Травы, гены, роботы

В июле 2026 года на федеральной территории "Сириус" прошел очередной "сезон" образовательной программы "Большие вызовы": 412 участников из России и Казахстана (из почти 20 тысяч заявок), 76 проектов по 11 направлениям. Смена завершилась фестивалем проектов, где команды представили свои разработки экспертам компаний-партнёров, учёным и журналистам.

Одно из направлений программы — "Природоподобные и нейротехнологии" — все 11 лет "Больших вызовов" курирует НИЦ "Курчатовский институт". Специалисты центра формулируют задачи для школьников, руководят проектами и развивают перспективные разработки уже в собственной научной работе.

В этом сезоне команды направления работали над четырьмя проектами.

1. Искусственный глаз: от родопсина к кристаллизации белков и Vision LLM
Руководитель — Даниил Мусин, инженер-исследователь Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники.

Ребята занимались автоматизацией одного из самых трудоёмких этапов разработки лекарств — ручного отбора качественных кристаллов белка под микроскопом (в фокусе — белок родопсин, отвечающий за зрение). Команда вырастила кристаллы трёх белков, собрала собственный размеченный датасет из более чем 9,7 тысяч снимков и обучила несколько нейросетей; лучшая модель (DINOv2 ViT-L/14) показала точность 95,12% на эталонном научном датасете MARCO. Параллельно разработан прототип автоматической платформы с камерой для съёмки образцов. Дальше — доработка результатов, заявка на патент и научная публикация с соавторами-школьниками.

2. Натуральные лекарства: технологии здоровья, вдохновлённые природой
Руководитель — Наталья Лобова, старший научный сотрудник лаборатории сенсорики Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники.

Команда изучила лекарственные растения "Сириуса" и создала прототип двухфазного БАД "день–ночь" для поддержки организма при высоких интеллектуальных нагрузках. Состав экстрактов определяли методами газовой хроматографии, ИК-Фурье-спектроскопии и электронной микроскопии, отдельно оценивали безопасность будущего препарата.

3. Биоинформатический поиск генов, связанных с многофакторными заболеваниями, путем анализа генных сетей с помощью методов машинного обучения
Руководитель — Геннадий Хворых, главный специалист лаборатории молекулярной генетики человека Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий

Вместо дорогостоящего полногеномного поиска ассоциаций команда искала гены — кандидаты ишемического инсульта методами биоинформатики и машинного обучения. Участники анализировали пять генных сетей и пять списков генов, каждый работал со своим набором данных. Среди самых надёжных находок — гены RPA1, RPA3, PRMT1, PRNP и другие; часть из них подтвердилась сразу в нескольких наборах данных.

Проект продолжится и после смены: ученые Курчатовского института экспериментально проверят активность найденных генов в крови пациентов, перенёсших инсульт, а школьники станут соавторами будущих научных публикаций.

4. Управление подвижной платформой (роботом) с помощью средств технического зрения
Руководитель — Антон Московский, старший научный сотрудник лаборатории робототехники Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий.

Команда разработала четыре метода жестового управления мобильным роботом для условий чрезвычайных ситуаций на основе технологии MediaPipe. Вместо традиционного использования пульта оператор управляет платформой движением рук. Решение протестировали в симуляциях PyGame и Unity, а затем — на реальном четырёхколёсном роботе Wave Rover 4WD. Для испытаний команда построила отдельный полигон 3Ч3 метра со сценариями пожаротушения.

ПРЯМАЯ РЕЧЬ

Виктория Быковская (ученица Курчатовского класса Домодедовской гимназии № 5, проект "Натуральные лекарства"):
– На программу я приехала с проектом "Влияние различных видов отдыха на работоспособность человека", над которым я работала около года. Обучение по программе Курчатовского класса дало мне более глубокие значения в области биологии и химии, которые помогли мне при написании работы.

Ученикам Курчатовских классов, которые хотят поучаствовать в "Больших вызовах", хочу посоветовать четко формулировать мысли в работе, не бояться пробовать новое и верить в себя – даже если что-то не получилось с первого раза. А еще – знакомиться с новыми людьми и искать возможности реализовать свои идеи.

Геннадий Хворых, руководитель направления "Биоинформатический поиск генов":
– Курчатовский институт — партнёр "Больших вызовов" уже не первый год, но чисто биоинформатический проект был предложен впервые. Сегодня это направление активно развивается, однако в индустрии наблюдается острая нехватка специалистов. Получать биологические данные стало дешевле и проще, но "классические" биологи не успевают их обрабатывать. Поэтому высока потребность в биоинформатиках, которые смогут справиться с подобными задачами.