Прикладная математика в команде Билла Гейтса, биополимеры в медицине, нанопорошок в космонавтике и другие достижения, ради которых молодые и красивые женщины занимаются наукой

Сто лет назад Мария Склодовская-Кюри получила свою вторую Нобелевскую премию — как химик. За восемь лет до этого, в 1903 году, она получила премию по физике и стала первым представителем прекрасного пола среди нобелевских лауреатов. Премия присуждается с 1901 года, и за всю историю ее удостоились всего 43 женщины (считая премии мира).

Исследования Института статистики ЮНЕСКО подтверждают, что в науке доминируют мужчины: женщины составляют лишь четверть международного научного сообщества. Среди университетских профессоров их около 10%, а среди членов академий наук — менее 5%. В России ситуация не лучше. «Много ли вы знаете женщин-деканов и заведующих кафедрами? А директоров научных институтов? Их единицы. Посмотрите, как мало у нас женщин-академиков и членов-корреспондентов РАН — в процентном отношении меньше, чем в консервативной академии наук Японии», — говорит Ирина Дежина, доктор экономических наук, заведующая сектором экономики науки и инновационных процессов Института мировой экономики и международных отношений РАН.

Как и в бизнесе, в науке женщины сталкиваются со «стеклянным потолком» — не обозначенными формально барьерами, которые препятствуют карьерному росту, оставляя женщин на уровне исполнителей. Да и в обществе поглощенность исследовательской работой часто рассматривают как компенсацию неудач в личной жизни, тогда как к преуспевающим ученым мужского пола относятся с уважением. «У нас сильны гендерные стереотипы», — отмечает Дежина. И тут же добавляет, что успех в науке зависит не от пола, а от личностных качеств.

С этим согласен и руководитель Кластера биологических и медицинских технологий Инновационного центра «Сколково» Игорь Горянин: «В развитых странах женщины руководят научными институтами, лабораториями. В России же процент женщин на руководящих должностях очень мал. И я думаю, что причина кроется в культуре самого общества, которую, безусловно, надо менять».

Ученые, опровергающие все стереотипы, есть. Ради чего молодые и красивые женщины занимаются наукой?

Глобальные проблемы

В прошлом году, выступая в Массачусетском технологическом университете (MIT), основатель Microsoft Билл Гейтс начал свою лекцию с того, что в его команде тоже есть выпускница этого вуза: «Такие люди, как она, восхищают меня. Они могли бы заниматься бизнесом и зарабатывать огромные состояния, но выбирают науку и в результате делают нечто очень значительное и полезное для человечества». Билл Гейтс говорил о девушке из России, 26-летней Кариме Нигматулиной. Сегодня она — один из ключевых сотрудников в компании Intellectual Ventures, руководит проектом, который финансирует Гейтс.

Карима родилась в Москве, в профессорской семье. Ее папа — академик, известный ученый в области механики многофазных сред, мама — кандидат технических наук. Еще в детстве Карима решила, что станет физиком или математиком. «Иногда говорят, что математики — люди абстрактные, летают в облаках и ничего полезного не делают. А мне всегда казалось, что математика — это инструмент, который можно применить для решения глобальных задач», — говорит Нигматулина.

Когда Карима училась в третьем классе, ее отцу предложили вести научный проект совместно с американскими коллегами. И семья на время переехала в США. Там Карима поступила в школу Albany Academy for Girls, престижное учебное заведение для девочек. Параллельно она экстерном училась в российской гимназии, куда приезжала каждое лето сдавать экзамены. В старших классах, делая первые шаги в осуществлении детской мечты, Карима разработала научный проект по физике, который был признан лучшим на олимпиаде штата Нью-Йорк. Затем поехала со своей работой на международную олимпиаду Intel International Science and Engineering Fair в Сан-Хосе (Калифорния), где вошла в четверку победителей. Эти достижения, а также золотая медаль, полученная по окончании Albany Academy, позволили Кариме поступить на бюджетной основе в Принстонский университет. Она окончила его за три года вместо положенных четырех. После Принстона — аспирантура MIT, где Карима окончательно определилась с областью дальнейших научных исследований и защитила докторскую по прикладной математике. В качестве темы для диссертации она выбрала математическое моделирование распространения инфекционных заболеваний, так как всегда хотела делать что-то полезное для людей, а не просто доказывать теоремы. «Каждый год в мире от гриппа погибает полмиллиона человек, а от туберкулеза, СПИДа, малярии — по полтора миллиона. Это же шокирующие цифры! — говорит Нигматулина. — Способы борьбы с этими заболеваниями есть. Своей работой я могу изменить к лучшему жизнь миллионов людей, и это меня по-настоящему вдохновляет». Когда Карима работала над диссертацией, ей пришлось вникать в проблемы медицины, биологии, иммунологии, разрабатывать рекомендации по оптимизации процессов распространения болезней и их влияния на стабильность и экономику страны.

