкортостан «О мерах государственной поддержки научных исследований, проводимых под
руководством ведущих ученых в Республике Башкортостан» было учреждено 4 гранта по 75
млн рублей. В рамках гранта были созданы 4 лаборатории в трех вузах республики - УГТНУ, УУНиТ и БГМУ.
По словам директора Школы фотоники УУНиТ, кандидата технических наук Руслана Кутлуярова, лаборатория прикладной биофотоники была создана для решения большой и очень важной междисциплинарной задачи - объединения в одном проекте учёных из разных отраслей знаний, ведь над проектом работают специалисты по биофотонике, интегральной фотонике, искусственному интеллекту, а также медики из разных областей медицины – онкохирургии, офтальмологии, биологии и ряд других специалистов.
"Задача, поставленная перед проектом, заключается в том, что до сих пор в мире не существует надёжных способов определения границ онкологической опухоли внутри организма, и мы подошли к решению этой задачи следующим образом. Мы используем два вида медицинской диагностики. Во-первых, рамановскую спектроскопию, которая позволяет определять молекулярный состав ткани и оптическую когерентную томографию, а также определять послойную структуру ткани. Данные из двух видов медицинской диагностики, мы предложили обрабатывать единым интеллектуальным, так называемым мультимодальным алгоритмом. Это такое средство искусственного интеллекта, которое помогает врачу более точно поставить диагноз. И в перспективе этот подход позволит прямо во время операции определять границы опухоли. Над проектом работают учёные УУНиТ, БГМУ и Сколковского института науки и технологий. При необходимости мы иногда привлекаем специалистов для консультаций из других вузов. На сегодняшний день нам удалось добиться впечатляющих успехов. Некоторые алгоритмы мы разрабатывали конкретно под задачи офтальмологии, а именно мы с помощью своего алгоритма помогаем врачам отслеживать динамику развития важных заболеваний, которые часто встречаются, чтобы врач вовремя мог сменить тактику лечения по рекомендации алгоритма. Мультимодальный алгоритм, который мы разрабатывали, был протестирован на опухолях животных и показал достаточно высокую чувствительность и избирательность. То есть он с высокой вероятностью видит, когда опухоль есть, и не ошибается, когда её нет, не ставят ложные диагнозы. Таким образом, когда эти разработки будут внедрены в клиническую практику, это станет достаточно серьёзным прорывом. С точки зрения техники фотоники, мы также достигли значительных успехов. Мы разработали прототип эндоскопического зонда – фактически, это небольшая трубочка размером с треть шариковой ручки, внутри которой размещена полноценная схема оптической обработки сигналов. Эта схема выполнена на едином полупроводниковом кристалле, в этом и есть успех интегральной фотоники. На сегодняшний день проект продолжается. Мы совершенствуем технологию изготовления фотонных интегральных схем для оптической обработки сигналов. Мы продолжаем развитие алгоритмов для того, чтобы расширить их функционал и приблизить тот момент, когда их можно будет сертифицировать для внедрения в клиническую практику"
Руслан Кутлуяров, и.о. заведующего кафедрой телекоммуникационных систем, директор Школы фотоники УУНиТ, кандидат технических наук
Павел Широких является заместителем директора Центра технологии декарбонизации УГНТУ
и руководителем лаборатории мониторинга климатических изменений и углеродного
баланса экосистем, которая была сформирована в рамках мегагранта Республики Башкортостан
для поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих учёных.
По словам эксперта, в настоящий момент в атмосфере накапливается около половины
антропогенных выбросов, которые усиливают парниковый эффект и разгоняют
глобальное потепление. Остальную часть парниковых газов впитывают наземные и
морские экосистемы. Если научиться управлять способностью поглощать углерод из
атмосферы, то это станет ключевым инструментом в достижении нулевого
углеродного баланса.
«Основной целью лаборатории является изучение глобальных климатических изменений, мониторинг баланса климатически активных газов на разных территориях и разработка методов и технологий по декарбонизации региона с использованием потенциала природных экосистем. За время работы лаборатории нами разработан и апробирован комплексный метод дистанционной оценки потенциала поглощения атмосферного углерода природными экосистемами с применением дронов, с мультиспектральными элитарными камерами и другими приборами. Эта методика была утверждена приказами Министерства природопользования и экологии РБ в 2023 году. Также нами была проведена оценка изменения климата в республике за последние 60 лет. В комплексе это позволяет нам проводить расчет эффективности поглощения парниковых газов природными экосистемами, в частности, углекислого газа и метана, и масштабировать полученные результаты на другие регионы, а также разрабатывать рекомендации по адаптации к изменению климата. Республика достаточно богата разнообразием экосистем с точки зрения исследований углеродного баланса территории. Это несколько климатических зон. Наличие различных экосистем, занимающих большие площади, включающие степи, болота, различные типы лесов и в особенности антропогенно нарушенной территории, которая имеет низкий потенциал поглощения углерода, либо имеет 0 углеродный баланс, или же, что ещё хуже, является источниками выбросов углерода. Например, осушенные торфяники»
Павел Широких, доктор биологических наук, руководитель
лаборатории «Мониторинг климатических изменений и углеродного баланса экосистем»
УГНТУ
В связи с
этим учеными были выбраны несколько типов экосистем, которые обладают
наибольшим потенциалом поглощения парникового газа, - осушенные болота, степи и
залежные земли.
