Академический кластер - начало положено: в СК СВУ состоялось открытие совместного проекта ВНЦ РАН и СК СВУ

6 июня 2024 года, в Северо-Кавказском  Суворовском военном училище состоялась первая встреча исследователей Владикавказского научного центра РАН с воспитанниками  СК СВУ в рамках совместного научно-просветительского проекта «Академический кластер».  Соглашение о сотрудничестве ВНЦ РАН и СК СВУ было подписано 27 мая 2024 года. Проект «Академический кластер»  направлен на популяризацию научных знаний в среде школьников в области математики, наук о Земле, гуманитарных, биомедицинских и сельскохозяйственных наук, наук об образовании. В ходе проекта планируется проводить открытые научно-популярные лекции, мастер-классы, семинары с участием докторов и кандидатов наук, молодых ученых и аспирантов Владикавказского научного центра РАН.

Программа первого лектория включала три лекции,  посвященные вкладу науки в обороноспособность страны, математике и баллистике, а также экономико-математическим моделям: линейному программированию. 

Открыл цикл встреч с воспитанниками Суворовского военного училища научный руководитель ВНЦ РАН, директор Южного математического института ВНЦ РАН, доктор физико-математических наук, профессор Анатолий Георгиевич Кусраев. Он предложил вниманию учащихся  лекцию на тему: «Наука и оборона»  – о значимости науки и научных знаний для повышения обороноспособности страны, о вкладе российских и советских ученых в победу в ВОВ,  о затяжном периоде холодной войны, о героях современной России.

– В этом году исполнилось 300 лет со дня основания Российской академии наук. Российская  академия наук известна во всем мире, она дала много великих имен и всегда шла в авангарде мирового научного прогресса, - начал свой доклад Анатолий Георгиевич Кусраев. – И сегодня  при решении крупных государственных задач на российскую науку по-прежнему возлагается большая надежда и большая ответственность. Я хочу первый сюжет посвятить Великой Отечественной войне 1941-1945 гг. Это была одна из крупнейших войн в мировой истории. И в этой войне наша страна, тогда она называлась Советский Союз, одержала триумфальную победу, великую победу, которую мы до сих пор чтим, помним, храним верность этому великому дню. Но эта  победа далась нам огромным напряжением сил всего советского народа. Я хочу рассказать  о деятелях науки, которые внесли огромный вклад в обороноспособность нашей страны.  То, что было сделано учеными в годы войны, это действительно подвиг. Я не имею возможности даже   сотой доли того рассказать, что было сделано ради победы в той войне.

Анатолий Георгиевич Кусраев рассказал о героях той войны – о Мстиславе Всеволодовиче Келдыше, советском ученом, работавшем в области прикладной математики и механики, и создавшем математическую теорию «флаттера» (от англ. flutter «дрожание, вибрация»). Келдыш изучил это явление и предложил решение этой проблемы. Советская авиация получила надежную защиту,  и во время Великой Отечественной войны практически не было случаев разрушения самолётов и гибели летчиков из-за флаттера.

Следующий сюжет лекции  был посвящён медику, микробиологу, эпидемиологу, академику Академии медицинских наук Советского Союза и создательнице первого антибиотика в нашей стране – Зинаиде Виссарионовне Ермольевой. В  осажденном Сталинграде, где вспыхнула эпидемия холеры, ей предстояло выяснить причину вспышки и найти лекарство от данного заболевания. В подземном бункере она организовала лабораторию по производству холерного бактериофага, и вспышка холеры была подавлена. Там же, в тяжелейших условиях  она изобрела первый советский антибиотик, наладила его производство  и тем самым спасла тысячу и тысячу жизней. 

