Академия наук Республики Татарстан

ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН - региональное научно-исследовательское обособленное подразделение в структуре Академии наук РТ, занимающееся широким кругом исследований в области прикладных исследований. Институт создан в 2015 посредством преобразования  Института информатики Академии наук Республики Татарстан в Институт перспективных исследований Академии наук Республики Татарстан, в 2018 году переименован в Институт прикладных исследований Академии наук Республики Татарстан. Начальник ОСП – д. ф.-м.н., член.-корр. АН РТ Тагиров М.С. Научный руководитель – д.ф.-м.н., академик АН РТ Салахов М.Х. Общее количество сотрудников – 46 человек,  в т.ч. 38 научных сотрудника (12 докторов наук и 14 кандидатов наук).

Работа в Институте ведется по направлениям, включающим как задачи прикладного характера, так и изучение фундаментальных проблем науки:

Центр фотоники и магноники создан в 2015 году, руководитель центра - д. ф.-м.н., член.-корр. АН РТ Л.Р. Тагиров. Задачами центра являются прикладные и фундаментальные исследования в области фотоники и магноники. В составе центра собраны авторитетные специалисты-физики, работа ведется по нескольким темам, имеющим, в первую очередь актуальное прикладное значение. В составе центра работа организована посредством создания рабочих групп по отдельным направлениям исследований, под руководством ученых-специалистов в этих областях.  

Группа, под руководством научного руководителя Института д.ф.-м.н., академика АН РТ Салахова М.Х., занимается вопросами исследования плазмонных свойств тонких пленок тугоплавких металлов переходной группы и их нитридов. Основными достижениями в работе группы являются экспериментальные наблюдения и исследования плазмонных свойств Ti(титана) и его нитридов. В частности, впервые экспериментально наблюдалось вынужденное комбинационное рассеяние света и эффект обратного Рамана в планарной наноантенне на основе нитрида титана (д. ф.-м. н. Харинцев С.С., д.ф.-м.н., академик АН РТ Салахов М.Х.), исследовано влияние структуры и состава TiN (нитрида титана), а также TiON (оксинитрида титана) на его оптические свойства, такие как диэлектрическая проницаемость и рамановская восприимчивость третьего порядка (д. ф.-м. н. Харинцев С.С., д.ф.-м.н., академик АН РТ Салахов М.Х., д. ф.-м.н., член.-корр. АН РТ Тагиров Л.Р., к.ф. –м. н. Газизов А.Р.). Также впервые экспериментально обнаружены углеродные аллотропы в защитном слое оптических волокон с помощью микроскопии гигантского комбинационного рассеяния света (д. ф.-м. н. Харинцев С.С., д.ф.-м.н., академик АН РТ Салахов М.Х.). Все достижения опубликованы в статьях в научных журналах, входящих в БД Scopus и Web of Science, а также в сборниках материалов международных конференций.

Группа, под руководством д.ф.-м.н. Салихова Х.М., занимается разработкой оптоэлектронной элементной базы среднего ИК-диапазона и микросенсорных систем для экспресс-анализа химического состава газовых, жидких и твердых сред. Фактически, изготовлены опытные партии светодиодов с увеличенной в два раза средней оптической мощностью по сравнению с параметрами в спецификациях выпускаемых сейчас светодиодов среднего ИК-диапазона (к. ф.-м.н. Малинин Ю.Г., д.ф.-м.н. Салихов Х.М.). Разработаны прототипы сенсорных модулей для измерения метана, углекислого газа. Экспресс-анализаторы такого рода имеют исключительно полезный социальный эффект, их можно применять для выявления утечек бытового газа или контроля допустимого содержания вредных газов на производстве.

Группа, под руководством д. ф.-м.н., член.-корр. АН РТ Тагирова М.С., занимается исследованиями перспективных конструкционных материалов методами магнитного резонанса. Специалистами по сверхнизким температурам впервые наблюдена анизотропия диффузии 3He в жидкой смеси 3He – 4He, заключенной в упорядоченные аэрогели при температурах 1.5–2.1 K. Предложены возможные механизмы анизотропии и замедления диффузии 3Не в данной системе. Впервые был предложен метод оценки расположения парамагнитных центров в наноалмазах. Для экспериментов, проведенных методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР) был создан уникальный импульсный ЯМР-спектрометр лабораторного изготовления. Спектрометр создан и введен в эксплуатацию на кафедре квантовой электроники и радиоспектроскопии КФУ (к.ф.-м.н. Кузьмин В.В., Богайчук А.В., к.ф.-м.н. Клочков А.В., д. ф.-м.н., член.-корр. АН РТ Тагиров М.С.).

