VI сессия лектория ВНЦ РАН «Академическая среда» была посвящена биомедицине, геофизике и растениеводству

17 апреля 2024 года в образовательном центре «Вершина» состоялась шестая сессия Лектория ВНЦ РАН «Академическая среда» для учащихся 8-11 классов общеобразовательных школ РСО-А. Проект реализуется Владикавказским научным центром РАН совместно с Министерством образования и науки РСО-Алания.

На этот раз лекторами стали младший научный сотрудник Института биомедицинских исследований ВНЦ РАН Родион Вадимович Савельев , ведущий научный сотрудник отдела геофизики, инженерной сейсмологии и геоинформатики Геофизического института ВНЦ РАН, кандидат технических наук Дмитрий Андреевич Мельков , старший научный сотрудник отдела адаптивно-ландшафтного земледелия Северо-Кавказского научно-исследовательского института горного и предгорного сельского хозяйства ВНЦ РАН, кандидат сельскохозяйственных наук Виктория Витальевна Тедеева . Говорили об иммунитете, цифровых технологиях и полезном растении – сое.

Наш защитник – иммунитет

Младший научный сотрудник Института биомедицинских исследований ВНЦ РАН Родион Вадимович Савельев рассказал об иммунитете - главном защитнике нашего организма от болезней и инфекций. 

Основные тезисы лекции: 

Слово иммунитет происходит от латинского immunitas – освобождение, освобождение от болезни.  Луи Пастер вкладывал в это понятие более конкретный смысл – снижение вероятности развития инфекционного заболевания после повторного заражения, т.е. если человек уже болел, то он освобожден от вероятности повторно заболеть. 

Различают два вида иммунитета: врождённый и приобретённый (адаптивный).

Действие каждого элемента врожденного иммунитета направлено на удаление чужеродных и биологически опасных прообразов, то есть патогенов.

Адаптивный или приобретенный иммунитет тесно связан с врожденным, и во многом основывается на его проявлениях. Однако существенным отличием врождённого иммунитета от адаптивного является способ распознавания чужеродного тела в организме. В адаптивном иммунитете оно осуществляется при помощи молекул особого типа  (иммуноглобулинов). При этом распознаются не прообразы, а индивидуальные молекулы или небольшие группы сходных молекул. 

И как же реализуется иммунный ответ на чужеродные тела? Путем фагоцитоза – внутриклеточного киллинга (переваривания) – поглощения чужеродных частиц и их дальнейшей нейтрализации. Различают еще внеклеточный киллинг и контактный.   

Каждый человек обладает своим иммунным статусом, лабораторное исследование которого может многое рассказать о подверженности тому или иному заболеванию.

Наши иммунные клетки могут работать против нас самих. Это происходит при аутоиммунных заболеваниях, когда организм начинает поражать свои же собственные клетки. Несмотря на современные достижения медицины, данная область остается мало изученной.

В Институте биомедицинских исследований (ИБМИ) ВНЦ РАН изучают патогенез таких заболеваний, как аутоиммунный ревматоидный артрит и атеросклероз. В основе данных исследований лежат эксперименты на лабораторных животных и культурах стволовых клеток.

Также одним из приоритетных направлений деятельности института является поиск способов профилактики вышеуказанных заболеваний. Активно изучается применение природных ресурсов Республики Северная Осетия-Алания: минеральные воды и фитокомпозиции - с целью коррекции иммуновоспалительных патологий.

С презентацией лекции можно познакомиться здесь .
С видеозаписью лекции можно ознакомиться здесь .

Цифровые технологии в науках о Земле

Какие опасности таит в себе Земля? Зачем изучать Землю? В лекции «Цифровые технологии в науках о Земле» ведущий научный сотрудник отдела геофизики, инженерной сейсмологии и геоинформатики Геофизического института ВНЦ РАН, кандидат технических наук Дмитрий Андреевич Мельков поделился информацией о растущей роли цифровых технологий в научных исследованиях.   

Основные тезисы лекции:  

Цифровые технологии - технологии сбора, хранения, обработки, поиска, передачи и представления данных в электронном виде. Лектор помог ребятам разобраться в различиях между цифровыми и аналоговыми устройствами, рассказал о преимуществах цифрового сигнала при передаче и обработке данных.  Также обсудили развитие систем навигации с использованием спутников и то как эти технологии позволяют изучать геодинамические процессы. Как работать с пространственными данными и временными рядами и какие программы для этого существуют.

