В последние дни прошедшего года завершилась учебно-научная практика в ОИЯИ для студентов и аспирантов из Египта. Уже 10 лет научная молодежь из этой страны знакомится с исследованиями, ведущимися в Объединенном институте. За это время участниками практики стали 249 человек. Традиционно программа практики включала лекции ведущих специалистов всех лабораторий Института, экскурсии на базовые установки, поездку в Москву.

Основную массу времени заняла работа над учебными исследовательскими проектами в лабораториях под руководством специалистов ОИЯИ. Насколько она удалась, показали презентации участников практики в ее завершающий день – 27 декабря, а отдельные участники и их кураторы поделились с корреспондентом Еженедельника ОИЯИ своими впечатлениями.

Куратором проекта «Компьютерное моделирование радиационной защиты с помощью пакета Geant4» был А. С. Жемчугов (ЛЯП): Университетская специализация у Алаы Абдельрахман с темой выбранного проекта коррелировала не очень, потому что она химик и работает в группе, которая занимается вычислительной химией, моделированием поведения длинных молекул. Ей было интересно освоить этот инструмент для применения в задачах радиационной химии. Та задача, которую я ей дал, была связана с пакетом Geant4 – набором программ для моделирования взаимодействия ядерного излучения с веществом. Это традиционный инструмент для физики частиц, но последние лет десять его начинают активно применять во всех прикладных областях – и в медицине, и в материаловедении. Есть расширение, которое позволяет моделировать повреждения биологических тканей. Как я понимаю, Алаа захотела сделать что-то похожее в Египте с использованием этого инструмента. Для нее это было первое знакомство, ей было тяжело, поскольку она как химик мало что про ядерную физику знала, не знала и языка программирования: начинать нам пришлось не с физики, а с написания простых программ, потому что, к сожалению, этот пакет требует от пользователя самому писать программу.

За три недели все освоить было тяжело, но она блестяще справилась – написала простую программу, с ее помощью получила какие-то разумные результаты, то есть решила не сложную задачу, но от начала и до конца. Она не была связана ни с радиационной химией, ни с какими-то молекулами – ей нужно было посчитать, сколько энергии остается после прохождения энергии через какой-то небольшой образец, посчитать частицы, которые входят и выходят из него. Простые базовые вещи, но для первого знакомства этого более чем достаточно.

Анастасия Иванова и Артем Русакович (ЛЯП): Наш проект по геномной «дактилоскопии», созданию генетического паспорта человека содержал очень много этапов. Студенты были очень сфокусированы на работе, просили дополнительную информацию. Мы – биологи в стане физиков, всегда учим биологическим техникам, их нужно объяснять с нуля. Эти методики позволяют работать с ДНК, узнавать о ее состоянии, менять ее отчасти. В этом проекте мы сосредоточились даже не столько на тех работах, которые у нас ведутся, а на том, чтобы побольше дать студентам методик, техник. Большую часть вещей они делали на образцах собственных ДНК – из своей крови получили свои ДНК, исследовали их и узнали их некоторые черты. У них была биологическая специализация, так что базовые вещи они знали. На нашу практику записываются и физики, им приходится объяснять с нуля многие вещи. В этот раз нам было проще.

Юсеф Ахмед: Все было полезно для нас, и даже когда что-то не получалось, были реагенты, чтобы повторить работу. Четко построенный план программы охватывал большое количество методов. Кроме того, для нас были организованы несколько дополнительных посещений, помимо основной программы практик.

Али Алгариб: Это был громадный опыт: провести три недели в таком известном Институте, одном из лидирующих в мире в области ядерных исследований. Мне было бы полезно побывать здесь еще раз.

А. Б. Арбузов (ЛТФ) руководил проектом «Теоретическое описание квазиэластичного нейтрино-ядерного рассеяния»: Три недели, конечно, маловато, но определенный прогресс у Марвы Селим проявился, и, вообще говоря, база у нее тоже была. Правда, это касалось по математики и общей физики, а по квантовой теории поля базовые знания отсутствовали. То есть по нашей задаче пришлось начинать с нуля. Наш проект был посвящен рассмотрению так называемой проблемы с реакторными антинейтрино: мы хорошо знаем физику ядерного реактора, знаем точно, сколько энергии он дает и можем точно рассчитать, сколько нейтрино излучается. Дальше мы экспериментально проверяем, сколько мы видим нейтрино, детектор ставится недалеко от реактора. И количество наблюдаемых нейтрино меньше предполагаемого примерно на 5 процентов. Эта проблема известна более 10 лет, и пока не нашла адекватного описания в рамках стандартной физики. Можно предположить существование стерильных нейтрино, и такой эффект появится, но тогда надо найти эти стерильные нейтрино.

Мы пытались найти эффекты, которые не были учтены, в частности, эффект радиационных поправок в процессе измерений, наблюдений нейтрино. Мы оценили, что могут быть поправки порядка одного процента, а, может быть и двух, трех, четырех в нужную сторону – отрицательные поправки. Разобрались, что нужно делать, и, по сути, результатом стала постановка задачи, а не ее решение. Для задачи, которую мы хотели решать, могут потребоваться месяцы квалифицированной работы. А для студента это тоже очень большой опыт – включиться в настоящую работу, что-то понять, что-то сделать, может быть, простые упражнения, но нужные для этого проекта. Мы получили какие-то предварительные оценки и надеемся, что, может быть, и в дальнейшем будем сотрудничать.