Группа, под руководством д. ф.-м.н., член.-корр. АН РТ Тагирова Л.Р., исследует синтез и классификацию перспективных низкоразмерных систем. Исследование имеет фундаментальную направленность, основной продукт по данной тематике – статьи в реферируемых научных журналах. Из основных достижений группы можно отметить разработку и применение методики измерения внутренних напряжений в полимерных пленках. С помощью этой методики исследована зависимость внутренних напряжений в плазменно-синтезированных пленках полиметилметакрилата и полистирола от времени осаждения и плотности тока барьерного разряда при атмосферном давлении.

До 2020 года успешно работала группа, под руководством д.ф.-м.н. Андрианова С.Н., исследовались источники однофотонных и двухфотонных состояний на основе оптических нановолоконных систем.  К сожалению, ввиду скоропостижной смерти Андрианова С.Н., работы по этой тематике переданы Казанскому физико-техническому институту КазНЦ РАН им. Е.К. Завойского. Тем не менее, учеными-специалистами проведены масштабные исследования по части технологии вытягивания оптического волокна и его применения в наноустройствах. В частности, создана уникальная экспериментальная установка для вытягивания оптического волокна с короткой областью сужения при нагреве электрической искрой (д.ф.-м.н. Андрианов С.Н., Шиндяев О.П., д.ф.-м.н. Калачев А.А.), а также разработана технология упаковки микронных и субмикронных оптических волокон для использования в наноустройствах (д.ф.-м.н. Андрианов С.Н., Шиндяев О.П.).

С 2018 года в центре работает группа под руководством д.ф.-м.н. Гайнутдинова Р.Х., занимающаяся развитием методов подавления декогеренции и дефазировки при реализации квантовых компьютеров с использованием формализма обобщенной квантовой динамики. Одним из важнейших результатов исследований по этой теме является предложенное доказательство концепции нелинейных металинз дальнего поля, изготовленных из неупорядоченного нанокомпозита металл–диэлектрик. Изучение неупорядоченных композитных сред металл-диэлектрик важно для создания металинз дальнего поля, позволяющих получить цветные изображения сверхразрешения дальнего поля и, в конечном счете, внедрить технологию “eye-on-a-chip” (группа д.ф.-м.н. Гайнутдинова Р.Х.).

Помимо вышеперечисленного, написано и издано учебно-методическое пособие «Квантовые вычисления и связь», в котором изложены наиболее известные квантовые алгоритмы и некоторые вопросы квантовой криптографии (к. ф.-м.н. Егоров А.В., д. ф.-м.н., член.-корр. АН РТ Тагиров М. С., д. ф.-м.н.Андрианов С.Н.).

Ежегодно, совместно с Казанским (Приволжским) федеральным университетом проводятся Международные молодежные научные школы «Актуальные проблемы магнитного резонанса и его применение» и «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия» (группа д. ф.-м.н., член.-корр. АН РТ Тагирова М.С. и д. ф.-м.н., академика АН РТ Салахова М.Х.). Сотрудники Института принимают непосредственное участие в их организации, а также выступают в качестве докладчиков и редакторов сборников трудов по итогам этих мероприятий.     

              

Центр цифровых технологий создан в 2018 году на основе центра математического моделирования ИПИ АН РТ, руководителем центра является к.т.н. Биряльцев Е.В. Создание и первоначальная деятельность центра была напрямую связана с Распределенным ситуационным центром Республики Татарстан, специалисты центра отвечали за научно-методическое обеспечение его создания и, в дальнейшем, функционирования. Руководитель центра – к.т.н. Биряльцев Е.В. и старший научный сотрудник к.т.н. Дегтярев А.Г. являются членами рабочей группы по созданию и функционированию Распределенного ситуационного центра Республики Татарстан, а также ряда экспертных подгрупп. Помимо научно-методического обеспечения, ученые занимаются и разработкой проектов нормативно-правового обеспечения, в частности разработаны методические материалы по стандартизации и аттестации Ситуационных центров министерств, ведомств и органов местного самоуправления РТ, а также по организации экспертизы инвестиционных проектов на предмет обоснования выбора необходимых цифровых технологий (к.т.н. Биряльцев Е.В., к.т.н. Дегтярев А.Г., Стариков А.Л., к.т.н. Радаев А.В.).

