Электроэнергия из воздуха, летающие поезда, магнитные сплавы, созданные по предсказанию и способные лечить рак – это не фантастика, а реальные проекты Челябинского государственного университета, часть которых уже внедряется в производство. Мы попросили ректора ЧелГУ Сергея Таскаева рассказать, какой вклад научные разработки университета вносят в развитие отечественной промышленности.
РИА «Новый День»: Сергей Валерьевич, сейчас в вузе занимаются разработкой новых материалов, предсказанных с помощью ИИ, – как это работает?
Сергей Таскаев:
Мы применяем нейросети для анализа научных данных. Ученый может прочитать по определенной теме 10, 20, 30 статей, но когда количество превышает несколько десятков, резкость восприятия информации снижается, а компьютер способен «проглотить» огромные массивы публикаций, вытащить скрытые зависимости и указать области, куда мы еще не заглядывали, но где, возможно, есть что‑то интересное.
На этом принципе и построены нейросети, которые мы используем для предсказания различных соединений. Они изучают большой объем имеющейся информации, анализируют эти данные, структурируют и предлагают варианты, которые стоит рассмотреть. Нейросеть сужает поиск и подсказывает направление движения, а мы можем сфокусироваться на конкретном соединении или классе, синтезировать, изучить. Порой предсказания сбываются и дают отличный результат.
Такой подход существенно ускоряет исследования и, самое главное, удешевляет их. Например, материалы, которыми я занимаюсь, содержат редкоземельные элементы. Они очень интересные, у них яркие магнитные свойства, но они дорогие. А нейросети позволяют, с одной стороны, предсказать что-то новое, а с другой – минимизировать затраты на синтез, потому что вы не занимаетесь работой «в корзину». Это очень удобный механизм, если он правильно настроен и корректно работает.
РИА «Новый День»: И как выглядит предсказание?
Сергей Таскаев:
Предсказываются различные области концентраций химических элементов, из которых состоит сплав. Как при приготовлении любого блюда: мы можем что-то побольше положить, что-то поменьше – каждый раз будет получаться разный вкус. И нейросети определяют области концентрации, где вкус будет максимально насыщенным, интересным. В эту сторону мы и идем. А дальше задача физика-экспериментатора синтезировать эти сплавы. И, кстати, не факт, что получится – есть риск сделать неоднородный материал.
А бывает, что вы берете практически всю таблицу Менделеева, сваливаете все это в один котел, и появляется высокоэнтропийный сплав, обладающий удивительным свойством жаростойкости, например, прочности и так далее, но он, как ни странно это будет звучать, представляет собой единый материал.
РИА «Новый День»: Какие материалы предсказала ваша нейросеть?
Сергей Таскаев:
Это четверные сплавы, термоэлектрики. А также соединения с магнитокалорическим эффектом. Мы их синтезировали, сейчас исследуем, изучаем их свойства.
РИА «Новый День»: И насколько они перспективны?
Сергей Таскаев:
Говорить о том, что мы вот-вот отправим это в производство, точно не стоит. Исследования у нас фундаментальные: мы изучаем природу взаимодействия различных элементов, чтобы понять их влияние друг на друга, закономерности проявляемых физических свойств. Впоследствии эти исследования и приводят к появлению сплавов, которые могут быть применены в промышленности.
Ровно так же начиналось исследование соединений, например, железа и родия. Они были открыты достаточно давно, и на тот момент это было очень интересно: соединение с магнитоструктурным фазовым переходом, которое проявляло очень большой термический отклик при внесении в магнитное поле. На этом можно построить какое-то техническое устройство – например, холодильник или кондиционер. Но для этого требуется решить еще много технологических задач. Со временем они были решены, и сегодня это уже применяется в промышленности. Иными словами, фундаментальные исследования 10-15-летней давности теперь используются для разработки конкретных устройств.
То же и у нас: сплавы, которые мы сейчас изучаем, предназначаются для так называемой зеленой энергетики, когда мы можем излишки тепла переводить, например, в электричество. Или электричество переводить в тепло, но с большим коэффициентом полезного действия. Таких материалов много не бывает. Так, расширяя спектр различных систем, мы увеличиваем возможности их применения для разных технологий.
РИА «Новый День»: Вы сами обучаете нейросети?
Сергей Таскаев:
Да. Используем методы машинного обучения. В этом году у нас прорыв: мы создали мощный нейрокомпьютер, который позволяет обучать сети на больших объемах данных. Это не обычный ПК, к которым мы все привыкли, а сложная система на графических процессорах. Она очень быстро обрабатывает огромные массивы информации и учит нейросети различным «трюкам», которым мы потом удивляемся.
РИА «Новый День»: У вас есть интересный проект для производства – программное обеспечение для пятиосевых станков с ЧПУ. Его тоже с помощью ИИ разрабатываете?
Сергей Таскаев:
На самом деле искусственный интеллект – это чистая математика. А информатика – это ремесло, позволяющее математикам реализовать их идеи. Именно так и получилось в этом проекте.