Параллельно Карима успела поработать в консалтинговой фирме в Бостоне, в российской инвестиционной компании, в Лос-Аламосовской национальной лаборатории, разрабатывала видеолекции для MIT Blossoms и преподавала в MIT. После аспирантуры MIT Кариму пригласили в Intellectual Ventures. Основная деятельность этой компании включала в себя покупку и лицензирование патентов. Но по инициативе гендиректора Натана Мирвольда, экс-директора по технологиям Microsoft, при ней была создана собственная научная лаборатория для разработки патентов по множеству направлений, включая медицину и ядерные технологии. На проект, связанный с инфекционными заболеваниями, искали человека с компетенциями математика, биолога, иммунолога, программиста, знающего несколько иностранных языков. Нигматулина соответствовала всем требованиям.

…Лето 2011 года. Штат Вашингтон, город Белвью близ Сиэтла. Давние друзья и партнеры Натан Мирвольд и Билл Гейтс слушают доклад Нигматулиной о проделанной за последние два месяца работе. Она руководит группой, которая занимается моделированием распространения инфекционных заболеваний. Два года назад, когда Карима пришла в Intellectual Ventures, в группе было всего два человека. А сегодня в ее команде работают почти полсотни специалистов разного профиля, это самый крупный проект лаборатории Intellectual Ventures. Билл Гейтс финансирует его напрямую.

Цель работы группы Нигматулиной — разработка стратегий для ликвидации полиомиелита и малярии, а также предотвращение распространения СПИДа и туберкулеза. Ученые добиваются этого, используя статистические методы, теорию графов, разрабатывая детерминированные и стохастические вычислительные модели и симуляции. Вычисление созданных компьютерных кодов ведется на сверхскоростных компьютерах с тысячами процессоров. Задав множество переменных, программное обеспечение группы Нигматулиной позволяет спрогнозировать сценарии развития заболевания, смоделировать очаги его возникновения, способы ликвидации. Программа даже позволяет предугадать, какие способы диагностики, лечения и вакцинации окажутся лучшими для ликвидации заболевания. «Это сенсационная разработка, которая в скором времени полностью изменит мир эпидемиологии», — заявляет Натан Мирвольд. Разработки уже начали внедрять в ВОЗ и в научных центрах по всему миру.

Нигматулина вовлечена и в работу над проектом в области энергетики с акцентом на ядерных технологиях. В дочерней компании Intellectual Ventures — TerraPower — ученые создают реактор нового поколения на быстрых нейтронах, который должен быть безопаснее и экономичнее предыдущих, поскольку использует в качестве топлива обедненный, а не обогащенный уран. Разработчики реактора заинтересованы в сотрудничестве с российскими учеными. В Terra Power за это направление отвечает Карима, будучи директором межкорпоративных отношений с Россией. В марте 2011 года при ее участии был подписан меморандум о научном сотрудничестве и совместных разработках с ГК «Росатом».

Построив впечатляющую карьеру в Америке, Карима не исключает возможности вернуться в Россию. Перспектива начинать здесь научную карьеру с нуля ее не пугает. «Не могу сказать, что мне всегда было легко. Были очень тяжелые моменты, когда мне говорили, что я не справлюсь, что наука — «неженское» дело, — признается Карима. — Помню, как при поступлении в университет один профессор сказал, что я не смогу учиться в математическом вузе, поскольку я девушка. Я пыталась доказать ему обратное, но он не хотел меня слушать. Этот случай помог мне стать сильнее. Я доказала, что если есть желание, страсть, любовь к науке, то все получится».

Создание нового

Ранее утро, красноярский Академгородок. Составив семейный график на день, Екатерина Шишацкая, ведущий научный сотрудник Института биофизики СО РАН, приступает к любимому делу. Первую половину дня она обычно посвящает практическим исследованиям, сдвигая на вторую совещания и организационную работу на кафедре медицинской биологии Сибирского федерального университета, которую она же и возглавляет. Времени на отдых практически не остается. «Бывает, я могу в какое-нибудь неожиданное окно вставить внеплановый поход в кино, например. Билеты удобно бронировать по телефону», — говорит Шишацкая. Жить в таком темпе она привыкла. В 29 лет защитила кандидатскую диссертацию, в 35 — докторскую. Все не так сложно, если правильно расставить приоритеты, уверяет Екатерина.