Академик Андрей Алексеевич Трофимук – советский и российский ученый в области геологии, разведки нефти, газовых месторождений. В самом начале войны враг с боями прошел вглубь страны,   были перерезаны пути к бакинской нефти, а Азербайджан тогда был составной частью СССР. Трофимук А.А. выдвинул гипотезу, что в районе Башкирии находится крупнейшее месторождение нефти. В это никто не верил, но у него были новые современные подходы, методы, и они были людям непривычны и непонятны. Он все равно настоял на своем. Месторождение было найдено и в 1943 году башкирская нефть пошла на фронт. Вот с этого момента каждый третий российский танк заправлялся нефтью из Башкирии. Это был подвиг академика Трофимука А.А.  

– Великая отечественная война закончилась, но возникла новая угроза: у США была атомная бомба, а у нас – нет. В связи с этим у США было бесспорное преимущество.  Кроме того, за время войны, пока Советский Союз все свои силы вкладывал в оборону, Соединенные Штаты богатели, у них был мощный экономический подъем, а кроме того, они  монопольно владели ядерным оружием. Бомбежка Хиросимы и Нагасаки означала:  с вами будет то же самое. И разведка доносила, что было несколько проектов ядерной бомбежки городов Советского Союза. И вот в этой ситуации в СССР были предприняты серьезнейшие попытки выровнять ситуацию, то есть нужно было создать свою атомную бомбу. Возглавил эту работу выдающийся ученый, физик, академик  Игорь Васильевич Курчатов. А расчетную часть возглавлял академик Сергей Львович Соболев – один из крупнейших математиков 20-го столетия. В проекте была задействована целая плеяда ведущих ученых, физиков, математиков. Но вот эти два человека – как визитная карточка советского атомного проекта. В итоге, паритет был достигнут, и угроза нападения на Советский Союз отступила, - рассказывает А.Г.Кусраев. – Все бы хорошо, но вот в этом противостоянии, которое называют холодной войной, возникла новая проблема.

Дело в том, что американцы начали размещать свое ядерное оружие в странах НАТО – к тому времени была создана такая новая организация -  Североатлантический Альянс. У СССР военных баз вблизи границ США не было. И, таким образом, Соединенные Штаты получили одностороннее преимущество в ядерной гонке. Нужно было срочно создавать средства доставки. И этот сюжет, который начался в 1957 году, называют космической гонкой. В Советском Союзе космическая наука существовала, она развивалась спокойно, для мирных целей. Но задачи изменились. В 1957 году в СССР изобрели ракету, которая могла доставить ядерное оружие в любую точку земли. Именно на основе этой ракеты в нашей стране была сконструирована ракета, на которой в 1961 году впервые в истории человечества, в космос был запущен пилотируемый космический корабль.

–Американцы были в шоке. Они все пытались понять, как они так отстали, в какой момент их обошел Советский Союз, – рассказывает Анатолий Георгиевич Кусраев.– Кто же были эти герои? Главным конструктором, основателем практической космонавтики был Сергей Павлович Королев.  В связи с космическими полетами возникла необходимость доставки грузов. Для этого нужно было разработать точные методы расчета оптимальных траекторий космических аппаратов. И вот такая теория была создана тоже в Советском Союзе. Автором этой теории стал академик Лев Семенович Пантрягин, выдающийся математик. Он создал математическую теорию оптимальных процессов, в том числе теорию оптимального управления.

Особый интерес у будущих военных вызвало обсуждение концепции петли Бойда, которая представляет собой циклический процесс наблюдения, ориентации, решения и действия. Основные особенности - цикличность, точность и скорость.  

В завершение лекции Анатолий Георгиевич рассказал о подвиге наших современников - летчике Романе Филиппове, воевавшем в Сирии, о  Магомеде Нубагандове, служившем в милиции и погибшем от рук бандитов. О живом и ныне здравствующем герое Иване Жарском.    

Тема второй лекции была посвящена связи математики и баллистики.