В математике есть понятие «производная» – мера изменения одной величины относительно другой, если говорить простыми словами. И есть дробная производная, помогающая описывать сложные и «неидеальные» процессы в природе и технике. Наши математики давно работают в этой области и им, по большому счету, было неважно, где это можно будет применить – просто интересно с точки зрения фундаментальной науки. Но в результате этих исследований выяснилось, что дробные производные обладают необычными свойствами: они не просто показывают локальные характеристики функции в определенной точке, но и позволяют проследить, как функция в эту точку пришла. И эти свойства «памяти» можно применять на производстве: например, при изготовлении детали учитывать сложность поверхности, биение инструмента, упругость материала, смещающие напряжения, проблемы, возникшие на предыдущих этапах и так далее.
РИА «Новый День»: Но ведь такие станки уже существуют и широко используются в аэрокосмической и автомобильной промышленности. В чем инновационность вашего проекта?
Сергей Таскаев:
Во-первых, такого подхода ровно, как и ПО, работающего на нем, для подобного оборудования нет в принципе. И мы сейчас с помощью современной математики создаем программное обеспечение для отечественных станков, которые будут на порядок лучше, чем любой западный аналог. Мы одновременно решаем две задачи – импортозамещение и повышение качества обработки. Потому что наша программа сможет не только точно позиционировать режущий инструмент при различных режимах, но и исправлять возникающие по разным причинам ошибки, что позволит делать детали максимально правильными. Такого точно нет ни у кого. И я думаю, что в ближайшее время не будет.
Фото Ильи Бархатова
РИА «Новый День»: Еще одна ваша разработка в сфере машиностроения – оси для полуприцепа с принудительным поворотом…
Сергей Таскаев:
Да. Ось учитывает траекторию движения тягача и помогает ему маневрировать. В результате огромный полуприцеп имеет очень маленький радиус разворота.
При транспортировке крупногабаритных и тяжеловесных грузов полуприцепом наблюдается сильная нагрузка на оси. При выполнении поворота, если колесные пары не доворачиваются, возникает критическое механическое напряжение на шины, вплоть до того, что они могут сорваться, потому что возникает большое трение и им некуда двигаться. Но если научиться управлять системами колес, эту проблему можно решить.
Мы создали модульную систему принудительного управления осями, которая позволяет управлять поворотом колес прицепов с количеством осей от трех до семи с помощью электромеханического привода. Сделать это на гидравлике можно, но очень сложно и дорого. Мы использовали электротягу и сделали прицеп автоматизированной площадкой, которая учитывает траектории движения и каждую ось подворачивает на определенный угол, помогая всей системе двигаться. Получилось элегантное и дешевое решение. В итоге увеличилась грузоподъемность, а транспортировать всю конструкцию стало проще и безопаснее.
РИА «Новый День»: Такие прицепы тоже уже существуют. В чем уникальность вашей разработки?
Сергей Таскаев:
Она на порядок дешевле. Это вообще специфическое оборудование, которое до сих пор выпускалось только за рубежом. На российском рынке ничего подобного не было. Но вот теперь есть наше ноу-хау – электромеханический актуатор, маневрирующий колесами. Его уже внедряют в производство.
РИА «Новый День»: Не могу не спросить про такой впечатляющий проект как летающий поезд. Испытания на двухметровом треке прошли успешно, сейчас на какой стадии эта разработка?
Сергей Таскаев:
Сейчас у нас задача собрать трассу 12 метров. Могли бы собрать и больше: километр, два, пять – без разницы. Но ограничены площадями: 12 метров – это диагональ самого большого помещения в университете, которое мы можем выделить для такого рода испытаний. Ну, и все-таки проект затратный. Используются постоянные магниты и сверхпроводники – это все, кстати, отечественное, но тоже денег стоит. В таком режиме ограниченных ресурсов 12 метров для отработки интересующих нас технологий вполне хватает.
РИА «Новый День»: Как поднять поезд и, самое главное, удерживать его в воздухе – у него же нет крыльев, чтобы с воздушными потоками взаимодействовать?
Сергей Таскаев:
Работает это все очень просто: над разложенными по определенной схеме постоянными магнитами на расстоянии нескольких сантиметров летает сверхпроводник. Если все правильно подобрать, то по этой трассе может летать среднестатистический человек – весом примерно до 100+ килограммов.
Но есть много технологических вопросов: например, увеличение времени полета. Потому что вся система летает только, если она находится при температуре жидкого азота, а это -196 по Цельсию. Мы разработали материалы, которые позволяют эту температуру у сверхпроводника удерживать, чтобы в состоянии левитации пребывал не только он сам, но и груз, который на нем находится.
И если таких сверхпроводников много, то можно перевозить большие грузы или, например, создать поезд на магнитной подушке. Это уже, на самом деле, не фантастика и не новость: такие составы ходят в Шанхае из аэропорта до центра города, в Бразилии есть похожие проекты, в Японии. А в России их нет. Вот мы их и создаем.
РИА «Новый День»: В нашей стране это отдаленное будущее или вашу разработку уже готовы забрать?
