В Казани ежегодно вручают премии имени Арбузова за выдающиеся исследования в области фундаментальной и прикладной химии среди молодых ученых. В 2014 году первое место занял Тимур Маджидов, выпускник химфака КФУ, а сейчас — старший научный сотрудник лаборатории исследований органических соединений, научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории хемоинформатики и молекулярного моделирования, старший преподаватель кафедры органической химии КФУ.

— Тимур, расскажите, какой проект Вы представили на суд жюри Арбузовской премии?

— Мой проект представляет результаты исследования реакционной способности соединений, то есть того, как одно соединение взаимодействует с другим. Он назывался «Разработка новых методов анализа и предсказания реакционной способности органических соединений».

Проект можно разделить на три компонента. В первой части мы методами квантовой химии исследовали на качественном уровне эффекты, которые определяют реакционную способность веществ. Во второй с помощью методов хемоинформатики создавали модели для предсказывания количественных характеристик химических реакций. Для этого мы развивали подход конденсированного графа, который был предложен моим руководителем — профессором А. Варнеком из Страсбургского университета во Франции. В результате мы смогли оптимизировать условия проведения реакции еще до того, как ее кто-то проведет. Скажем, предсказать, какие лучше взять условия, температуру, давление, причем буквально за доли секунды. Пока мы единственные в мире это можем делать.

И третья часть — это оперирование реакционной информацией. То есть создание баз данных и разработка подходов, которые позволяют эффективно работать с химическими базами данных. Научить компьютер понимать химика — этим тоже занимается наука хемоинформатика.

Наш подход отчасти похож на алгоритм работы интернет-поисковика, который догадывается, что вы хотите найти информацию о кафе и ресторанах в Казани, когда вводите в поисковую строку «где пообедать». Так и наш алгоритм позволяет осуществлять поиск по химическим реакциям на новом уровне, определять механизм реакции на основании запроса и выдавать только реакции нужного типа.

Таким образом, база данных будет «понимать» запрос и выдавать именно ту информацию, которую химик подразумевает, а не все множество возможных реакций, которые идут с введенными реагентами.

— Вы запатентовали этот подход?

— Общая концепция запатентована. Но вообще у нас нет цели патентовать все подряд, ведь это наука. К тому же, чтобы использовать наши методы, необходимо определенное уникальное программное обеспечение. Оно есть только у нас и у наших страсбургских коллег.

— Как долго Вы работали над проектом?

— Первой частью исследования, основанной на методах квантовой химии, я занимался много лет, с первого курса университета. Второй подход занял примерно два года. А третья часть — оперирование информацией — это результат совсем новой работы, проведенной буквально в течение последнего года.

В сущности, все эти годы со студенчества я занимаюсь изучением основ взаимодействия веществ, природы этого процесса и его движущей силы, только сначала — с точки зрения квантовой химии, а теперь — в ином ракурсе: с помощью методов хемоинформатики, которая предсказывает ход химической реакции несколько иначе.

— Вы могли бы пояснить различия на уровне, доступном широкой аудитории?

— Попробую. Квантовая химия занимается изучением химических процессов, исходя из того, как ведут себя электроны и ядра, то есть она на очень глубоком уровне рассматривает химические явления, расчеты делает детально и оттого медленно. А чтобы сделать расчеты в реальное время, приходится отбросить из поля зрения ряд явлений и оперировать в рамках некой абстракции: например, мы вообще не рассматриваем, как влияет растворитель на реакцию — это слишком сложно, мы рассчитываем молекулы в вакууме, в основном.

Мои студенты в шутку иногда называют заключения квантовой химии верными для «сферических коней в вакууме».

Есть такой анекдот: у одного фермера не увеличивалось поголовье табуна. Он ходил к разным специалистам, мудрецам, пытаясь выяснить, почему же кони не плодятся. Но никто не мог дать ответа. Наконец, спросил у физика. Тот исчез на два месяца, а потом пришел и сказал, что нашел решение, но оно верно только для сферических коней в вакууме.

Это звучит грубовато, но в этом и есть свой резон: квантовая химия требует учета огромного количества факторов, что в итоге может обернуться слишком сложными расчетами, в результате приходится отвлекаться от реальной картины мира, описывая главную, центральную часть.

Хемоинформатика исходит из других позиций. Если сформулировать коротко, то примерно так: все очень сложно, но мы не будем пытаться описывать глубокие детали, а попробуем найти такую математическую модель, которая позволит предсказать интересуемое свойство.

Хемоинформатика обнаруживает сложные взаимосвязи очень большого числа параметров (иногда нескольких тысяч) с интересуемым свойством. Принимая то, что химическое явление в своей сложности подобно черному ящику, она пытается найти некие закономерности, которые исследователи смогут использовать для предсказания определенных химических процессов.

— В какой научной области по преимуществу применяются методы хемоинформатики?

