№31 (4262)
октябрь 2008

ДНК-технологии в криминалистике


Двенадцатого октября в 1-ом учебном корпусе МГУ прошла лекция-презентация «ДНК-технологии в криминалистике» профессора И.О. Перепечиной. У каждого человека ДНК уникальна, поэтому по ней можно опознать конкретную личность, что имеет большое значение, например, в криминалистике. И.О. Перепечина рассказала о трех этапах исследования ДНК. Первый — лабораторный, который включает в себя выделение ДНК, ПЦР (полимеразная цепная реакция, с помощью которой амплифицируют фрагменты кислоты) и разделение фрагментов ДНК с их идентификацией. Второй, важнейший этап, — математическая обработка полученных данных. Третий — интерпретация результатов. Подробно профессор И.О. Перепечина остановилась на технологии выделения ДНК в криминалистике. Сначала для эксперта важно получить материал и проверить его (кровь это или краска, например). Затем определить, от кого этот материал (от человека или от животного). А потом — провести все этапы выделения ДНК из полученного материала при условии, что он биологический.

На сегодняшний день существуют высокотехнологичное лабораторное оборудование, что позволяет делать экспертный анализ более тонким, чем раньше. Выделяют и очищают ДНК методом спиртовой преципитации. Анализируя ДНК, можно установить, в частности, подверглась ли она деградации, что крайне важно для эксперта по судебной медицине. ПЦР — уникальная реакция, которая позволяет получить множество нужных фрагментов ДНК. Разделяют и идентифицируют ДНК несколькими методами, в том числе методом ручного электрофореза и методом чипов. Последний позволил ускорить процесс разделения ДНК, поскольку этим методом сразу несколько десятков пробирок загружают в прибор, и разделение происходит за 15–30 секунд. Профессор обратила внимание на важность этапа математической обработки результатов, так как от него зависит, правильные ли мы сделаем выводы. Относительно интерпретации результатов И.О. Перепечина заметила, что она не всегда может быть однозначной и во многих странах эксперты не дают категорических заключений. В настоящее время для вывода об идентичности двух ДНК проводят сравнение пятнадцати участков и сопоставляют их.

В криминалистике могут быть ошибки первого и второго рода. Ошибки первого рода связаны с недооценкой данных, и, как следствие, выпуском преступника из тюрьмы, например. Ошибки второго рода, более серьезные, связаны с переоценкой данных и наказанием невинного человека. Таким образом, эксперт балансирует между двумя рисками. Чтобы решение специалиста было удовлетворительным, по мнению И.О. Перепечиной, следует собрать межведомственную комиссию из юристов, врачей, криминалистов и других специалистов, которые выносили бы окончательный вердикт. Особое внимание профессор И.О. Перепечина уделила экспертизе установления родства. Подобные исследования проводят в гражданских и уголовных делах. Профессор рассказала о базах данных ДНК — регистрации. Оказывается, во многих странах создаются протоколы ДНК каждого человека. База данных Великобритании, например, содержит более 4 млн. лиц, подлежащих ДНК-регистрации. Во время процесса установления личностей людей в этой стране происходит более 650 совпадений с данными базы за неделю. В Америке более 54 тыс. преступлений раскрыто с помощью ДНК-базы данных. Так, в США реабилитировали Алана Ньютона, которого ошибочно посадили в тюрьму в 1984 году на 21 год. У нас такие базы находятся на стадии реализации, но их финансирование пока не ведется.

В заключение И.О. Перепечина рассказала о том, что по ДНК можно определять пол, цвет глаз, черты внешности, особенности психики человека. Исследования ДНК являются перспективным направлением науки.

Надежда Попова, наш корр.

