Фото: https://srf-skif.ru/
В Новосибирске состоялась пресс-конференция о профессиональной подготовке кадров для Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ»). Эксперты рассказали об актуальной потребности в высококвалифицированных кадрах и основных направлениях обучения специалистов для научных исследований и технического обеспечения эксплуатации станций
Один из дюжины
Год назад ведущие вузы страны объединились в консорциум, призванный обеспечить подготовку кадров для работы на СКИФе: от специалистов, обслуживающих комплекс, до исследователей и организаторов, непосредственно использующих возможности синхротронного излучения, — рассказывает исполнительный директор Межвузовского консорциума по взаимодействию с ЦКП «СКИФ» Ольга Колесова. — 2025 год близится к завершению, и уже в скором времени СКИФ вступит в фазу активной эксплуатации. Сегодня мы рады сообщить о знаменательном событии: в бустерном синхротроне СКИФа пучок частиц успешно разогнан до необходимой энергии. Это означает, что проект вышел на финишную прямую. Соглашение о создании консорциума было подписано в августе 2024 года на площадке Технопрома. Изначально в его состав вошли 24 организации, в том числе ведущие университеты Российской Федерации, представляющие различные регионы: Москву, Санкт-Петербург, Ростов-на-Дону, Уфу и другие города. С момента подписания соглашения консорциум расширился, приняв в свои ряды еще три университета.
Наша задача видится не только в подготовке квалифицированных кадров, что является приоритетом для университетов, но и в повышении престижа естественно-научных дисциплин. Особое внимание уделяется популяризации науки среди школьников, для чего разрабатываются специальные образовательные программы. В рамках презентации программы дополнительного образования для учителей физики, химии и биологии, прошедшей недавно в Новосибирске, были представлены весьма интересные данные. Подчеркну, что это первая в России программа подобного рода, в разработке и реализации которой приняли участие многие из присутствующих здесь коллег.
Представитель СпбГУ привёл любопытную статистику, согласно которой для того, чтобы один школьник, увлеченный наукой, в будущем стал исследователем, использующим синхротронное излучение на СКИФе, необходимо провести работу как минимум с двенадцатью учащимися. Только в этом случае произойдет отсев на всех уровнях: от этапа выбора абитуриентами направления обучения до момента, когда молодые специалисты определятся с областью профессиональной деятельности. Именно поэтому в состав консорциума входят педагогические университеты, передовые школы-лицеи и химико-технологический колледж.
Что касается обучения студентов, то здесь ключевую роль играет сотрудничество, результатом которого становится создание совместных магистерских программ, позволяющих объединять компетенции различных вузов. Например, если НГТУ обладает опытом в области синхротронных исследований, а СПбГУ – в области нейтронных, то подобная синергия приводит к появлению уникальных образовательных продуктов. И, конечно, объединяющим фактором для всех участников консорциума является СКИФ.
Задачи подобного уровня решаются впервые
В первую очередь необходимо отметить, что задачи подобного масштаба решаются в стране, вероятно, впервые, — говорит заведующий Научно-исследовательской лабораторией физико-химических технологий и функциональных материалов работе Новосибирского государственного технического университета Иван Батаев. — Разумеется, существуют установки класса «мега-сайенс» и другие уникальные, крупные исследовательские комплексы. Однако, системное создание установок такого характера и комплексное решение кадровых вопросов в последние десятилетия, пожалуй, не осуществлялось. На многих действующих установках проблемы решались по мере их возникновения. В случае со SKIF мы начали работу над кадровым обеспечением заблаговременно, осознавая возможный дефицит пользователей для загрузки установки. Это является одной из приоритетных задач.
Новосибирский государственный технический университет (НГТУ) решает задачи подготовки обслуживающего персонала для СКИФ, включая инженерные кадры, физиков, специалистов в области электроники, программистов и другие специальности. Кроме того, университет занимается формированием пользовательского сообщества, о котором все чаще будут говорить по мере приближения ускорителя к проектным параметрам.
