Почему, чтобы подготовить хороших инженеров, нужно новое поколение математиков, из-за чего компетентность российских ученых упала на мировом уровне и что мешает преподавать в вузах современную науку? Математик Станислав Смирнов Смирнов рассказал, что сегодня происходит с математикой и как это сказывается на других научных областях.
Несколько лет назад ученый получил мегагрант на создание математической лаборатории при СПбГУ. За это время через нее прошло больше сотни молодых исследователей и аспирантов, а один из них в апреле получил престижную премию Института Клэя.
Как и почему российская наука отстала от мировой
Из-за недостатка финансирования и «оттока мозгов» российская наука менее интегрирована в международную, чем даже во времена железного занавеса. Тогда, конечно, было сложно поехать за границу, но люди читали статьи, следили за актуальным. У нас была критическая масса ученых, чтобы мы сами, без поездок, могли быть близки к этому переднему краю. Сейчас же мы немного провинциализировались, потому что у людей нет денег ездить на конференции или приглашать кого-то, а также вести экспериментальные исследования на мировом уровне. Это досадно, потому что человек может быть очень умным и способным, но при этом часто не может работать на переднем крае науки.
Изначально проблема возникла из-за того, что многие люди уехали или ушли из науки и потерялась квалификация. Потом снизился уровень преподавания. Есть специальности, где у нас компетентность так сильно упала, что будет сложно восстановить. Это вопрос не только вкладывания денег, обеспечения условий работы: нужно еще объяснить молодому поколению, что интересно, что неинтересно, чем нужно заниматься – и это непросто. Потому что, если у вас нет компетенции в какой-то области, как вы ее получите?
В математике сейчас ситуация немного лучше, потому что мы меньше завязаны на эксперименты и нам не нужны современные и дорогие лаборатории. С другой стороны, в отдельно взятой экспериментальной области иногда проще догнать, потому что достаточно привезти одного профессора и купить одну установку – это стандартная структура лаборатории за рубежом. По математике вам одного профессора не хватит – нужна группа для общения, культурная среда.
Из положительного: у нас в университеты приходит очень много талантливой молодежи. Да и по некоторым специальностям у нас все-таки есть критическая масса, а по всем и нельзя быть ведущим. На такое способна только очень большая и богатая страна вроде Америки. За то, чтобы покрыть все специальности, сейчас фактически борются только США, Франция и Великобритания. Пытается Китай, но они пока еще не нарастили уровень, хотя и вкладывают в науку много денег. Другие страны – та же Германия – не могут покрыть всё. Советский Союз в лучшие годы не все, но многие специальности покрывал.
Зачем современной науке теоретические исследования
Есть вечная дискуссия о том, нужно ли поддерживать теоретические исследования или только прикладные. Но мы никогда заранее не знаем, что пригодится в будущем. Взять те же цифровые фотографии: используемые алгоритмы были придуманы чисто для фундаментальных исследований безотносительно к фотографии, но потом, когда технология понадобилась, выяснилось, что теоретические исследования уже проведены.
В Советском Союзе было налажено взаимодействие фундаментальной науки с прикладными исследованиями. В каких-то областях более эффективно, в каких-то – менее. В больших проектах типа космической программы или ядерных бомб и энергетики оно работало довольно эффективно. Там проблему делили на мелкие части, распределяли по сотням институтов, которые ее решали.
Современная индустрия состоит скорее не из таких мегапроблем, а из каких-то срочно возникающих вопросов, которые тоже нужно решать. В математике у нас традиционно были хорошие ученые, и большая часть российских научных успехов базировалась на этой математике. У нас был достаточный уровень фундаментальных математических знаний, чтобы продвигать и другие области. В последние годы значимость математики только повысилась. Информационные технологии, работа с большими объемами данных, биология, расшифровка генома – всё это в значительной степени математика.