— Надо сказать, что хемоинформатика — наука довольно молодая, само название появилось только в 1998 году, хотя в ней объединилось несколько областей химии, которые начали развиваться гораздо раньше. Она используется в основном для создания новых лекарств. Позволяет предсказывать биологическую активность, например, как хорошо соединение убивает бактерии, или как хорошо вещество растворяется, какой имеет спектр. Химические базы данных также во многом работают благодаря хемоинформатикам, которые «научили» компьютер понимать химию.

— Вы в Казани одним из первых занялись этой наукой?

— Предпосылки были и ранее, но конкретно предложил заниматься данным направлением в КФУ профессор Александр Варнек. Дело в том, что после защиты кандидатской диссертации мне предложили пройти стажировку в Страсбургском университете у профессора Варнека, который создал первую в мире магистратуру по хемоинформатике. Я изучал эту науку, а потом при его участии мы создали магистратуру по хемоинформатике здесь, в Казанском университете. Я адаптировал учебную программу магистратуры, и мы открыли лабораторию под его руководством.

У нас в университете большое внимание уделяется дизайну лекарств, а это как раз основное направление применения хемоинформатики. Но профессор Варнек расширил сферу научного знания: он придумал, как хемоинформатику можно использовать для химических реакций, чтобы предсказывать их характеристики. Эту идею он предложил мне, и мы начали развивать ее здесь, в Казани. Сейчас мы уже довольно далеко продвинулись, что, собственно, и отмечено Арбузовской премией.

— Вы планируете развивать эти исследования и дальше?

— Конечно, мы выиграли большой федеральный грант под эти исследования на три года, финансирование по нему составляет около 10 миллионов рублей в год. Это позволило создать международную научную группу. Мы пригласили ведущих специалистов в области хемоинформатики из разных стран и вот уже год работаем вместе.

— Что касается финансовой составляющей премии Арбузовых, она чисто символическая. Расходуете Вы ее тоже как-то символично?

— Нет, я в этом смысле не романтик.

— То есть Вы истратили ее на новогодние подарки?

— Нет, на шубу жене.

— Таким образом компенсировали недостаток внимания?

— О да! Моя жена видит меня очень малое количество времени. Прихожу я поздно и стараюсь успеть хотя бы немного поиграть с сыном.

— Тимур, Вы планируете дальше работать в Казани или есть планы уехать за рубеж?

— Нет, таких планов нет, тому есть причины прагматические и эмоциональные.

Прагматические основаны на том, что в мире сейчас в научной сфере довольно сильный финансовый кризис: везде произошло урезание финансирования. А в России наоборот науке стали уделять много внимания, появились интересные формы поддержки, в том числе гранты по возвращению наших ученых из-за рубежа. К слову, профессор Варнек — выходец из России, он покинул нашу страну в 90-х годах, когда в науке не было денег, лаборатории закрывались, люди уходили.

Сейчас за счет грантов по возвращению наших ученых мы можем привлекать очень крупных специалистов к сотрудничеству. И возможностей у молодых российских ученых в России гораздо больше, чем за рубежом. Там сейчас очень непросто найти место.

В результате сокращения финансирования освободилось большое количество специалистов со степенями. А европейцу, конечно, гораздо легче устроиться в европейский университет, чем, скажем, мне.

— С возможностями понятно, а условия для исследовательской деятельности: оснащение лабораторий, доступность реактивов?

— Да, с этим много проблем. Если, скажем, в Германии человек может заказать реактив и получить его через два дня, то в России это часто три месяца, а в основном шесть. Но я теоретик, меня это не очень пугает.

У нас науку делать немножко сложнее, чем за рубежом, поэтому я наслаждаюсь тем временем, когда удается уехать в Страсбург на два-три месяца, потому что там успеваешь сделать очень много. Там нет административной нагрузки, преподавания, дипломников, аспирантов, нет домашних обязанностей, а только чистая наука, в которую погружаешься с головой. Плюс там есть специалисты, общение с которыми само по себе очень ценно.

Но ведь если бы я там жил постоянно, то и там добавились бы все те же обстоятельства, отвлекающие от научной деятельности. Сейчас наша магистратура получила статус двойного диплома, работаем над договором о двойной аспирантуре, и теперь наши студенты могут, отучившись год здесь, поехать на год в Страсбург и продолжить обучение там. А в итоге получить два диплома: российский и французский. Так что теперь, когда я туда еду, то у меня и там есть дипломники и аспиранты.

Есть и эмоциональные причины, по которым не планирую уезжать из страны: все-таки за рубежом мы чужие. Там нет родных, друзей, а я лично человек, привязанный к близким людям. Менталитет у нас немного другой, эмоциональный дискомфорт ощущается в любой другой стране, даже в общении с французами, чей менталитет, на мой взгляд, ближе всего к российскому. Работать за границей хорошо, а жить, откровенно говоря, тоскливо, поэтому в праздники, если никто из родных не приезжает ко мне, часто предпочитаю работать.

— В России сейчас реально заработать на жизнь, занимаясь только химией?

