Самый молодой российский исследовательский университет, Сколтех, в канун своей трехлетней годовщины громко заявил о себе, приняв активное участие в инициировании национальной программы фотоники, направления, которое может определить характер технологий ХХI века. Декан Сколтеха Наталья Берлова, выступавшая с докладом по фотонике на заседании президиума правительства РФ, рассказала sk.ru, почему именно эта большая идея, по ее мнению, способна вывести Россию в число технологических лидеров, и как Сколтех может этому способствовать.

Сам университет, по словам декана, сейчас переживает переломный момент в своей недолгой истории. Сколтех еще только готовится обрести собственное здание, но в качественном отношении университет набрал «критическую массу» профессорско-преподавательского состава, и это уже заметным образом отражается на его деятельности.

Разговор, состоявшийся накануне 1 сентября, неизбежно коснулся этого символического дня в российском календаре; оказывается, этот день всякий раз вызывает у собеседницы sk.ru «щемящее чувство», природу которого Наталья Берлова, совмещающая работу профессора Кембриджа и декана Сколтеха, исследования и преподавание, разъяснила в интервью.

Однако первый вопрос касался не этих двух университетов, а Госуниверситета Флориды, в котором г-жа Берлова начинала свою научную карьеру. Там на территории кампуса только что возник новый Флоридский политехнический университет. Он сразу обратил на себя внимание революционной библиотекой, в которой нет ни единой бумажной книги. Вместо книжных полок – компьютерные терминалы. Принтеры есть, но их использование не поощряется: студенты нового университета должны строить всю свою исследовательскую работу в онлайне.

-Как Вы к такой университетской библиотеке относитесь? 

-Поскольку речь идет о моей альма-матер, я, несомненно, отношусь к этой идее очень позитивно.

Если серьезно, то это такой краеугольный камень, это определенный statement университета, фиксирующий тот факт, что мы вошли в новую эру, в которой все электронное. Действительно, кто сейчас ходит в библиотеку? Если только чего-то нет в интернет-ресурсе, тогда приходится куда-то топать… Наука сейчас - это в основном даже не книги, а статьи, поскольку любая книга быстро устаревает. Доступ к интернет-изданием – вот самое важное. У нас в Сколтехе заключен договор с Государственной публичной научно-технической библиотекой (ГПНТБ), мы стали одним из ее кампусов, и через прокси-сервер мы можем пользоваться всеми ее интернет-ресурсами.

Переломный момент

Но если отвечать на вопрос шире, с точки зрения того, какой стейтмент делает Сколтех в канун своего трехлетия, то, на мой взгляд, у нас в этом году наступил переломный момент. Потому что университет стартовал с того, что вначале появились студенты, а затем уже стали прибывать faculty. Но когда появились первые студенты, была администрация. В этот момент университет университетом считаться не может и не должен.

В нынешнем учебном году у нас уже есть профессора. Стала возникать наука. И это коренным образом все изменило. Потому что профессора стали ощущать себя решающей силой, то есть очень многие вопросы стали проходить через собрание профессорско-преподавательского состава и представляться к исполнению администрации как уже решенные. Такое смещение силы тяжести произошло, и это очень очевидно.

На данный момент у нас 39 профессоров, в том числе, 20 полных профессоров (full professors), 14 старших преподавателей (assistant professors)   и 5 доцентов (associated professors). С нами также сотрудничает несколько профессоров в MIT, но в самом Сколтехе набралась критическая масса ученых . Мы собираемся вместе, решаем какие-то вопросы, есть программа менторства. Старшие преподаватели общаются с молодыми, стараются им помочь. Уже возникли научные семинары. Так устроена жизнь в лучших мировых университетах: она вертится вокруг профессоров, которые сами все решают. Конечно, модели существуют разные. Но вот, например, в Кембридже все вопросы решаются общим голосованием профессоров.