Большое значение в геофизике имеют геоинформационные технологии. Почти всегда мы имеем дело с пространственными данными, которые должны быть описаны в определенной системе координат. Поэтому, чтобы работать с геофизическими данными, надо ещё и хорошо знать геодезию, картографию и геоинформационные системы. Раньше координаты определяли с помощью звезд, но как быть, например, днем, когда звезд не видно? Это и послужило развитию технологий спутниковых систем навигации, получивших широкое применение. Сейчас есть две основные системы ГЛОНАСС и GPS. Главное различие – это принцип разделения сигналов различных спутников: частотное разделение у ГЛОНАСС и кодовое разделение у GPS, хотя сейчас в система ГЛОНАСС дополнительно включает сигналы с кодовым разделением. На самом деле существуют и другие навигационные системы, например, европейская система Галилео, китайская Бэйдоу. Мы используем эти технологии чтобы исследовать медленные деформации земной поверхности, и, тем самым, оценивать напряжения, которые могут накапливаться земных недрах и в конце приводить к землетрясениям. Для этого был создан Владикавказский прогнозный геодезический полигон.

Как же ещё мы можем делать прогнозы? Геофизика имеет дело не только с анализом пространственных данных, но и временных рядов. Очень заманчивым является осуществление краткосрочного прогноза землетрясения, чтобы не только ответить на вопрос, где будет землетрясение, но и когда оно произойдет, причем с точностью до нескольких часов – задача, которая до сих пор не решена. Но мы верим, что можно найти решение, если иметь больше данных мониторинга различных параметров и применять современные методы. И, возможно, вам удастся выполнить эту благородную миссию! Для этого мы развиваем систему мониторинга на территории Северной Осетии – Кармадонский параметрический полигон, не только фиксируя сейсмические колебания, но и объемную активность радона. 

В целом, изучение Земли играет ключевую роль в понимании механизмов функционирования нашей планеты, способствует решению глобальных проблем человечества. 

- Теперь давайте перейдем ко второй части нашего вопроса - цифровые технологии и как они нам могут помочь исследовать природные процессы? Вы знаете, что наше телевидение полностью перешло на цифровой формат вещания. Какое качество изображения было раньше? – Постоянные помехи, то исчезал звук, то изображение. Сейчас по сути все устройства, которые нас окружают, являются цифровыми. В чем же преимущества цифровых данных? На всех этапах работы с данными мы имееем несомненные преимущества: помехоустойчивость и объем передаваемой информации, хранение больших объемов данных и быстрый к ним доступ и широкие возможности преобразования данных, – объясняет вопрос Дмитрий Андреевич Мельков. – А цифровые технологии это и есть современный инструмент. который позволяет собирать, анализировать и визуализировать данные. При этом работа с данными это отдельная наука, освоив которую можно успешно работать в различных отраслях.  Так с чего же начать? Следует понимать, что ваш ключевой навык в современном мире – это уметь осваивать новое. Если раньше я бы ответил, что самой подходящей программой для научных расчетов является Матлаб, то сейчас более эффективным и быстрее обновляющимся аналогом Матлаба является Python со множеством библиотек, таких как scipy, numpy, matplotlib, pandas, sklearn,а для работы с проcтранственными данными программа QGIS, а для визуализации – Paraview. 

Современные технологии работы с данными являются и большим соблазном быстро получать результаты, но их надо и верно интерпретировать. Самая большая опасность применять инструменты, не зная, как они устроены. Поэтому в том, что сейчас называется наука о данных, или более узкое направление машинное обучение, невозможны без знания математических основ, а анализ и интерпретация результатов – без знания физики. И, конечно, надо хорошо разбираться в структуре данных, в том, как они, будучи дискретными являются только моделью реального мира, и как их верно организовать, как данные «зашифрованы» на цифровом носителе и как их верно считывать, т.е. надо быть ещё и своего рода «хакером». 

И, конечно же, всегда интересно при изучении работать с реальными данными. Есть такое понятие как «озеро данных», мы формируем и наполняем хранилище данных Кармадонского параметрического полигона, получая нужную нам информацию, однако в этом массиве содержится намного больше информации, которую можно извлекать с помощью различных современных алгоритмов и проверять самые невероятные гипотезы. И мы всегда будем рады видеть вас в нашей лаборатории анализа геофизических данных, машинного обучения и мультифизического моделирования.

С видеозаписью лекции можно ознакомиться здесь .

Соя – богатырская культура

Старший научный сотрудник отдела адаптивно-ландшафтного земледелия Северо-Кавказского научно-исследовательского института горного и предгорного сельского хозяйства ВНЦ РАН, кандидат сельскохозяйственных наук Виктория Витальевна Тедеева рассказала об очень полезном для человека растении, «близком родственнике» фасоли и гороха – сое. 