Решив стать медиком еще в детстве, Шишацкая выбрала одно из самых перспективных направлений в современной науке — тканевую инженерию. «Я запомнила, как мой папа говорил — врач работает для прокурора. То есть в лечении мы не имеем права отступить от существующих норм. Когда я немного освоилась в профессии, то поняла, что меня часто такая ситуация не устраивает», — говорит Екатерина. Окончив Красноярский медуниверситет, Шишацкая твердо осознала, что не хочет всю жизнь заниматься тем, что четко расписали до нее другие, а хочет создавать что-то новое. Благодаря маме-биотехнологу Екатерина знала, что в медицине зарождается новое направление — тканевая инженерия. Используя различные материалы в качестве каркаса, можно добиться восстановления поврежденных тканей. В числе самых перспективных материалов в этой области — биополимеры.

Технологии получения биополимеров бактериального происхождения разрабатывают во всем мире. Процесс сложный и дорогостоящий, но для медицины цена не имеет значения, важен результат. При многих тяжелых заболеваниях для спасения жизни пациента нужна трансплантация донорских органов и тканей. Но трансплантаты дефицитны, существует проблема их отторжения. Поэтому создание биоискусственных органов и тканей так востребовано. Принцип работы тканоинженерных конструкций легче всего представить на примере заживления костной ткани. Если сломать руку или палец и вовремя наложить гипс, линия перелома срастется. При более серьезном переломе между поврежденными участками кости образуется зазор, вероятны осложнения. Чем больше дефект, тем меньше вероятность сращения. Трехмерная полимерная конструкция, дополнительно несущая клетки и помещенная в зону дефекта, обеспечит рост кости, как по «матрице».

Екатерина Шишацкая — сотрудник группы красноярских ученых, которые ведут исследования полимеров на базе Института биофизики СО РАН и Сибирского федерального университета. Именно этой группе впервые в мире удалось получить полимер, полностью совместимый с тканями и кровью, который, выполнив свою функцию, рассасывается без каких-либо последствий для организма. «Мы занимаемся полимерами, которые синтезируют живые микроорганизмы. Продукт их метаболизма — гидроксимасляная кислота — является компонентом тканей человека и млекопитающих», — рассказывает Шишацкая. Новый полимер назвали «Биопластотан». Возможностей его применения масса — от хирургических шовных нитей до объемных изделий для восстановления сосудов, сердца, костей и нервов.

В мировом научном сообществе о красноярских ученых заговорили после международного симпозиума по биополимерам, проходившего в 2002 году в Германии. «Мы приехали туда с постерами, иллюстрирующими результаты по синтезу, составу и биомедицинским исследованиям наших полимеров. Я тогда плохо говорила по-английски, но, по отзывам иностранных коллег, объясняла результаты исследований весьма доходчиво», — вспоминает Екатерина. Оргкомитет симпозиума попросил Шишацкую подготовить статью для спецвыпуска журнала Biochemical Engineering. На эту статью ученые ссылаются до сих пор, так как в ней предметно доказано, что можно достигнуть биосовместимости полимеров этого класса (ранее это был спорный вопрос), а также описаны основные механизмы реакции организма на имплантацию материала. «Шишацкая — ваше национальное сокровище. Она настоящий лидер: сильная, энергичная и очень целеустремленная», — говорит один из самых авторитетных ученых в области биополимеров, профессор Массачусетского технологического университета Энтони Сински.

Сегодня, после сложных лабораторных исследований, длившихся почти 10 лет, и многочисленных опытов на животных, красноярские ученые вышли на этап клинических испытаний. Пока в ограниченном масштабе: сотне пациентов с грыжами были установлены полимерные сетчатые эндопротезы. Результатом ученые довольны — если сравнивать с традиционными изделиями, которые применяются в хирургии, осложнений гораздо меньше. Как только закончатся клинические испытания, биополимер можно будет запускать в широкое производство. «Женщина по своей природе направлена на созидательную работу, — говорит Екатерина. — В науке, особенно в медицине, ей всегда надо добиваться положительного результата. И она не успокоится, пока его не получит».

Научное любопытство

Елизавета Симоненко в защитных очках внимательно изучает пробирку с гелеобразным веществом, похожим на желатин, направив на нее лазерную указку. Если присмотреться, можно увидеть, как под воздействием лазерного луча в субстанции появляется световой луч — конус Тиндаля. Появление такого конуса означает, что в пробирке коллоидная система, то есть за ночь в ней образовались ультрадисперсные частицы. Эксперимент удался. Образец можно отправлять на сушку в вакуумный сушильный шкаф, а затем — на синтез целевого нанопорошка.