Также специалисты центра проводят системный анализ развития цифровой экономики и цифровых технологий в мире, Российской Федерации и Республике Татарстан. В 2019 году подготовлен и издан обзор «Цифровизация России. Цифровые технологии – основа и двигатель цифровой экономики», в котором дан анализ отечественных и зарубежных источников по состоянию на декабрь 2018 года, исторический обзор проблем цифровизации, обозначены проблемы и перспективы. Первый экземпляр торжественно вручен Президенту Республики Татарстан Р.Н. Минниханову на «Дне российской науки-2019». На основе анализа, проведенного в обзоре, разработана методика коммерциализации цифровых технологий в реальном секторе экономики (к.т.н. Биряльцев Е.В., к.т.н. Дегтярев А.Г., Стариков А.Л., Володин С.А., Кочнева Ю.Ю.). В 2020 году подготовлена монография «Наукоемкий сектор цифровой экономики», в которой рассмотрена структура цифровой экономики, проанализированы особенности организации работ наукоемкого сектора, типовые задачи, решаемые в рамках парадигмы цифровой науки (к.т.н. Биряльцев Е.В., к.т.н. Дегтярев А.Г., Стариков А.Л.).

Повсеместная цифровизация современной жизни выявила новую задачу центра - развитие методологии облачных платформ для управления проектно-аналитической деятельностью в науке, промышленности и государственном управлении. Реализована интернет-платформа с графово-модульным методом конструирования и выполнения последовательности вычислительных процедур (цифровых проектов) при решении задач и фиксацией всех артефактов цифрового проекта, алгоритмов, данных, параметров, потребленных технических и интеллектуальных ресурсов в частном блокчейне «Машина инноваций» (к.т.н. Биряльцев Е.В., к.т.н.Дегтярев А.Г., Стариков А.Л., Радаев А.Л.). На основе данной платформы, реализован пилотный проект «Создание платформенного прототипа автоматической обработки медицинских изображений (рентгенология, флюорография)». В частности, совместно с Национальной Академией наук Республики Беларусь разработаны методы массового скрининга заболеваний легких на основе нейросетевой классификации рентгеновских снимков. Ведется также организационно-методическая работа по внедрению платформенных решений в нефтегазовом секторе и машиностроении (к.т.н. Биряльцев Е.В., к.т.н. Дегтярев А.Г., Стариков А.Л., к.т.н. Радаев А.Л.).

Продолжаются работы, связанные с совершенствованием методологии имитационных исследований, которыми занимался центр математического моделирования до своего преобразования. Работами по этому направлению занимается группа под руководством д.э.н. Девяткова В.В. Основными достижениями группы является разработка и реализация программной технологии имитационных исследований в виде среды моделирования GPSS Studio. С использованием этой среды проведен ряд имитационных исследований. Разработан проект системного анализа транспортной модели чемпионата мира по рабочим профессиям WorldSkills-2019. Для специалистов дирекции по спортивным и социальным проектам создано имитационное приложение. Совместно с КФУ, разработано имитационное приложение «Модель маршрутов общественного транспорта города» и методика его внедрения в деятельность Государственного комитета РТ по тарифам.

 

Центр естественнонаучных исследований создан в 2015 году, руководителем центра до 2020 года являлся д.г.-м.н. Шакиров А.Н., на данный момент и.о руководителя – д.г.м.-н. Плотникова И.Н. Центр занимается вопросами создания научных основ инновационного проектирования нефтяных месторождений и оценкой ресурсного потенциала перспективных участков недр территории Республики Татарстан для обоснования геологического изучения и разведки углеводородов сланцевых формаций. Специалисты центра работают в тесном взаимодействии с представителями малых нефтяных компаний Республики Татарстан, а также являются членами Научного совета при Президиуме АН РТ по геологии и разработке нефтяных месторождений. В ходе работ ведется ежегодный контроль и актуализация «Программы развития приоритетных научных исследований в области геологии, разработки, нефтеизвлечения и переработки в независимых нефтяных компаниях Республики Татарстан» в рамках «Стратегии топливно-энергетического комплекса Республики Татарстан до 2030 года» (д.г.-м.н. Шакиров А.Н., д.г.-м.н. Плотникова И.Н.).