Наблюдение небесных тел с помощью телескопа Фолкеса


Одним из интереснейших мероприятий III Фестиваля науки стало наблюдение небесных тел с помощью телескопа Фолкеса, установленного на Гавайских островах и управляемого через Интернет. Посетителям, пришедшим 11 октября в Государственный астрономический институт имени П.К. Штернберга, была предоставлена уникальная возможность наблюдения ночного неба в телескоп в режиме реального времени. Телескопов имеется два на выбор: один установлен на Гавайях, а другой в не менее далекой Австралии. Они позволяют вести наблюдение за объектами из обоих полушарий. Эти двухметровые современные оптические телескопы были построены в рамках проекта, спонсированного британским меценатом Диллом Фолкесом и предоставляющего школьникам из Британии и других стран мира возможность наблюдать за объектами Вселенной прямо на уроках астрономии.

Юным любителям астрономии из России в организации таких наблюдений помогает Британский совет, представитель которого посетил субботнее мероприятие. Наведением и управлением телескопа занималась команда школьников из Клуба любителей астрономии. После недолгой вводной лекции наступило время наблюдения с помощью гавайского телескопа, но, к общему сожалению, из-за технической неполадки работа на телескопе была невозможна. Однако у организаторов на этот случай была предусмотрена возможность наладить связь с австралийским телескопом. Пока проходила настройка связи, юным посетителям, пришедшим в большом числе, были розданы памятные сувениры с III Фестиваля науки.

Автралийский телескоп работал исправно, но неудача продолжала сопутствовать юным астрономам: в Австралии луна находилась в полной фазе, и большинство заранее отобранных объектов не было доступно для наблюдения. Телескоп способен выдавать результаты наблюдений в различных цветовых диапазонах, и для получения цветного изображения пришлось ждать около 10 минут. Все же долгие попытки найти хоть что-нибудь интересное на южном небе увенчались успехом: в конце встречи все присутствующие могли наблюдать звездное скопление, состоящее из миллионов звезд и напоминающее большое облако. Картина получилась действительно впечатляющая и, конечно, стоила усилий команды и терпения присутствующих.

Петр Федченков, наш корр.

Большой адронный коллайдер: структура, задачи, эксперименты


Большой адронный коллайдер: структура, задачи, экспВ рамках III Фестиваля науки в городе Москве 11 октября на центральной площадке фестиваля — в здании Фундаментальной библиотеки МГУ — состоялась лекция-презентация председателя международного объединения ученых стран-членов ОИЯИ по проекту на коллайдере в ЦЕРНе (Европейском центре ядерных исследований), директора Института ядерных исследований РАН, академика В.А. Матвеева «Большой адронный коллайдер и новая физика». Лекция прошла в Актовом зале Фундаментальной библиотеки и вызвала живой интерес слушателей. Она сопровождалась презентацией на большом экране на сцене Актового зала.

Лектора представил проректор МГУ А.Р. Хохлов. Начав со слов о том, что запуск Большого адронного коллайдера (БАКа) — это очень важное событие в научном мире, В.А. Матвеев подчеркнул, что этой лекцией он ставит задачу подробно рассказать об устройстве и работе БАКа, а также развеять опасения, которые вызывают у ряда людей проводящиеся на коллайдере эксперименты.

В.А. Матвеев пояснил значение слов в названии БАКа: адроны — ядерные частицы, коллайдер — комплекс ускорителей с пересекающимися встречными пучками частиц. Величина коллайдера отражена в слове «большой». БАК — уникальный проект по своему масштабу. Диаметр большого кольца коллайдера составляет 10 км. Глубина тоннеля ускорителя — от 50 до 175 метров (на различных участках). БАК — это один из самых быстрых треков на Земле: несколько тысяч миллиардов протонов пролетают в нем почти со скоростью света (для 27-километрового кольца коллайдера это составляет 11000 раз в секунду). Протоны удерживаются на территории БАКа сильными магнитными полями. БАК — это своеобразный сверхпроводящий диполь.

