По итогам конкурса Российского научного фонда «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» были поддержаны две заявки исследователей Физико-механического института.
Руководитель проекта «Изучение генетических детерминант патогенности гриба Fusarium verticillioides, поражающего лен Linum usitatissimum L.» (грант № 26-26-00416) – Светлана Юрьевна Суркова, кандидат биологических наук, инженер учебной лаборатории прикладной математики Высшей школы прикладной математики и вычислительной физики (ВШПМиВФ).
Заболевания льна, вызываемые патогенными грибами, ежегодно приносят миллиардные убытки сельскому хозяйству. Способен ли бездумный кремниевый калькулятор разглядеть скрытую угрозу прямо у нас под носом?
Агрономический опыт и сравнительный анализ геномов показывают, что часть штаммов одного из патогенов, заражающих лен, на самом деле относится к виду гриба, который долгое время оставался в тени – Fusarium verticillioides. Гриб относится к патогенам-оппортунистам и может заражать даже те сорта льна, которые считаются устойчивыми.
Поддержка РНФ позволит исследователям ФизМеха разгадать этот биологический детектив – сравнить геномы грибов, построить их эволюционное древо и проследить за динамикой активности генов в момент заражения, при этом задействовав весь арсенал методов вычислительной биологии. Результат позволит понять, почему некоторые штаммы гриба уничтожают посевы особенно быстро, и выяснить, как именно защитные механизмы льна справляются с инфекцией при разных температурах.
Проект решает классическую задачу на стыке IT и генетики, объединяя математику и биологию, и ставит целью выявить скрытые паттерны в сложных данных гетерогенной природы, тем самым связывая генетический код с внешними проявлениями заболевания. Итогом работы станет список генов-кандидатов, отвечающих за патогенность гриба и защитные реакции растения, ‒ пусть не панацея, но четкий ориентир для будущих практических разработок.
Полученные результаты заложат основу для создания молекулярных экспресс-тестов почвы и семян, а также для селекции устойчивого льна ‒ ключевого сырья для производства текстиля, суперпрочных композитов и экологичных решений в химической и нефтегазовой индустрии.
Руководитель проекта «Разработка архитектуры и исследование нелинейной динамики микроэлектромеханических сенсоров на основе эффекта модальной локализации колебаний» (грант № 26-21-00178) – Надежда Вячеславовна Пискун, инженер Высшей школы механики и процессов управления, инженер-исследователь Научно-образовательного центра «Цифровой инжиниринг в атомной и термоядерной энергетике» Передовой инженерной школы «Цифровой инжиниринг».
Как обнаружить изменение массы, настолько малое, что традиционные измерительные подходы оказываются недостаточно чувствительными? Одним из перспективных решений этой задачи становится использование микроэлектромеханических систем (МЭМС) — миниатюрных устройств, способных преобразовывать механические воздействия в измеряемые электрические сигналы.
В основе проекта лежит эффект модальной локализации колебаний. Его особенность заключается в том, что даже незначительное изменение параметров одного из связанных микрорезонаторов может приводить к существенному перераспределению амплитуд колебаний между элементами системы. Это открывает возможности для создания сверхчувствительных датчиков, способных регистрировать чрезвычайно малые воздействия, в том числе изменения массы чувствительного элемента.
Однако высокая чувствительность — лишь одна сторона задачи. При определенных условиях колебания микрорезонаторов приобретают нелинейный характер, что может существенно изменять поведение сенсора, влиять на устойчивость его рабочих режимов и точность измерений. Как использовать эти особенности не в ущерб, а на пользу чувствительности устройства?
Поддержка РНФ позволит исследовать нелинейную динамику связанных микрорезонаторов, изучить закономерности локализации колебаний и разработать подходы к проектированию новых архитектур МЭМС-сенсоров. Особое внимание будет уделено математическому и численному моделированию, позволяющему прогнозировать динамическое поведение системы, исследовать влияние конструктивных параметров и определять наиболее эффективные режимы ее работы.
Проект объединяет методы механики деформируемого твердого тела, нелинейной динамики, вычислительной механики и микросистемной техники. Полученные результаты могут стать научной основой для разработки нового поколения высокочувствительных измерительных устройств, перспективных для применения в приборостроении, системах мониторинга и высокоточных измерениях.
Исследования в рамках подержанных проектов будут проводиться в 2027–2028 годах. Размер грантовой поддержки по условиям конкурса составляет до 2 млн рублей ежегодно.
Всего в СПбПУ в рамках данного конкурса гранты получены на реализацию 14 проектов.
Поздравляем Надежду Вячеславовну и Светлану Юрьевну с получением грантов РНФ и желаем успешной реализации проектов, новых научных результатов и дальнейших профессиональных достижений!
Подробнее об итогах конкурса — на сайте Российского научного фонда.
