Какие прорывы готовят научные династии Тюмени

Искусственный интеллект поможет принимать решения врачам-травматологам. Он заменит агротехнологов — дорогих специалистов в области АПК, а также научит человека выращивать растения при полном отсутствии солнечного света. Об этих и других разработках в Год семьи специально для URA.RU рассказали представители научных династий Тюменского государственного университета. Именно им в условиях новой экономической реальности предстоит обеспечить технологический суверенитет страны.

Искусственный интеллект в помощь врачам

Искусственный интеллект — одна из самых обсуждаемых на просторах интернета тем. Именно работой с ИИ и занимаются представители династии Глухих.

Профессор, доктор технических наук Игорь Глухих заведует кафедрой информационных систем. Его сын Дмитрий пришел в науку из сферы строительства — окончил строительный факультет. Затем отец начал активно привлекать его к проектной работе в IT. «Инженерные навыки у меня были, а языки программирования и нейросети я уже изучал самостоятельно», — рассказал молодой ученый.

Сейчас Дмитрий работает над рядом проектов, связанными с ИИ. Они имеют прикладное значение: разработки команды ТюмГУ помогут человеку в принятии решений. Ученый рассказал о двух с наибольшей степенью проработки.

В рамках первого проекта — «Система обработки рентгенограмм конечностей» — ученые разрабатывает сложную объединенную модель искусственного интеллекта (компьютерное зрение плюс математические модели). Такая гибридная технология позволит в автоматическом режиме обрабатывать снимки и выдавать докторам-травматологам готовые решения. Работа проводится вместе со специалистами центра Илизарова (г. Курган).

Второй крупный проект – «Интеллектуальная система биологической защиты растений в модульных агробиотехкомплексах – реализуется Дмитрием в кросс-функциональной команде со специалистами биологической защиты. Инновационная система предоставляет возможности, которые облегчают управление и защиту урожая на промышленной основе, что особенно актуально для высокотехнологичных предприятий промышленных масштабов.

«Модуль компьютерного зрения обнаруживает заболевания трех культур — земляника, огурец и томат, сейчас модели компьютерного зрения тестируются в лаборатории и некоторых теплицах. Модуль поддержки принятия решений скажет, как правильно выращивать растения. Например, какой состав питательного раствора необходим, как стоит скорректировать микроклимат, какие возможны болезни в текущих условиях, какие удобрения сейчас необходимы», — пояснил Дмитрий.

Технология сможет на основе собранных с помощью автоматики данных выявлять проблемы и предлагать их решения. Это особенно важно в нештатных сложных ситуациях, выходящих за рамки ежедневной работы и требующих высоких компетенций.

Как вырастить растение без солнечного света?

Кандидат химических наук, профессор ТюмГУ Иллария Разумкова — тоже представитель научной династии. Правда, научные интересы представителей династии сосредоточены в разных областях знания — Art и Science. Мама Надежда Разумкова — кандидат филологических наук и доцент кафедры языкознания и литературоведения СоцГума.

«Будучи студенткой третьего курса, обучаясь по направлению „химия“, я оказалась в научной группе заведующего кафедрой, профессора, доктора наук Андреева Олега Валерьевича. Это был 2003 год. И с того момента я поняла, что мне бы хотелось заниматься именно поиском новых материалов, открывать тайны, которые скрывает от нас природа. Роль мамы была в том, что она открыла для меня чудесный мир академической среды. В старших классах школы меня привлекали больше такие предметы, как математика, химия, физика, биология, поэтому при поступлении в университет я, естественно, выбрала специальность „Химия“», — рассказывает Иллария.

Изначально исследования Илларии Разумковой были посвящены фазовым равновесиям в сульфидных системах. Далее преподаватель ТюмГУ переключилась на изучение фторидов редкоземельных элементов. Они оказались интересны с точки зрения оптических материалов, обладающих свойствами люминофоров — веществ, способных поглощать и испускать свет видимый для человеческого глаза.

Предполагалось, что материалы могут быть полезны в области медицины — как распознающие и облучающие раковые клетки. Позже были найдены более эффективные способы лечения опухолей, и эти материалы стали изучать с точки зрения применения в агросекторе — для выращивания растений.

«Для растений необходима определенная длина волны, и желательно, чтобы она менялась в течение суток, чтобы у растения был источник и красного, и синего света. Один позволяет расти, а другой — набирать питательную массу. Таким образом, используя лампы на основе новых люминофоров, мы можем повысить урожай или укрепить устойчивость растений в агрессивной окружающей среде», — объясняет Иллария Разумкова.

Она добавляет, что с помощью таких ламп в комнате вообще без солнечного света можно вырастить полноценное растение. По словам Илларии Разумковой, разработка таких материалов особенно актуальна сейчас. В условиях, когда Россия столкнулась с ограничениями со стороны иностранных государств, важно иметь собственные материалы и быть технологически независимыми.

Исследования, которые помогут снизить техногенное влияние на природу

Виктор и Владислав Боевы (отец и сын) работают на кафедре геоэкологии и природопользования ТюмГУ. Виктор исследует биологический круговорот макро- и микроэлементов в подзоне подтайги, а также изучает проблему содержания тяжелых металлов в системе почва-растение на урбанизированных территориях. Владислав пошел по его стопам.

«У меня оба родителя — из сферы высшего образования. Отчасти это повлияло и на мой выбор. Все началось со студенчества, когда я начал работать вместе с отцом над его проектом. Отец много помогал мне, в том числе с выполнением кандидатской, часть работы была сделана на его объекте», — рассказывает Владислав Боев.

Диссертация Владислава Боева была посвящена изучению содержания и пространственного распределения ряда химических элементов в различных компонентах природной среды вблизи Антипинского нефтеперерабатывающего завода (АНПЗ). На основании этого была дана комплексная геоэкологическая оценка состояния территории, в качестве условного фона был выбран Тюменский заказник.

«АНПЗ — относительно новый и современный, поэтому на его основе можно прослеживать геохимическую трансформацию окружающей территории. В дальнейшем эти данные можно использовать в подобных исследованиях аналогичных объектов. Также эти данные будут актуальны для населения Антипино или самого НПЗ», — прокомментировал Владислав Боев.

Изучение техногенного влияния на природную среду Владислав Боев продолжил и в рамках дальнейшей научной деятельности. По словам ученого, тема сокращения техногенного воздействия сейчас является очень актуальной в мире. Порой для решения этой проблемы специалисты предлагают очень радикальные меры. Задача ученых — соотнести техническое развитие с сокращением негативного экологического эффекта и на основе этого разработать универсальную оптимальную стратегию.