Как отметил В.А. Матвеев, более 40 стран объединены в этом научном проекте, в том числе и Россия. Все страны участвуют на равных правах. Из российских исследовательских учреждений в проекте заняты, например, Институт ядерной физики имени Курчатова и Центр ядерных исследований в г. Дубне. Поддержку российским участникам проекта оказывают Министерство образования и науки Российской Федерации, организация Роснаука и ряд других. Исходный рубеж проекта приходится на декабрь 1994 года, когда совет ЦЕРНа утвердил задачу строительства БАКа. Первый запуск коллайдера состоялся 10 сентября 2008 года. Пучок частиц был в обоих направлениях проведен по кольцу.

Большой адронный коллайдер состоит из следующих основных элементов: это ускоритель частиц, четыре основных экспериментальных установки с соответствующими детекторами: ATLAS, CMS, ALICE, LHCB и компьютерная инфраструктура. Лектор подробно рассказал о CMS, отметив, что этот один из самых больших и сложных детекторов, построенных когда-либо (в его создании участвовали 2310 авторов). Поток экспериментальных данных во время работы БАКа составляет около 700 МБ/с, поэтому на коллайдере установлена мощная система их обработки.

Одна из основных целей экспериментов на БАКе — исследование неизвестных характеристик и особенностей материи. Для того, чтобы заглянуть в глубь материи, по словам В.А. Матвеева, нужны частицы с максимально возможной энергией и импульсом. С помощью столкновения встречных пучков частиц можно добиться значительного увеличения энергии. В данном случае эффективная энергия достигает величины в 108 ГэВ (гигаэлектрон-вольт). БАК — одно из самых горячих мест в Галактике. При столкновении частиц в БАКе возникают огромные температуры. Столкновение частиц должно происходить «лоб в лоб» — именно такая формулировка присутствовала на одном из слайдов, отображенных на экране. Такое столкновение достигается благодаря искусству магнитофокусировки и высокой светимости в точке пересечения пучков. При столкновении встречных пучков протонов удается добиться величины в 108 событий в секунду (а для ядер еще больше).

Изучение материи тесно связано и даже пересекается с другой исследовательской задачей — проверкой краеугольных принципов «Стандартной модели» — физической системы, в которую включены как известные явления, связанные с элементарными частицами, так и малоизученные и гипотетические.

В настоящее время эксперименты на БАКе остановлены. Продолжение работ запланировано на апрель следующего года. В завершение лекции В.А. Матвеев отметил, что физики в рамках экспериментов на БАКе не делают чего-либо, не происходящего в природе. Лектор подчеркнул, что опасения относительно проводящихся на БАКе экспериментов беспочвенны.

Илья Родин, наш корр.

Суперкомпьютерный комплекс МГУ: новые задачи, новые возможности


Лекция В.В. Воеводина, члена-корреспондента РАН, заместителя директора НИВЦ (Научно-исследовательского вычислительного центра) МГУ, прочитанная в рамках III Фестиваля науки, была посвящена суперкомпьютерам, истории их развития, задачам параллельного программирования и, конечно, работе над подобными проектами в Московском университете.

Суперкомпьютер «Чебышев»


«Элита компьютерного мира» — так охарактеризовал В.В. Воеводин понятие суперкомпьютера, впрочем, неформально его часто определяют как «компьютер, всегда занимающий большой зал». Суперкомпьютеры находятся на вершине своеобразной пирамиды мира вычислительной техники. Современные машины могут иметь до 100 тысяч процессоров и выполнять 60 000 млрд. операций в секунду. История суперкомпьютеров в СССР началась именно в МГУ. Первая машина «Стрела» была построена в 1956 году легендарным конструктором и основателем советской школы конструкторов вычислительной техники С.А. Лебедевым. «Стрела» выполняла 2000 операций в секунду и занимала 300 кв. м. Отношение к технике было особым. На фотографии тех лет, продемонстрированной В.В. Воеводиным, чувствуется, что зал, в котором стояла машина, был наполнен атмосферой торжественности — на полу ковровые дорожки, корпус «Стрелы» отделан деревянными панелями.

Следующая машина «БЭСМ-6», построенная в 1968 г., уже выполняла 1 млн. операций в секунду и являлась на тот момент одной из самых быстродействующих в мире.