Сергей Таскаев:
У любого проекта должен быть какой-то заказчик, который хотел бы внедрить его в производство. Для летающего поезда на сегодняшний день – это только РЖД. У них это, кстати, есть в планах, но пока в дальней перспективе.
Опять же для того, чтобы переходить к реализации подобных проектов, должны быть решены принципиальные вопросы, проведены фундаментальные исследования. Мы этим сейчас и занимаемся. Как только РЖД «созреет» создать какой-то экспериментальный участок и на нем отработать технологии, у нас уже будет много предложений, которыми мы сможем поделиться с инвестором и на их базе построить дорогу.
А то, что она будет построена, я не сомневаюсь. Это реально недалекое будущее.
РИА «Новый День»: Еще хотелось поговорить про сотрудничество с нефтяной отраслью? Как вы пришли в эту сферу?
Сергей Таскаев:
Совершенно случайно. Нефтяники обратились с проблемой, а мы, честно скажу, даже поначалу не поняли, в чем сложность – нам казалось, что поставленная задача давно решена.
В общем, мы взяли очевидные для нас решения и применили в области нефтянки. И получилось два очень интересных изобретения.
Первое – высокоскоростной пульсатор. Это телеметрическое устройство, которое подает наверх данные из скважины: где находится буровая голова, в каких условиях она вращается и прочее. Задача у нефтяников сложнейшая: глубина скважины – например, три километра, а попасть надо в пласт мощностью полметра –метр и пройти по нему горизонтально, чтобы обеспечить максимальный дебит нефти. И вот для того, чтобы понять, где вы находитесь, нужно знать массу параметров: угол наклона, температуру, гамма‑каротаж (а породы-то «фонят» по‑разному) и так далее. Пульсатор собирает эту информацию со всех датчиков и передает пульсацией бурового раствора. До сих пор частота у пульсаторов была порядка 10 Гц – по-другому не получалось. Мы сделали устройство, работающее на порядок быстрее. Показали на «Иннопроме» – вызвали, в хорошем смысле, шок.
РИА «Новый День»: А второе изобретение?
Сергей Таскаев:
Питание для этого пульсатора. В скважине ведь нет электросети. Есть, конечно, отдельный блок питания, но он быстро «садится», а, чтобы его заменить, надо поднимать всю колонну. Мы предложили генератор, который вырабатывает электричество прямо в скважине – без батарей и без механики. Выглядит это как волшебство: труба, внутри – ничего, из трубы выходят два провода… и создают необходимое напряжение. Но это не фантастика – конструкция прекрасно работает.
РИА «Новый День»: Уже испытали и запустили?
Сергей Таскаев:
Мы сейчас оформили патент. К маю сделаем рабочий стенд.
Фото Ильи Бархатова
РИА «Новый День»: Раз уж мы заговорили об электричестве из воздуха, давайте коснемся темы, актуальной для всего человечества – новые методы генерации энергии. Чем удивите в этой сфере?
Сергей Таскаев:
Мы с этого по большому счету и начали разговор. Термоэлектрики – это вещества, которые могут генерировать электроэнергию от остаточного тепла. Например, от ТЭЦ излишнее тепло просто выбрасывается в трубу. Но можно делать устройства по улавливанию энергии, которая уходит вместе с паром, превращать ее в электричество и использовать для освещения того же предприятия. Или собирать электричество и рассеянное тепло, которое есть у вас в доме; в машине из выхлопного тракта можно получать энергию и отправлять ее на зарядку аккумулятора, питание бортовых систем либо еще на что-то. Сделать это и позволяют термоэлектрики.
А вторые материалы, которые мы также исследовали с помощью ИИ, – это материалы с магнитокалорическим эффектом. С их помощью можно создавать тепловые насосы. Как кондиционер, например, но гораздо более дешевые в эксплуатации, чем те, что работают на обычной электроэнергии. Такие устройства уже продаются: наши партнеры из Дармштадтского технического университета создали эффективные магнитные холодильники, которые потребляют очень мало электрической энергии и обладают высоким коэффициентом полезного действия.
Но эти материалы, помимо прочего, могут использоваться и для лечения онкологических заболеваний.
РИА «Новый День»: Каким образом?
Сергей Таскаев:
Определенный магнитный сплав измельчается в очень тонкий порошок, его подсаживают на специальные молекулы, у которых есть свойство концентрироваться в опухолях. И пациента, принявшего этот медицинский препарат, нужно просто поместить в камеру магнитно-резонансного томографа. МРТ создает магнитные поля величиной примерно 1-3 тесла, порошок в этих условиях сильно разогревается, и этого хватает, чтобы опухоль, грубо говоря, сварилась сама в себе и перестала существовать как живой организм. После этого свернувшийся белок выводится выделительной системой человека. Заболевание исчезает.
РИА «Новый День»: Это пока теория?
Сергей Таскаев:
Нет, практические испытания уже проводятся. К сожалению, в медицине нельзя быстро вводить новые изделия – нужны доклинические, а потом клинические исследования. Но я думаю, что это тоже не такое далекое будущее.
Отправляйте свои новости, фото и видео на наш мессенджер +7 (901) 454-34-42
© 2026, РИА «Новый День»