Могу в качестве примера привести одну очень бурную дискуссию в Кембридже. Атмосфера: копья ломали, одна сторона перетягивала сторонников другой на себя, статьи в газетах, бесконечная переписка – я постоянно получала имейлы, высказывала свое мнение... И вот из-за чего кипели страсти. Богатый человек давал деньги, чтобы установить на нашем факультете профессорскую позицию имени Стивена Хокинга, нашего профессора космологии. Зарплата, которую он был готов оплачивать, превышала зарплаты профессоров на нашем факультете. Но при этом позиция была временная – пять лет с продлением до семи лет. Затем выбирается другой профессор. Тут мнения разделились. Одни говорили, что это несправедливо, в том числе, и потому, что профессорская позиция по определению постоянная. Это меняет структуру и создает неправильный прецедент. Другая группа считала, что подобные прецеденты в прошлом уже были, и в этом нет ничего страшного. Казалось бы, из-за чего копья ломать? Но вопрос был воспринят необычайно серьезно, и он решался общим голосованием не только нашего факультета, а всех профессоров всего университета. И решили: да, можно, но решение прошло еле-еле.

Так в Кембридже решаются любые вопросы – от выборов на новые должности до изменений в документах: большинством голосов и не администраторов, а именно профессорско- преподавательского состава.

В Сколтехе ныне мы пытаемся обустроить жизнь аналогичным образом. В том числе, в отношении образовательных программ. Например, вводить или не вводить программу по ядерной физике. Администрация собиралась ее вводить, преподаватели возражали, что у нас нет ни одного профессора по этой теме. В итоге администрация приняла точку зрения профессоров.

Сейчас мы отмечаем годовщину нашего сколтеховского коллоквиума. Мы приглашали замечательных докладчиков. Семинары проходили в центре Москвы: вначале в Институте физических проблем им. П.Л.Капицы, затем в Институте биологии гена. С одной стороны, мы смотрели, когда звезды приезжали в Москву просто по каким-то делам на какие-то конференции – их отлавливали, просили сделать доклад. Одновременно мы специально кого-то из Европы приглашали. Это было событие и для студентов, и для всех окружающих: мы, собственно, для того это и делали в центре Москвы, чтобы вовлечь во взаимодействие другие университеты. Это был единственный в Москве семинар на английском языке для очень общей аудитории. Потом был маленький фуршет, стимулировавший какие-то научные обсуждения. Все это записывалось, выкладывалось в сеть. Докладчики давали интервью «ПостНауке». Это оказался достаточно успешный проект, несмотря на первоначальные трудности восприятия нас другими университетскими коллективами.

-1 сентября: после многих лет работы в Америке и в Англии у Вас остались какие-то ностальгические чувства в связи с этой датой?

-Нет. На Западе нет точной даты начала учебного года, она подвижна. Но есть такое щемящее чувство, что с 1 сентября у тебя меньше времени остается на науку. А вообще кампус всегда очень выигрывает, когда там нет студентов: сидишь, спокойно работаешь… Так что начало семестра всегда немного щемящее: надо отставлять науку в сторону. Надо готовить лекции, включаться в процесс.

Конечно, есть преподавательские вузы, где преподавание – это жизнь профессора. Но надо понимать, что для исследователей преподавание – это способ оправдаться перед налогоплательщиками, на что уходят их налоги. Это то, чем мы оплачиваем свою возможность заниматься наукой.

Студенты Сколтеха 1 сентября 2014 г. в Гиперкубе Сколково

Я говорю это, конечно, с улыбкой. На самом деле, преподавать необходимо и полезно для профессоров. Ты общаешься со студентами, потом получаешь из их числа аспирантов, молодых ученых, которые потом будут с тобой работать. Это так, несомненно. С другой стороны, лучший способ выучить какой-то материал - это его преподать. Вообще ученому очень опасно отходить от преподавания. Но, тем не менее, это и очень много работы, это работа другого вида, это отнимает много сил и энергии от прямых научных исследований.

Но для моих детей, я надеюсь, 1 сентября внезапно обретет смысл: это первая сентябрьская линейка их первого учебного года в российской школе (хотя сын три месяца прошлого года уже отучился в российской школе). Дочка идет в 3 класс Ломоносовской школы, а сын в 7-й. Очень волнуюсь, как приживутся они в новой школе. Пишут и читают они гораздо лучше по-английски, чем по-русски. Но, наверное, это пока…

-Летом студенты Сколтеха были на практике, и наряду с работой в таких мировых лидерах, как Intel и Google, они работали также в российских компаниях – партнерах «Сколково» - ABBYY и «Даурия»…

-Это замечательно, это нужно всячески поддерживать. По моей тематике студенты стажировались в Национальной лаборатории США в Лос-Аламосе, что тоже удивительно само по себе с учетом обстоятельств: санкции не санкции, но наших студентов там радостно приняли. Но несомненно, что чем больше будет взаимодействие между студентами Сколтеха и кластерами «Сколково», стартапами и партнерами Фонда, тем лучше результат. Собственно, в этом и заключается одна из целей Сколтеха.