Ректор МГУ В.А. Садовничий и председатель Государственной Думы Федерального Собрания РФ Б.В. Грызлов во время церемонии открытия суперкомпьютера «Чебышев»


В 2008 г. на базе НИВЦ МГУ был построен современный суперкомпьютер «Чебышев», названный в честь великого русского математика. Он занимает всего 100 кв. м., весит 30 тонн и способен выполнять уже тысячи миллиардов операций в секунду.

Суперкомпьютеры решают огромное количество важных прикладных и фундаментальных задач. Одни из наиболее часто встречающихся — моделирование нефтяных резервуаров, проектирование жилищных застроек и новых материалов, проведение виртуальных краш-тестов в процессе конструирования автомобилей. В МГУ «Чебышев» занимается фундаментальной наукой. На нем, в частности, решается задача исследования магнитного поля Земли. Незаменимы суперкомпьютеры и в криптографии — науке о защите информации. Суперкомпьютер эффективно выполняет параллельные вычисления благодаря большому количеству самостоятельных микропроцессоров. Не каждую задачу удается, как выражаются компьютерщики, «распараллелить», часто приходится пересматривать алгоритм решения. Для этого были разработаны специальные языки и среды программирования. Таким образом, не каждую задачу можно решить на суперкомпьютере: сложность задачи должна соответствовать сложности системы. Самым большим суперкомпьютером, как это ни странно, является сеть Интернет, которая соединяет огромное количество вычислительных мощностей по всему миру. В будущем, возможно, удастся скоординировать усилия и использовать невостребованные мощности такой суперсистемы.

Люди даже не представляют, сколько различных задач решается на суперкомпьютерах. Их число и сложность постоянно растут, а значит, будущее за суперкомпьютерами и связанными с ними технологиями. Технологиями параллельного программирования активно занимаются в НИВЦ МГУ. Подробную информацию об этом можно узнать на веб-страничке центра www.parallel.ru.

Петр Федченков, наш корр.

Суперкомпьютерная разработка лекарств


Одиннадцатого октября в Научно-исследовательском вычислительном центре МГУ в рамках III Фестиваля науки состоялась лекция В.Б. Сулимова «Суперкомпьютерная разработка лекарств». Она была посвящена применению вычислительной мощности суперкомпьютеров для разработки лекарственных препаратов.

Задача разработки новых видов медикаментов, как стало ясно слушателям лекции, является одной из труднейших в современной медицине и фармакологии. Для ее успешного выполнения необходимо, по словам В.Б. Сулимова, «объединить усилия большинства естественных наук». Именно поэтому за нее и взялся Московский университет, объединяющий все те науки, без которых нельзя обойтись в этом процессе: физику, химию, биологию, механику и кибернетику.

Принцип работы различных лекарств весьма прост. За каждую болезнь отвечает определенный белок, находящийся в крови человека и позволяющий болезни беспрепятственно развиваться. Лекарства содержат органические молекулы или ингибиторы, которые, взаимодействуя с определенным типом белка, влияют на его активный центр и, как следствие, нейтрализуют белок и останавливают болезнь.

Процесс разработки лекарств, как рассказал В.Б. Сулимов, традиционно имеет несколько стадий: комбинаторный органический синтез и проверка различных химических соединений, доклинические испытания на животных, клинические испытания. Весь процесс обходится в среднем в 600 миллионов долларов и длится от 7 до 15 лет. Именно первая стадия является самой важной и требует больше всего времени: сотни тысяч соединений синтезируются и проверяются на взаимодействие с нужным белком, из них лишь несколько дойдет до финальной стадии, и одно лучшее, возможно, будет запущено в производство. Здесь-то как раз и появляется возможность использовать суперкомпьютеры. Вместо того чтобы синтезировать соединения «вживую», можно моделировать этот процесс на суперкомпьютерах.