«По разным оценкам, площадь залежных земель составляет от 3 до 4 млн гектар только у нас в Башкирии, которые в настоящее время активно зарастают лесом, преимущественно берёзой и сосной. По предварительным оценкам, эти земли способны поглощать до 40 млн тонн углекислого газа ежегодно, и сейчас нами разрабатываются технологии, с помощью которых появится возможность увеличить эти показатели на 40-60%»
Павел Широких, доктор биологических наук, руководитель лаборатории «Мониторинг климатических изменений и углеродного баланса экосистем» УГНТУ
По словам
Павла Широких, первые научно обоснованные результаты будут получены уже в конце
2026 года. Еще одним перспективным объектом для исследований являются осушенные
болота или торфяники, которые ранее использовались для добычи торфа, сенокошения
или использовались в качестве пастбищ. На данный момент, в регионе выявлено 296
осушенных болот общей площадью более 40 тысяч гектар, поэтому эффект от
вторичного обводнения этих торфяников будет очень большим. Аналогичные
исследования проводятся и в степных экосистемах, которые отличаются высокой
скоростью поглощения углерода и его быстрым переходом в почвы. Большие перспективы
в исследованиях открывает и эколого-климатическая станция, непрерывно
фиксирующая потоки парниковых газов методом турбулентных пульсаций она
установлена на участке Луговой в степи в Давлекановском районе на территории
природного парка Аслыкуль. В России до недавнего времени это была первая и
единственная станция, которая получает данные по степной экосистеме.
Благодаря
мегагранту и тесному сотрудничеству с Российской академией наук и ведущими
вузами республики была получена фактически с нуля более реальная оценка объёмов
поглощения парниковых газов в основных типах экосистем республики.
«Было установлено, что потенциал поглощения парниковых газов в природных экосистемах республики существенно недооценён. Например, по официальным данным, объёмы эмиссии республики составляют около 90 млн тонн углекислого газа, а поглощение около 80 млн. Но, по нашим данным, общий потенциал депонирования углекислого газа в республике составляет не 80, а 120 млн тонн в год, и наша задача научно это обосновать. Тогда республика сможет не только компенсировать собственные выбросы парниковых газов, но и эмиссию других регионов России. Это может дать нам большое преимущество как экономическое, так и социальное. Чем больше данных мы соберём на различном уровне пространственной и временной детализации, тем точнее будут составлены модели изменения накопления парниковых газов наших экосистем»
Павел Широких, доктор биологических наук, руководитель лаборатории «Мониторинг климатических изменений и углеродного баланса экосистем» УГНТУ
![]()
![Волна]()
Как отмечает
эксперт, ведётся и образовательная деятельность, разработан и внедрен ряд новых
образовательных программ для решения вопросов декарбонизации экономики,
разработки реализации климатических и адаптационных проектов.
«Студенты, магистранты и аспиранты, которые приходят в нашу лабораторию, активно вовлекаются в различные научные исследования, включая и полевые условия. Таким образом, они получают не только теоретический, но и значительный практический опыт работы с различным специализированным оборудованием и технологиями, а также получают опыт работы по моделированию различных природных процессов с применением искусственного интеллекта. За 3 года проведения исследований мы подошли к тому, что в ближайшее время результаты разработанных методик позволят проводить точную оценку поглощения парниковых газов различными экосистемами и экстраполировать полученные результаты на большие территории»
Павел Широких, доктор биологических наук, руководитель лаборатории «Мониторинг климатических изменений и углеродного баланса экосистем» УГНТУ
По словам
Павла Широких, разработанные
методы и подходы в дальнейшем будут использоваться в других регионах России и
внесут значительный вклад в реализацию стратегии низкоуглеродного развития
Российской Федерации. Кроме того, в ближайшем будущем будут разработаны и
внедрены ряд климатически дружественных ресурсосберегающих технологий, позволяющих
реализовывать природно-климатические проекты с выпуском углеродных единиц.