«Зоопарк частиц»

-Нынешний учебный год еще тем знаменателен для Сколтеха, что Фонд «Сколково» и университет собираются вместе в Сколково.

Мы тут летом в Сколтехе занимались тем, что внедряли фотонику в качестве одной из приоритетных национальных идей страны. Одна из задач фотоники заключается в том, чтобы преодолеть то, что принято называть «долиной смерти», - путь от исследований до их практического применения. Надо найти нишу, найти компании – мы даем идею или, точнее, прототип, а потом компания доводит это все до полной технологической цепочки. Эта задача существует не только в России, но повсюду. Сейчас мы в основном разговариваем с Росэлектроникой, с «Циклоном». Но есть «Т8», есть другие компании в «Сколково», которые тоже заинтересованы или будут заинтересованы в разработках. И очень важно найти какие-то точки пересечения.

-Пока летом Ваши студенты проходили практику, их декан, прервав отпуск, делала доклад на заседании президиума правительства РФ о фотонике. Как это было?

-9 июля правительство проводило выездное заседание президиума в Екатеринбурге. Я в воскресенье, 6 июля, отвезла детей в Черногорию, оставила их там с бабушкой, а сама во вторник вернулась в Москву. В среду утром меня бортом перевезли в Екатеринбург, вечером вернули на место, в четверг я улетела обратно в Черногорию писать сам проект. Дети были на пляже, а я пару недель писала этот проект, звонила индустриальным и научным партнерам

Какая была идея? Фотонику вынесли на заседание президиума правительства. Там выступали министр промышленности, министр образования, а я представляла ученое сообщество. Моя цель была объяснить суть проблемы. Потому что все время произносятся какие-то слова: «фотоника», «наука будущего»… Следующий год объявлен ООН «годом света». Говорят, что ХХ век был веком электроники, а XXI век будет веком фотоники. Но в чем именно заключается эта революция?

Я говорила о том, что скорость передачи информации это, с известным допущением, - частота несущей волны. Так вот, электроны – очень маленькие, что хорошо, но очень медленные, что плохо. Они не могут быстро переносить информацию, и в компьютерах уже достигнута максимальная скорость электронов на чипах. Дальше мы пытаемся их гнать быстрее – чип просто нагревается. Вся дополнительная энергия, которую мы туда закачиваем, уходит в тепло.

Альтернативой электронам были бы фотоны, фотонные частицы света, которые движутся с максимально возможной скоростью. Но, к сожалению, фотоны большие. На микрочипах их не поместить, потому что длина волны света – большая. Кроме того, фотоны – не взаимодействующие частицы. А если мы хотим передавать информацию, модулировать, т.е., грубо говоря, сжимать информацию, у нас должны быть какие-то возможности взаимодействия.

У меня там была такая табличка. Скорость передачи информации: слева тут у меня электроны, справа у меня фотоны. Основная идея происходящей сейчас квантовой революции, - почему мы говорим о новых материалах, о замене элементной базы, - заключается в том, что мы не будем использовать фотоны, они не очень хороши; но мы можем делать связанные состояния, или создавать кентавра: ноги от электрона, голова от фотона, или наоборот.

Тут возникает целый зоопарк не существующих в природе частиц, но мы можем создать системы, которые ведут себя так, как будто они состоят из частиц. Таких частиц, у которых будет своя масса, свой импульс, но это будут квазичастицы, не настоящие, не так называемые «фундаментальные» частицы.

 Что мы делаем? Возьмем электрическое поле и свет, то есть электрон с фотоном. Возбудим электрон, электрон в полупроводнике и дырка дают нам частицу экситон. Нарастим одноатомный слой материала таким образом, что у нас возбуждается, испускается свет одного определенного цвета, т.е. энергия этой пары в точности соответствует частоте данного спектра. У нас получается возбужденное состояние, оно испускает фотон; фотон поглотился, потом выпустился. Если мы поставим зеркала, то фотон будет отражаться, создавать, или возбуждать экситон, опять испускаться, отражаться и т.д. Такова классическая картинка.