То, что математика и баллистика тесно связаны между собой - для ребят уже не секрет, но как именно использование математических методов помогает улучшить точность и эффективность стрельбы, повысить вероятность поражения цели помогла узнать лекция доктора физико-математических наук, доцента, заведующего отделом математического моделирования Южного математического института ВНЦ РАН Жанны Дмитриевны Тотиевой «Математика и баллистика». 

В лекции были введены основные понятия и задачи баллистики, такие как «траектория полета снаряда», «коррекция прицела» и их применение в баллистике.  Так, например, математические модели используются для предсказания траектории полета снаряда в зависимости от начальной скорости, угла наклона и других факторов.  А что делать, если точным расчетам мешает погода и другие факторы? Как оказалось, математика позволяет правильно подбирать данные для коррекции прицела, учитывая влияние ветра, гравитации, температуры и других факторов, т.е. строить математические модели реальных баллистических процессов.

Кроме того, в помощь военным давно «изобрели» математические   таблицы, которые содержат информацию о траектории снарядов при различных условиях стрельбы. Они помогают стрелку со стопроцентной точностью попадать в цель. Не стоят в стороне от военного дела и компьютерные технологии. Современные компьютерные программы позволяют делать баллистические расчеты с высокой точностью, автоматически учитывая множество параметров и условий.

Третья лекция была посвящена еще одному прикладному направлению математики.

Абатурова Вера Сергеевна – кандидат педагогических наук, заместитель директора по научно-организационной и образовательной деятельности ВНЦ РАН, старший научный сотрудник Южного математического института ВНЦ РАН подготовила для суворовцев лекцию на тему: «Экономико-математические модели: линейное программирование»

Линейное программирование – метод решения оптимизационных экономических задач, открытый в 1939 году выдающимся советским математиком и экономистом – академиком Леонидом Витальевичем Канторовичем, удостоенным в 1975 году Нобелевской премии по экономике «за вклад в теорию оптимального распределения ресурсов».

Решая задачи советской экономики, а в 30-ые годы наметился рост промышленного производства  – сэкономить имеющиеся производственные и трудовые ресурсы, оптимизировать транспортные расходы, сократить неоправданные расходы Леонид Канторович, тем не менее, пришел к революционным результатам в математике, которые принесли ему мировую славу как экономисту.  А началось все с того, что к нему в 1938 году обратился фанерный трест с проблемой эффективного использования лущильных станков. Канторович разработал методы решения этой задачи, открыв линейное программирование, которое позволило  найти оптимальный план и усовершенствовать производственные процессы, оптимизировать распределение ресурсов и повысить эффективность деятельности предприятия.

Сегодня областями применения линейного программирования являются логистика, финансы, производство, транспорт и многие другие сферы экономики. Решение задач методами линейного программирования помогают руководителям компаний и организаций принимать оптимальные управленческие решения, улучшать планирование и эффективность работы.

Таким образом, работа Л.В.Канторовича и его вклад в развитие фундаментальной  и прикладной математики имеют глубокое значение для современной науки и практики в области оптимизации и управления ресурсами.

Абатурова В.С. отметила, что Л.В. Канторович имеет отношение и к Владикавказскому научному центру РАН, поскольку научный руководитель Владикавказского научного центра РАН, д.ф.-м.н., профессор А.Г. Кусраев является прямым учеником Леонида Витальевича Канторовича.

Также было отмечено, что в 2007 году было издано учебное пособие  «Математическое моделирование школьникам. Линейные модели», в котором описана теория и практика линейных оптимизационных задач, адаптированные для школьников. Автор издания – В.С.Абатурова, научный редактор – А.Г. Кусраев.

На память о первой встрече исследователей ВНЦ РАН и воспитанников Суворовского военного училища сделали общее фото.

Скоро воспитанники Северо-Кавказского Суворовского военного училища уйдут на каникулы, но начало проекта «Академический кластер» уже положено. Новые встречи научных сотрудников Владикавказского научного центра РАН с суворовцами состоятся уже в начале нового учебного года.

Пресс-служба ВНЦ РАН