Марва Селим: Это было не то чтобы сложно, просто недостаточно времени, чтобы понять предмет исследований и получить результаты. Я уже окончила университет и работаю ассистентом-исследователем в области теоретической физики. Этот проект открыл для меня новое «окно» в физике.

– И ваши слова в завершение презентации: «Нейтринная физика – это очень интересно», – были сказаны искренне?

– Да, вполне. Я занималась ядерной физикой, изучала физику частиц, но физика нейтрино оказалась для меня новой областью.

– Продолжите ли исследования в этой области?

– Я обсуждала это с моим научным руководителем и сейчас пытаюсь сделать выбор между физикой гравитации и физикой высоких энергий.

А. В. Ужинский (ЛИТ): Изначально наш проект был ориентирован на определение болезней растений при помощи глубоких нейронных сетей. Основной идейный вдохновитель этого проекта – Геннадий Алексеевич Ососков, он прочитал одну лекцию для участников практики, а мы были у него на подхвате. В нашем проекте участвовали три студента, они на самом деле много чему научились. Я уже занимался со студентами года два-три назад, у тех подготовка была гораздо хуже. У участников этой практики неплохие базовые знания именно в этой области, у кого-то даже хорошие. А в целом мне понравился их энтузиазм: нужно было только показать направление, и они тут же бросались и начинали копать.

Изначально у нас стояла задача просто познакомить их с проектом. Его два года назад поддержал РФФИ, мы начали работать, получили серьезные результаты. Они должны были воспроизвести наш опыт, используя нашу же базу изображений, готовые скрипты, чтобы собирать модели и так далее. Они достаточно быстро все это дело переросли. Каждый из практикантов, познакомившись с нашим опытом, должен был выбрать какую-то сельскохозяйственную культуру и тем самым расширить модель. В процессе знакомства с деятельностью нашей лаборатории я рассказал им о совместном с ЛНФ проекте в рамках программы ООН ICP Vegetation. В рамках исследований по этой программе участники собирают образцы мхов, и не всегда могут определить тип собранного мха. Стояла практическая задачка распознавания типа мха. Ребята энергично в нее включились, им стало интересно, и, в результате, они выполняли втроем именно эту задачу. Мы им показали автоматизированные средства для набора данных, то есть создания базы данных изображений, выбрали пять типов мха. В конце концов им удалось сделать достаточно хорошую модель, которая решает эти задачи. Мы ее уже частично интегрировали в наше приложение. Они прошли все этапы, которые могли, и даже больше. Я думаю, им настолько понравилось, что они и дальше будут этим заниматься. Они поняли, как работают наши алгоритмы, как их улучшать, и сделали что-то вполне реальное за три недели – очень неплохой результат. На подготовку презентации у них оставалось не так уж много времени, но и с презентацией они справились.

Асем Алаа: Мы прослушали теоретическое введение в глубокое машинное обучение, познакомились с особенностями архитектуры, специальными функциями, а дальше – практическая работа. Мы применили общую программу для идентификации болезней растений. Также получили очень полезный тренинг по классификации мхов, познакомились с различными техниками, в том числе высокопроизводительными компьютерными технологиями с помощью команды отдела внешних коммуникаций и распределенных информационных систем ЛИТ. Мы им очень благодарны. Нас научили, как работать с данными, как их фильтровать и получать высококачественные наборы данных, соответствующие требованиям машинного обучения. Я впечатлен практикой, командой профессора Ососкова, всем им большое спасибо! Надеемся встретиться в будущем, если представится такая возможность.

Об отборе участников этой практики в Египте рассказал Ваел Бадави (ЛНФ): Когда мы объявили об этой практике в Египте, число желающих в ней участвовать превысило 400 человек. В Академии наук было принято решение провести дополнительный отбор. Из 400 претендентов с помощью специального интервьюирования отобрали 60, из них по итогам анкетирования остались 25 практикантов. При этом в практике были представлены университеты и научные институты разных частей нашей страны, а не только Каир и Гиза. Мы в этом году заранее отправили в Академию названия учебных исследовательских проектов, чтобы можно было выбрать конкретные проекты, а не общие темы, как раньше. По каждому проекту мы заранее обсудили с их руководителями в лабораториях ОИЯИ готовность к участию в практике, поскольку эта стадия проходит в декабре, а заканчивается под Новый год. К нашему счастью, большое количество руководителей оказались готовы работать.

– Вы сами руководили проектом «Нейтронный активационный анализ в науках о жизни»…

– Ко мне записались два студента. Я заранее согласовал с коллегами в секторе программу работы, коллеги прочитали лекции – каждый по своей специальности. Студенты, несмотря на то, что впервые познакомились с этой тематикой, проявили большой интерес. Мы дали им много дополнительных материалов для изучения, провели экскурсию на установку «Регата» на ИБР-2. Они побывали в химической лаборатории, где мы готовим образцы, познакомились на образцах мха со всеми стадиями их подготовки. Они самостоятельно провели небольшую часть экспериментальной работы, изучили все необходимое программное обеспечение, программы расчета концентраций, подготовили свои презентации и прекрасно с ними выступили.

Когда я их спросил о перспективах, они выразили заинтересованность в том, чтобы войти в проекты, с которыми они смогли бы приехать сюда на более длительный срок и использовать эту экспериментальную работу для написания диссертаций в Египте в рамках совместной коллаборации.

Ольга Тарантина, Еженедельник ОИЯИ
фото Игоря Лапенко