Эта задача находится на стыке сразу нескольких наук. Решая ее, необходимо использовать немалый научный арсенал: теорию растворов, теорию межмолекулярного взаимодействия, методы нахождения минимума функции на сложных многомерных поверхностях и, конечно, технологии распределенных вычислений. Кроме того необходима высочайшая точность решения, а также определение токсичности получаемых виртуальных соединений. Можно с гордостью отметить, что, несмотря на сложность, эта задача была успешно решена в МГУ при содействии с ведущими научными центрами страны. Основным результатом деятельности явилось новое лекарство от тромбоза (опасного процесса образования тромбов у операционных больных), в сто раз более эффективное, чем единственный имеющийся аналог. Исследование было проведено совместно с Гематологическим научным центром РАМН и Институтом органической химии. Использовались вычислительные мощности суперкомпьютеров по всей стране, в частности новейшего суперкомпьютера «Чебышев». Интересно, что препарат был получен уже на двадцатой попытке синтеза благодаря использованию всего потенциала науки вместо обыкновенного процесса перебора. Таким образом, высокая наукоемкость процесса, безусловно, оправдывает себя и позволяет сэкономить не только время и деньги, но и оказать своевременную помощь многим больным. В.Б. Сулимов закончил лекцию, процитировав высказывание Френсиса Бэкона — «Каждое лекарство есть новшество, а кто не хочет применять новые средства, должен ждать новых бед». Петр Федченков, наш корр.

Юные дарования на Третьем фестивале науки


Одиннадцатого октября в 1-ом учебном корпусе Московского университета в рамках III Фестиваля науки прошли мероприятия Малой академии МГУ. На пленарном заседании выступили руководители Малой академии и ректор Московского университета, академик В.А. Садовничий. Виктор Антонович сообщил собравшимся о том, что на заседании присутствуют школьники из разных городов России: Москвы, Королева, Екатеринбурга, Уфы. Гостями Малой академии являются сироты из детских домов, для которых в МГУ будут организованы лекции, что позволит ребятам получить хорошую подготовку для поступления в высшие учебные заведения. В заключение своей речи В.А. Садовничий выразил надежду на то, что и в следующем году школьники из разных концов России встретятся друг с другом, чтобы обменяться приобретенными знаниями и рассказать товарищам о результатах своей научной деятельности. В.А. Садовничий пожелал ребятам дальнейших успехов и наградил творческие коллективы школ памятными грамотами.

Со словами приветствия выступил научный руководитель программы Малая академия МГУ доктор педагогических наук, профессор Ю.А. Самоненко. Он рассказал, что в Малой академии школьники занимаются творческой, научной работой с новым для них материалом. Профессор заметил, что для ученого необходимы пытливый ум и всестороннее образование. Университет помогает приобрести и то и другое, так что в стенах МГУ из школьников могут вырасти будущие ученые. Директор музея землеведения МГУ А.В. Смуров упомянул о важности знаний и широты кругозора. Он пожелал ребятам учиться в Малой академии не только науке, но и общению с окружающим миром.

Председатель Комиссии содействия семье и школе в воспитании детей и подростков ОПК МГУ М.С. Белоховская рассказала о том, что ребята из интерната будут слушать на секциях доклады остальных школьников, чтобы выбрать наиболее понравившуюся область и в дальнейшем ей заниматься.

Секций четыре: две — междисциплинарные, одна — по экологии и еще одна — по физике. Юные дарования выступали с отчетами исследований, которые они проводили в течение года под руководством своих учителей и сотрудников научных институтов.

Первый же доклад по исследованию содержания радиоактивного Сs 137 в пищевых продуктах поразил своей академичностью. Можно было подумать, что выступал кандидат наук, а не школьник: так хорошо он подготовил доклад, грамотно сделал презентацию и, главное, затронул очень серьезную проблему.