— Да. Я считаю, что в Казани имеет смысл поступать на химфак и заниматься химией. Сейчас некоторые мои друзья дослужились до начальников лабораторий в фирмах, университетах, НИИ. И каждый год меня три-четыре раза спрашивают, есть ли хороший студент, который умен, мотивирован, старателен — они готовы его взять.

— И как обстоят дела: трех-четырех таких студентов в год можете порекомендовать?

— Не всегда. Пока спрос превышает предложение. Берут и не очень сильных в научном плане людей, приходится довольствоваться их целеустремленностью.

— Как сегодняшняя ситуация в мире, в частности, антироссийские санкции, сказываются на научной деятельности?

— Есть, конечно, некоторые проблемы: сложнее стало с реактивами, приборами, в связи с падением рубля стало дороже ездить за рубеж. Я не могу сказать, что ситуация в мире как-то повлияла на человеческие отношения с нашими коллегами. У меня есть коллеги и друзья из Украины, США, Германии, Франции, Австрии, Великобритании, с которыми у нас продолжают вестись совместные исследования, научные контакты, мы по-прежнему поддерживаем друг друга. Недавно меня коллега из Великобритании пригласил приехать на конференцию за их счет. Так что политика политикой, а дружба — дружбой.

Нашим подходом, связанным с базами данных химических реакций, заинтересовалось британское Королевское химическое общество. Они в качестве стратегической инициативы хотят сделать бесплатную базу данных химических реакций, и им нужны алгоритмы для поиска, идеи, как хранить реакции, как работать с ними. Они готовы привлечь нас как одних из основных разработчиков алгоритмической части этой базы данных, потому что у нас есть интересные наработки в данной области. Правда, пока наш проект продвигается не так интенсивно, как мы бы хотели.

— Тимур, Вы потомственный химик?

— Нет, я единственный в семье химик.

— А помните, как пришло к Вам решение заниматься химией?

— Мой дядя высказал предположение по этому поводу: вспомнил, как в детстве я постоянно ломал игрушки, пытался разобраться, что же там внутри, а теперь, видимо, решил разобраться внутри самого вещества.

На самом деле в школе я много наук любил, был участником республиканских олимпиад по физике, химии, экологии, биологии, русскому языку, литературе, астрономии. Помню, в седьмом классе больше была интересна медицина и биология, в восьмом увлекся физикой, а в десятом — химия. Когда пришло время поступать, хотел либо на химфак, либо на фармацевтический, но в итоге выбрал химфак.

— И теперь большую часть времени посвящаете химии?

— На работе я с 8 часов утра до 7 часов вечера, но, как я уже говорил, здесь приходится заниматься не только наукой, много административной работы и преподавания, так что занятий химией, если честно, мне не хватает. Большая ответственность за людей, мы принимаем сотрудников, платим им зарплаты выше среднего, но это нелегко дается: надо постоянно доставать деньги, выигрывать гранты.

— Вас не тяготят эти обязанности?

— Иногда хочется взять паузу и уйти в науку с головой. Но это редко получается, потому что решение административных вопросов не терпит отлагательства. Хотя я с гораздо большим удовольствием сосредоточился бы на собственно научных вещах: писать компьютерные программы по нашей тематике, конечно, интереснее, чем сметы и отчеты.

— Сейчас от ученых требуют решения двойной задачи: и достижения научного результата, и коммерциализации проекта. На Ваш взгляд, это правильно, или все-таки эти функции должны распределяться между разными людьми?

— Думаю, нам от этой системы уже никуда не деться. Грантовая система вынуждает работать с прицелом на коммерциализацию, практическую значимость.

У меня сложилось ощущение, что из-за этой системы в научных группах появляется два типа людей: административный персонал — это, как правило, руководитель и несколько помощников — они определяют некий вектор развития лаборатории и осуществляют подготовку большинства документов, заявок на гранты, отчетов и прочего. А второй тип людей — это те, кто непосредственно проводят исследования.

Так происходит везде в мире: руководитель лаборатории, остается, конечно, научным человеком, вникает в суть исследований, но большую часть времени занимается вопросами менеджмента и редко может себе позволить погрузиться полностью в науку. В России складывается такая же система.

— То есть собственно научная деятельность для Вас — это уже как награда?

— Да, всегда с нетерпением жду второго полугодия, потому что с февраля по июль меньше преподавания, административной нагрузки и бывает больше времени для науки.

Беседовала Нина Максимова

В Казани продолжается уборка улиц после сильного снегопада. За сутки из города вывезли 5,5 тыс. тонн снега, сообщили в Комитете внешнего благоустройства.

Ночью на улицах работали 302 единицы техники. Также использовали 550 тонн противогололедных материалов. Сегодня улицы продолжат расчищать — всего задействуют 555 дорожных рабочих и 319 единиц техники.

Напомним, казанский «Водоканал» увеличил стоимость утилизации снега на снегоплавильных пунктах до 414 рублей за тонну.