Симоненко уже 10 лет занимается синтезом тугоплавких соединений в наноразмерном состоянии. Ее научная группа (в современной науке, особенно в технических областях, результат всегда является суммой усилий многих специалистов, а не одиночки) трудится над созданием так называемой компонентной базы. На основе полученных в лаборатории веществ ученые создают новые материалы и защитные покрытия, выдерживающие высокие температуры. Сферы применения — машиностроение, авиация, космонавтика, металлургия, энергетика, химическая промышленность.

Елизавета Симоненко выросла в селе Баррикада в Омской области. Любовь к химии появилась еще в школе. Лабораторные работы захватывали: «Я могла, как волшебник, перемешивать в колбах вещества, менять их свойства, манипулировать материей. Романтика!» В то время, когда никто из одноклассников даже и не задумывался о карьере ученого, она поступила в Московскую государственную академию тонкой химической технологии им. М. В. Ломоносова. В «лихие девяностые» многие знакомые воспринимали ее выбор как авантюру. «Зачем тебе наука?!» — недоумевали сельчане. Но Симоненко ни разу не пожалела, что выбрала такой путь: «Я оказалась там, где и должна была оказаться».

Ей повезло, и уже на первом курсе академии Елизавета нашла наставника — доктора химических наук Владимира Севастьянова, в сферу интересов которого входил синтез новых материалов. Благодаря своему увлеченному прикладной наукой преподавателю девушка быстро уяснила смысл работы ученого. «С одной стороны, мы удовлетворяем собственное научное любопытство, а с другой — хотим, чтобы знания имели практический выход и были полезны людям», — говорит Симоненко.

Окончив академию и защитив кандидатскую диссертацию, Елизавета сосредоточилась на работе по модифицированию свойств высокотемпературных материалов. Совместно с коллегами из Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов (ВИАМ) Денисом Гращенковым и Натальей Уваровой, она разработала принципиально новую, не имеющую аналогов в мире технологию безволоконного керамического композиционного материала для авиационных и ракетных двигателей, а также для корпусов сверхзвуковых самолетов. «В порах материала из карбида кремния мы синтезировали нанокристаллический карбид кремния, который позволяет улучшить свойства композита в целом», — как можно доходчивее старается объяснить суть своей работы Симоненко.

Керамические композиты нового поколения, разработанные российскими учеными, превосходят зарубежные аналоги по рабочим температурам (могут работать при температуре до 2000 градусов по Цельсию за счет многоуровневых систем защиты от окисления) и теплостойкости. Кроме того, материал обладает способностью восстановления исходных физико-механических характеристик при микродефектах. И помогает снизить массу изделия в 1,5–2 раза. Экономический эффект дает и снижение материалоемкости. Год назад за эту разработку коллектив получил президентскую премию в области науки и инноваций.

Сегодня у Симоненко больше сотни публикаций в авторитетных научных журналах, как российских, так и зарубежных, восемь зарегистрированных патентов, два из которых уже вошли в сборник «100 лучших изобретений России». Но она не собирается останавливаться на достигнутом.

Первая половина дня у Симоненко, как и остальных научных сотрудников Института общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН, расписана по минутам: с утра — совещание с руководителем научной группы и аспирантами, обсуждение результатов работы и намеченных планов. С двенадцати до трех — встречи с коллегами из других научных и технологических организаций. К четырем приходят с занятий студенты, надо и им уделить время: выслушать, подсказать, дать новые задания.

Помимо научной работы днем надо успеть разобрать бумаги (договора, акты, рецензии), оплатить счета за необходимые материалы и оборудование. На все это накладывается преподавательская работа в Московском государственном университете тонких химических технологий: проведение лабораторных работ, чтение лекций, подготовка к занятиям. «Монографию никак не напишу, видимо, придется ждать докторской диссертации», — сокрушается Елизавета.

В ее научной лаборатории на пятом этаже Института общей и неорганической химии свет горит допоздна. Вечером, после дневной суеты, когда никто уже не сможет отвлечь, наступает любимое время, когда можно целиком и полностью посвятить себя науке. Например, исследовать с помощью микроскопа структуру защитного высокотемпературного покрытия, нанесенного на образец композиционного материала, и проверить его на наличие дефектов. «Мне повезло попасть в команду энтузиастов. И мысли не возникает, что мы работаем впустую», — говорит Симоненко.

[processed]

Почему молодые женщины выбирают карьеру ученого