Но в квантовой механике такая картинка создает суперпозицию состояний. Т.е. возникает новая частица, поляритон. Итак, у нас есть экситоны, поляритоны. Мы можем теперь создать связанное состояние электромагнитного поля с вибрацией решетки. Это будет фонон-поляритон. Мы можем поляритон связать с магнитным спином, это будет магнон-поляритон. Можем связать фотон с электромагнитными возбуждениями на поверхности металла, , будет плазмон-поляритон. И так далее. Так возникает тот самый зоопарк частиц в зависимости от того, как мы делаем напыления одноатомных слоев, в зависимости от того, как мы играемся с нашими полупроводниковыми и другими материалами. И можем создавать частицу с заданными свойствами: нужны нам такая-то скорость и такой-то размер, такую частицу и создадим – весь спектр между электроном и фотоном.

-Вот Вы все это произнесли и…

-В какой-то момент члены президиума  стали смеяться. Но выслушали. Потом я рассказала, что происходит в Сколтехе. О том, что у нас сейчас создается Центр квантовых материалов, что у нас привлечены ученые из таких-то вузов, что у нас есть и представители IBM и ведущие лаборатории по оптоэлектронике и по гибридной фотонике, что у нас делается совместно с Санкт-Петербургским национальным исследовательским университетом информационных технологий, механики и оптики (ИТМО), с Новосибирским государственным университетом, с которыми мы взаимодействуем, потому что там есть группы по фотонике; что мы уже беседуем с индустриальными организациями, у которых существует большой интерес к использованию наших новых материалов и которые готовы попробовать довести эти цепочки до конца.

Большая идея

Потом они высказанное начали обсуждать, что можно сделать сразу, над чем надо подумать. И тут, пока Медведев говорит, я произношу: «Ой, забыла вам главное сказать!» Соседи справа и слева принялись на меня шикать: мол, премьера не принято перебивать. Но он, честно говоря, в своей речи никак и не замедлился. Когда он закончил фразу, посмотрел на меня. Я говорю: «Забыла сказать самое главное. Видите, на последнем слайде, там вот такая панелька есть…» Ну, все пролистали презентацию, нашли мою панельку. «Так вот, - продолжаю. – Это из моей лаборатории. И то, что вы видите, это временное распространение, это осцилляция темного солитона между двумя поляритонными конденсатами: смотрите, что мы уже умеем делать». На что Медведев говорит: «Ну, наконец-то; наконец-то мне все объяснили. А то я сижу и думаю, и вот, наконец, сразу все стало понятно. Осцилляция! Чего там осцилляция? Темного солитона! Замечательно!».

Потом мне говорили, что это было самое веселое заседание президиума правительства.

 -Справедливо ли утверждать, что экспертизе Сколтеха в создании этой национальной программы по фотонике принадлежит определенное лидерское положение?

-В чем-то да, хотя официально это нигде не прописано. Мы подали совместно с ИТМО большую рамочную программу «1.4». Сейчас идет речь о том, что надо эту концепцию подготовить и все описать: что именно предстоит сделать, как, какие предприятия в ней участвуют, то есть нужно разработать конкретную программу действий.

Надо сказать, что такие программы по фотонике существуют во всех развитые странах - в Америке, в Евросоюзе, в том числе, в Британии, и фотонику выделяют как принципиальное ключевое направление развития. Предсказывают, что через 20 лет благодаря фотонике 35% потребительских товаров будет изготовляться из новых фотонных материалов. Рынок огромный, чтобы суметь вовремя занять свою технологическую нишу, надо в это вкладываться.

У фотоники очень много направлений. Можно, например, усовершенствовать оптоволокно, в чем-то лазеры усовершенствовать, но все это большого преимущества не даст. Тут нужны действительно революционные решения по созданию новых материалов, на основе которых можно будет получать совсем другие результаты.

-До сих пор Сколтех, как всякий новый университет, в основном был сосредоточен на самом себе. Можно ли считать, что национальная программа по фотонике – это первая по-настоящему большая идея Сколтеха, обращенная вовне?

-Да, наверное, можно и так сказать.