Ранее упоминалось соотношение в 12 школьников на одного специалиста. Для полной загрузки синхротрона при готовности всех станций потребуется, в идеале, несколько тысяч пользователей. По моей оценке, основанной на опыте, необходимо около 10 тысяч человек для создания значительного резерва и конкуренции за пучковое время, что обеспечит максимально эффективное использование государственных средств. СКИФ – это набор научных инструментов для исследования широкого спектра материалов, как органических, так и неорганических. Основными заказчиками являются ученые. По оптимистичной оценке, необходимо 10 тысяч ученых в различных организациях по всей стране. Для создания резерва и конкурса необходимо обеспечить превышение спроса над доступным временем, так называемый «овербукинг». Оценка в 10 тысяч пользователей может быть несколько завышена, но к этому необходимо стремиться.
В университете реализуются магистерские программы, такие как «Материаловедение: синхротронные, нейтронные и электронные методы исследования материалов», к созданию которой я приложил определенные усилия. Мы ежегодно выпускаем специалистов по этой программе. Наши коллеги из Уфимского университета науки и технологий (УФИ) проявляют интерес и направляют своих студентов в рамках сетевых образовательных программ для освоения технологий исследования материалов с использованием синхротронного излучения. Планируется заключение совместных образовательных программ с Санкт-Петербургским государственным университетом, заинтересованным в получении студентами новых знаний о синхротронах.
На более базовом уровне мы ориентируемся на школьников. Завершена образовательная программа по повышению квалификации учителей естественных наук (физики и химии) из новосибирских школ. Учителя получили знания о различных методах, позволяющих донести до школьников важность подобных установок. Помимо этого, проводится множество научно-популярных лекций для школьников, чтобы через несколько лет сформировать необходимое количество потенциальных пользователей.
Подготовка пользовательского сообщества имеет первостепенное значение. Синхротроны во всем мире известны своими пользовательскими сообществами. В лекциях Яна Зубавичуса приводятся примеры десятков Нобелевских лауреатов, проводивших исследования на установках синхротронного излучения, получивших премии по физике, химии, биологии и медицине. Каждый источник синхротронного излучения гордится такими высококвалифицированными кадрами – элитой страны, которую необходимо воспитывать со школьной и университетской скамьи.
Задача не моментальная
— На данный момент мы ориентируемся на привлечение около 10 000 уникальных пользователей, — подтверждает Заведующий отделом синхротронных исследований для биологии и биомедицины ЦКП «СКИФ» Сергей Архипов. — Мы понимаем, что достижение такого масштабного сообщества – задача не моментальная. Первая очередь включает в себя семь станций, а всего запланировано около 30. Широкий спектр инструментов, который будет предоставлен, безусловно, оправдывает интерес столь значительного числа ученых и инженеров.
Опыт центров с историей показывает, что около 1 000 уникальных пользователей в год проводят эксперименты, что позволяет считать наши цели вполне достижимыми. Методы, реализуемые на синхротроне, во многом определяются запросами и потребностями пользовательского сообщества, которое может влиять на выбор исследовательских станций и применяемых методик.
Сам синхротрон представляет собой сложный комплекс, включающий линейный ускоритель, бустерный синхротрон и кольцо накопителя, за которым следуют исследовательские станции. Разнообразие исследовательских методов требует от специалистов глубоких знаний в своей узкой области. Именно поэтому мы ориентируемся на 10 000 пользователей, ведь количество доступных методов будет весьма значительным.
В отношении СКИФа, безусловно, потребуются инженеры для поддержания работоспособности установки и развития как методов, так и инструментальной базы. Программисты также будут крайне востребованы. Для иллюстрации прогресса можно вспомнить, что в 2000-е годы эксперимент на монокристальном рентгеновском дифрактометре занимал день или неделю. К 2010 году, с появлением новых лабораторных дифрактометров, время эксперимента сократилось до суток. А в 2020 году на лабораторном оборудовании результаты, на получение которых 20 лет назад требовалось два месяца, можно было получить за сутки.
На синхротроне сбор аналогичных данных будет занимать считанные секунды. То, на что 25 лет назад уходило две недели, теперь можно будет выполнить за секунды. Это ведет к более узкой специализации персонала установки и исследователей. Следовательно, на каждой исследовательской станции необходим оператор, хорошо знающий инструмент и отвечающий за сбор первоначальных данных. Потребность в таких специалистах оценивается в 8-10 человек на установку.
Дальнейшая предобработка данных потребует большего числа специалистов, количество которых зависит от применяемого метода и новых подходов к обработке. В итоге, число специалистов может достигать десятков, а то и сотен. Непосредственно за исследованиями, за постановкой целей стоят те самые уникальные пользователи, которых, как мы рассчитываем, будет около тысячи.