В 2016 году выполнен государственный контракт с Министерством экологии и природных ресурсов РТ «Ежегодная оценка ресурсного потенциала перспективных участков недр территории Республики Татарстан для обоснования геологического изучения и разведки углеводородов сланцевых формаций» (д.г.-м.н. Шакиров А.Н., д.г.-м.н. Плотникова И.Н., Володин С.А.).

Впервые выполнено детальное исследование пород семилукского горизонта юго-восточного склона Южно-Татарского свода. Выделены литотипы пород и определены их минералогический, микроэлементный состав, фильтрационно-емкостные свойства, характеристика органического вещества (д.г.-м.н. Плотникова И.Н.).

Одним из важнейших направлений нефтедобывающей отрасли является анализ методов увеличения нефтеотдачи (МУН), специалистами центра выполнен анализ и выбраны пути повышения эффективности применения горизонтального и многозабойного бурения для повышения эффективности разработки отложений башкирского яруса на Некрасовском месторождении нефти. На основе ранее проведенных аналитических исследований и научного анализа полученных результатов разработан ряд новых геохимических коэффициентов, позволяющих охарактеризовать не только доманиковые толщи по разрезу отложений, но и процессы их преобразования, начиная со стадии формирования биоты. Новые геохимические коэффициенты имеют большое практическое значение и могут быть использованы при проведении геологоразведочных работ и при изучении сланцевых формаций (д.г.-м.н. Плотникова И.Н.).      

       

 

Центр органического сельского хозяйства и экологически чистой продукции под руководством д.э.н. Хоменко В.В. создан в 2020 году. Создание центра в структуре Института обусловлено активно развивающейся сферой органического сельского хозяйства в Республике Татарстан. Концепция работы центра такая же, как и у центра цифровых технологий – научно-методическое обеспечение, поэтому состав сотрудников центра собран из ученых, руководителей научных организаций сферы сельского хозяйства, специалистов и фермеров по проблеме органического земледелия.

Первой задачей центра стала разработка проекта республиканского закона об органическом сельском хозяйстве, учитывающем особенности производства экологически чистой продукции в Республике Татарстан в структуре оценок пригодности земельного фонда, имеющихся и перспективных технологий сельского хозяйства, финансовой базы сельскохозяйственных организаций и рынков сбыта экологически чистой продукции. Данный закон является основой для разработки Республиканской программы «Развитие органического сельского хозяйства до 2030 года», которая призвана обеспечить оздоровление структуры питания населения республики и экспорт экологически чистой сельскохозяйственной продукции. Для определения перспективных зон органического земледелия в РТ, проведен системный анализ существующих методологических и методических подходов к оценке пригодности сельскохозяйственных земель для использования в органическом земледелии и животноводстве. Определены  адаптированные к условиям Республики Татарстан принципы и регламент кадастровой оценки пригодности сельскохозяйственных земель и функциональной пригодности сельхозпредприятий для органического сельского хозяйства. Кроме этого, совместно с аккредитованным испытательным центром подведомственного Россельхознадзору ФГБУ «Татарская межрегиональная ветеринарная лаборатория» разработана оригинальная матрица и основные методики лабораторного контроля качества и безопасности органической продукции. (группа д.э.н.  Хоменко В.В.)

Центр циркулярной экономики создан в 2021 году, руководитель центра - Минниханов Р.Р. Центр занимается созданием и коммерциализацией инновационных разработок, соответствующих отечественным и мировым стандартам качества и безопасности на базе осуществляемых в Республике Татарстан и за ее пределами фундаментальных и прикладных научно-исследовательских работ в разных областях науки, техники и экономики.

Разработана региональная платформа управления, основанного на данных. Платформа управления, основанного на данных, позволяет проактивно управлять регионом на основе доверенных данных, осуществляя непрерывный мониторинг постоянно изменяющейся среды. Инициатива поддержана Министром цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации М.И. Шадаевым. Информационное моделирование объектов общественного назначения с применением платформы заняло первое место на Всероссийском конкурсе BIM-технологий 2020/2021.

В рамках обеспечения доверенности собираемых данных прорабатывался вопрос обеспечения достоверности измерений на базе специальных эталонов и средств поверки в рамках проекта создания Евразийского метрологического центра в Республике Татарстан, обеспечивающего хранение и использование эталонов с учетом построения цифровой платформы метрологии. Центром, совместно с профильными организациями, проработан вопрос создания метрологического центра, создана рабочая группа.