А вы знали, что соя не только питательный пищевой продукт, но еще и сырье для мыловаренной, лакокрасочной, текстильной, химической и других отраслей промышленности?  Если нет, то этот доклад для вас.

Основные тезисы лекции:

Соя - одна из самых востребованных и популярных в мире сельскохозяйственных культур. Соя зернобобовая, масличная культура, «близкий родственник» хорошо известных нам фасоли и гороха. Состав сои - это 37-40% белки, 19-22 % - масла, 20-30% -экстрактивные вещества (пектины, декстрины, ферменты, сахароза, органические кислоты). По качеству белка соя значительно превосходит многие другие растения, в том числе масличные и зерновые. Соевый белок хорошо усваивается организмом и по биологической ценности приближается к белкам животного происхождения. Разнообразный химический состав семян сои позволяет использовать их для пищевых, кормовых и технических целей.

Из сои готовят молоко, масло, маргарин, сыр, муку, колбасные, кондитерские изделия и много других продуктов. Давайте рассмотрим все плюсы и минусы сои. 

ПЛЮСЫ:   
- В сое много белка, но мало жира. Это по-настоящему здоровый продукт.
- Соевое молоко усваивается организмом легче, поэтому его советуют взрослым и детям с проблемами пищеварения или непереносимостью лактозы.
- Соя отличный источник клетчатки, необходимой людям с проблемами желудка.
- Соя сильный аллерген, поэтому людям, склонным к аллергии, следует соблюдать особую осторожность.
- Самый популярный продукт из сои - соевый соус.
- Соя является важным компонентом в производстве сбалансированных кормов для домашних животных и сельскохозяйственного скота.
- Тофу делают из сгущенного соевого молока. Тофу настолько питателен, что по некоторым свойствам может заменить мясо, рыбу и даже молочные продукты. 

МИНУСЫ: 
- Соя чаще всех остальных растений подвергается генетическим модификациям, призванным улучшить её свойства.

Широко используется соя для технических целей - в мыловаренной, лакокрасочной, текстильной, химической и других отраслях промышленности. Из нее изготавливают пластмассу, клеенку, линолеум, смазочные масла и многие другие товары.

Соя не только отличный продукт питания и омоложения, но и замечательное натуральное сырье для производства современных тканей. Соевое волокно лучше всех сохраняет тепло, антибактериальное и очень быстро сохнет. К тому же экологи могут быть спокойны: соевые плантации легко возобновляются, а сами ткани поддаются биоразлажению. А на ощупь – чистый щелк!

В СКНИИГПСХ ВНЦ РАН проводятся опыты по возделыванию перспективных, разных по скороспелости сортов сои и разработке научных основ повышения продуктивности и качества зерна различных сортов сои в зависимости от приёмов возделывания в условиях предгорной зоны РСО-Алания, в том числе:

• изучено влияние предшественников и агроэкологических условий зон возделывания на урожайность и качество зерна новых перспективных сортов; 
• определено действие различных доз минеральных удобрений, биопрепаратов, гербицидов на формирование урожая и качество зерна перспективных сортов сои;
• выявлено влияние сроков, способов и норм высева на урожайность и
качество зерна перспективных сортов сои в зависимости от почвенно-климатических условий зоны возделывания;
• определена динамика пищевого режима почвы в зависимости от изучаемых факторов, а также диапазон колебаний валовых и подвижных форм макро - и микроэлементов (динамичность процесса в пространстве и во времени) в зависимости от изучаемых факторов;
• изучено влияние различных гербицидов (основных страховых), а также их баковых смесей на засорённость посевов различных сортов сои, рост, развитие, урожайность, элементы структуры урожая, качество урожая и матрикальную разнокачественность семян:
• определена экономическая эффективность приема возделывания различных сортов сои в условиях предгорной зоны РСО-Алания.

Объектом исследований являлись 7 сортов сои, разных по скороспелости - Иристон, местной селекции «Ир Агро», сорта Вита, Иней, Славия, Лира, Вилана, Ирбис – селекции «ВНИИМК».

С презентацией лекции можно познакомиться здесь .
С видеозаписью лекции можно ознакомиться здесь .

Следующая, седьмая сессия Лектория «Академическая среда» состоится 15 мая в 15:00 и будет посвящена основным направлениям селекции растений, методам геофизических исследований в науках о Земле и применению в практической медицине клеток и их продуктов. 

Регистрация на проект «Академическая среда» по ссылке  https://clck.ru/38bXKw .
Видеозапись предыдущих лекций можно посмотреть здесь.