И другие выступающие также поразили глубиной своих знаний и масштабами проведенных исследований. Какие только темы научных работ не были представлены в тот день: «Магия химических реакций», «Методы биологической обратной связи для диагностики и коррекции стрессоустойчивости», «Определение ионов тяжелых металлов в водоемах САО Москвы», «Состояние второй экологической тропы природного заказника “Воробьевы Горы”» и даже «Горные породы в облицовке Главного здания МГУ на Воробьевых горах». Руководитель программы Малая академия МГУ Ю.А. Самоненко рассказал, что она начала работу год назад, собрав в своих рядах школьников с седьмого по одиннадцатый классы. В первое время ребята знакомились с работой факультетов МГУ (профиль Малой академии — естественнонаучный). Школьники выбирали заинтересовавшие их области, и потом научные руководители давали ребятам темы для исследований.

Юные умы год трудились над своими работами и презентовали их на III Фестивале наук. Нужно заметить, что у ребят это хорошо получилось! Хотелось бы также пожелать им дальнейших научных достижений и успехов.

Надежда Попова, наш корр.

Выставки в здании Фундаментальной библиотеки в рамках III Фестиваля науки


В рамках III Фестиваля науки в городе Москве на центральной площадке праздника — в здании Интеллектуального центра — Фундаментальной библиотеки МГУ — проходило множество разнообразных выставок, презентаций, игр, конкурсов. Они привлекли большое внимание посетителей.

Прежде всего, следует рассказать о выставке с Всероссийского фестиваля «Мобильные роботы» имени профессора Е.А. Девянина, которая разместилась в левом крыле Фундаментальной библиотеки на специально огороженной территории. По поверхности в виде шахматной доски по начерченной траектории двигался стол на колесиках, управляемый дистанционно. Иногда на площадку выходил человек с блоком управления и ходил по ней, а стол двигался в сторону этого блока.

Большой интерес посетителей фестиваля вызвали представления Театра занимательной науки, проходившие с музыкальным сопровождением. Среди этих представлений — «Его величество эксперимент». Зрители задолго до начала выступления занимали места на площадке перед сценой. Представления театра проходили в центральной части правого крыла Фундаментальной библиотеки.

Выставки Дворца творчества детей и юношества «Интеллект», объединенные под названием «Зазеркалье», заняли значительную часть правого крыла здания Фундаментальной библиотеки. Это был целый ряд интересных экспонатов, в работе которых посетители могли непосредственно поучаствовать. Например, сформировать с помощью пены и металлических обручей огромные мыльные пузыри или создать небольшие облака с помощью специального устройства — «Генератора облаков». Один из экспонатов представлял собой большой ящик, на всех стенках которого изнутри были установлены зеркала — своеобразный зеркальный куб. Желающие могли залезть внутрь ящика и полюбоваться на свои отражения. С зеркалами был связан еще один экспонат: параллелепипед со стенками одинакового цвета и с полом в виде шахматной доски. С внешних сторон параллелепипеда были установлены зеркала, так что создавалось впечатление, что на площадке есть лишь верхняя грань (стенка) этого ящика-параллелепипеда. В этой верхней стенке было отверстие. Многие посетители залезали в ящик, просовывали голову в отверстие – и со стороны это выглядело так, как будто есть лишь голова без туловища.

К серии экспонатов «Зазеркалье» также относился аттракцион «Измените свою внешность (искривляющееся зеркало)». При нажатии на соответствующие кнопки это зеркало искривлялось так, чтобы отражение выглядело вытянутым или сжатым в различных направлениях. Кроме того, среди экспонатов «Зазеркалья» были крутящийся диск, на котором вращались различные предметы, «Калейдоскопическая сфера» и другие.

В Фундаментальной библиотеке МГУ проходило множество других выставок и презентаций, которые также вызвали большой интерес посетителей III Фестиваля науки.

Илья Родин, наш корр.

Первая полоса

Эхо фестиваля

Инновационный университет

Вести МГУ

На пользу науке

Мнение специалиста

Мир вокруг нас

Новости Москвы

Наш календарь

На книжную полку

КиноТеатр

Объявление

На главную страницу