На экспозиции Международного форума Kazan Digital Week-2021 были выставлены инновационные беспилотные грузовые летательные аппараты и инновационный электромотоцикл, разработанные при содействии Центра.

Разработан и реализован ряд практических методик имитационных исследований для предметных областей: строительство, судостроение, дорожное строительство, управление светофорными объектами.

В рамках международной деятельности, по приглашению Центра циркулярной экономики ИПИ АН РТ, 29 июля 2021 года Республику Татарстан с рабочим визитом посетил Чрезвычайный и полномочный посол Государства Катар в Российской Федерации - Его Превосходительство шейх Ахмед бин Насер бин Джассим Аль Тани, с целью обсуждения возможностей научно-технического сотрудничества между Академией наук Республики Татарстан и Государством Катар. По итогам встречи и во исполнение поручений Президента Республики Татарстан Р.Н. Минниханова по итогам встреч в рамках XII Международного экономического саммита «Россия – Исламский мир: KazanSummit 2021» (№ ПР-209 от 05.08.2021) центром был подготовлен отчет о возможностях научно-технического сотрудничества с Государством Катар и предложения по сотрудничеству с Государством Катар в сфере создания цифровых платформ, направленных, в том числе, на сбор средств для инновационных, социальных и иных целей.

Центром проведены три круглых стола по тематике работы и соорганизована секция «Перспективы платформенной кооперации с применением распределенного реестра (блокчейн)» на Kazan Digital Week – 2021. 

Центр прикладной педагогики занимается исследованием актуальных проблем прикладной педагогики, создан в 2021 году. Заведующий центром - д.п.н., проф. Габдулхаков В.Ф.

Проводятся исследования перспективных проблем прикладной педагогики: разработки научно обоснованных методик оценки качества образования, определения эффективных технологий организации учебно-воспитательного процесса, построенных на основе учета антропологии субъектов образования (обучающих и обучающихся) в условиях развивающейся цифровой среды.

Предметом исследования являются эффективные технологии организации образовательного процесса в дошкольных и школьных учреждениях, колледжах и вузах, адекватные современным условиям развития образования и цифровой среды.

Проведена серия педагогических экспериментов и международных научно-практических конференций в сотрудничестве с дошкольными, школьными учреждениями, вузами Республики Татарстан.

Эти мероприятия направлены на решение задач проектирования и реализации

- новых методик диагностики качества образования,

- новых технологий выявления и развития одаренной молодежи,

- технологических моделей развивающего обучения, адекватных современным условиям развития образования и цифровой среды.

Помимо обозначенных направлений исследования, Институт проводит дополнительную работу по некоторым темам,  к примеру:

В 2020 году Институтом было выполнено государственное задание по теме: «Разработка концепции Государственной программы «Создание сети региональных инжиниринговых и маркетинговых центров». Определены ключевые проблемы инжиниринговой деятельности,  цель и задачи государственной программы «Создание сети региональных инжиниринговых и маркетинговых центров». Разработаны  решения ключевых проблем регионального инжинирингового процесса, поэлементный состав,    функции  и условия включения управляющих и рабочих структур  в состав сети инжиниринговых и маркетинговых центров. Концепт программы представлен в форме алгоритмизированной  программой модели. Результаты разработки проекта программы докладывались на президиуме АН РТ, в АО КНИАТ, Министерстве промышленности и торговли РТ, Торгово-Промышленной Палате РТ, отзывы вышеперечисленных организаций положительные. Проект программы оформлен в соответствии с требованиями разработки государственных программ РТ, и отправлен на согласование в Кабинет министров РТ (группа д.э.н.  Хоменко В.В.).

Также в 2020 году издано учебно-методическое пособие «Государственная инновационная политика и аудит научно-технических разработок в Российской Федерации (на примере Республики Татарстан) для специалистов, занимающихся вопросами трансфера технологий, с целью ознакомления их с предметом и сущностью государственной инновационной политики, целями и принципами инноваций, сущностью инновационного проекта на различных этапах проведения технологического аудита, ролью трансфера технологий в развитии инновационной экономики (Ерашов А.М., Ленгардт Е.М., Володин С.А., Зиннурова А.Ф.).