В уникальном положении
Новосибирские высшие учебные заведения, благодаря непосредственной близости к СКИФу и возможности привлекать специалистов СКИФа к преподавательской деятельности, находятся в уникальном выигрышном положении, — добавляет заместитель декана по учебной работе физического факультета Новосибирского государственного университета Сергей Цыбуля. — В частности, Новосибирский государственный университет (НГУ) активно вовлечён в деятельность по проектированию и созданию СКИФа, а также планирует дальнейшее участие в его работе. Основанием тому служат базовые кафедры университета. Официальным государственным заказчиком СКИФа является Институт катализа, и три базовые кафедры этого института функционируют в НГУ. В свою очередь, среди разработчиков и проектировщиков СКИФа пять базовых кафедр относятся к Институту ядерной физики.
Таким образом, задача подготовки кадров не является для НГУ принципиально новой. Университет уже имеет опыт в этой сфере, однако появление конкретного проекта СКИФ потребовало более чёткой концентрации на соответствующих проблемах и пересмотра образовательных программ. В настоящее время НГУ реализует полный цикл подготовки кадров, включая бакалавриат, магистратуру и аспирантуру.
В магистратуре применяется подход, предусматривающий несколько магистерских программ, объединённых в единую образовательную платформу. Среди них программы «Методическое обеспечение физико-химических исследований конденсированных фаз» и «Синхротронные методы материаловедения». Все дисциплины, включённые в эти программы, доступны для любого студента НГУ, что позволяет формировать индивидуальную образовательную траекторию. В первую очередь это касается студентов физических, химических, биологических и геологических специальностей, но и студенты других направлений также могут обучаться по индивидуальному плану.
В настоящее время более 20 магистрантов и аспирантов НГУ, продолжающих обучение, являются сотрудниками СКИФа, занимая научные или инженерные должности. Это позволяет реализовать на практике один из ключевых принципов НГУ – обучение в процессе научных исследований. Студенты выполняют конкретные задачи и проекты под руководством научных сотрудников академических институтов или специалистов СКИФа. НГУ предоставляет поддержку и развивает этот проектный подход.
Уже четыре года университет ежегодно проводит конкурсы проектов молодых учёных в области синхротронных исследований, оказывая финансовую поддержку примерно 30 проектам ежегодно. Эта инициатива реализуется в рамках программы «Приоритет-2030» при содействии Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН), а также при поддержке Федеральной научно-технической программы (ФНТП) по развитию синхротронных методов исследования.
В дополнение к вышесказанному, НГУ, Новосибирский государственный технический университет (НГТУ) и другие вузы проводят школы для молодых учёных, стремясь к сотрудничеству. Иван Анатольевич выступал в качестве спикера на недавней школе по синхротронным методам материаловедения, организованной НГУ. Также проводятся школы по синхротронным методам биологии. Ещё одно важное направление, которое следует отметить, связано с необходимостью развития сообщества пользователей СКИФа. Для этого требуется реализация программ повышения квалификации, чем НГУ также активно занимается.
В заключение, необходимо подчеркнуть, что уровень подготовки кадров может быть различным. В одних случаях достаточно программ повышения квалификации для предоставления специалистам (учёным или технологам) знаний в области синхротронных методов. В других случаях требуются полноценные образовательные программы для обеспечения квалифицированной работы на станциях СКИФа или проведения научных исследований с использованием результатов, полученных на этом оборудовании.
В магистратуре физического факультета для всех магистрантов, без исключения, был введен ряд дисциплин, ориентированных на подготовку кадров для СКИФ. В этом заключается наше преимущество: мы пригласили ведущих специалистов СКИФ, и именно они читают эти лекции.
Необходимо отметить, что специализация кафедры определяется тем, какого специалиста мы готовим. Например, подготовкой инженеров-физиков успешно занимается кафедра физических ускорителей. Если речь идет о методах исследования или работе на станциях, то здесь ключевую роль играет кафедра физических методов исследования твердого тела. Таким образом, предложенная базовая платформа с широким спектром дисциплин, учитывающая различный уровень подготовки студентов, направлена на расширение круга обучающихся, владеющих необходимыми методами и понимающих их применение для решения поставленных задач.