Как в СПбГУ открылась лаборатория на мегагрант правительства
Мы создали лабораторию Чебышева в 2010 году на мегагрант правительства. Это была первая волна мегагрантов. В каждую волну с нуля создается 40 лабораторий, которым дается грант на два с половиной года, затем он, возможно, продлевается еще на два года. Потом лаборатория должна найти какое-то другое финансирование, что, кстати, нетривиально, потому что у нас очень мало способов грантовой поддержки. В нашем случае «Газпром нефть» очень помогла, давая благотворительную помощь, а потом мы нашли грант РНФ.
Большинство мегагрантов рассчитано в основном на экспериментальные лаборатории: биологические, химические, физические. А структура экспериментального коллектива – это один старший профессор; еще два-три профессора помоложе; несколько молодых научных сотрудников; много лаборантов, которые завинчивают винтики, протирают линзы, поддерживают виварии; а также студенты вокруг. Это иерархическая структура, нацеленная на определенный эксперимент, в современной науке часто связанный с какой-либо дорогой установкой. У математиков, понятно, установок нет. Поэтому мы с коллегами серьезно обсуждали, в какой именно форме нужно создавать лабораторию.
В основном лаборатория Чебышева состоит из молодежи и нацелена на теоретические исследования. Так получилось, потому что я создал лабораторию по тем вещам, которыми сам занимался в то время. Ядро – математическая физика, но со всеми окрестными областями. Если говорить про практическую пользу, то основная польза от этого – поднятие на нужный уровень наших компетенций в преподавании математики. В последнее время несколько ребят стали заниматься более прикладными вещами и ведут диалог с той же «Газпром нефтью», потому что у нефтяных компаний всегда сильные исследовательские отделы, в которых математики и физики тоже работают.
Как устроена математическая лаборатория
Математическая лаборатория устроена по-другому: обычно больше старшего поколения, нет лаборантов, зато гораздо больше постдоков или аспирантов. Мы, поговорив с коллегами, поняли, что хотим сконцентрироваться на молодом поколении, то есть включать старших, только чтобы как-то административно всё это поддерживать. Средний возраст наших сотрудников меньше 30 лет.
Для нас были важны две вещи: поддержка аспирантов и поддержка молодых кандидатов наук, или, как это называется на Западе, постдоков – людей, которые только что получили степень доктора и имеют временную позицию на два-три года. У нас были и местные доктора, и те, кто приехал извне. Им платится разумная зарплата, даются деньги на участие в конференциях и сотрудничество. Это важно, потому что за последние 25 лет финансирование науки у нас сильно упало – в частности, были низкие зарплаты. Стандартный аспирант в России много подрабатывает, и это отвлекает от науки. Обычно к концу аспирантуры он просто уходит из науки, особенно если есть семья, дети. Поэтому первая часть – это обеспечить людей. Вторая – дать им интересную работу, организовать какие-то семинары, школы, курсы по современной математике.
В золотые годы советской математики факультет должен был существовать как клуб, где люди много друг с другом общаются, сидят на семинарах. С другой стороны, в СПбГУ многое испортил переезд в Петергоф, куда математико-механический факультет перебрался одним из первых. Это убило семинарскую активность, потому что в Петергофе никто не будет оставаться до полуночи: темно, холодно, электрички нечасто ходят. Эта активность так и не возродилась, даже когда там стало более обустроено: многие математические семинары просто вымерли, в лучшем случае переехали в другие учреждения.
С другой стороны, мы решили немного внедрить западные традиции. В России было принято, что аспирант три года пишет диссертацию, раз в неделю ходит на семинары по своей специальности, а остальное время сидит дома на чердаке, потому что офисов нет, и только изредка общается с узкой группой коллег, а другими областями интересуется мало. Мы попытались поменять привычки, чтобы были специальные курсы для аспирантов, чтобы они ходили не только на свои семинары, но и на другие. Такая система успешно прижилась.
Зачем математикам стажироваться за границей
Мы старались, чтобы все молодые люди стажировались год или два за границей. Понятно, что возникает вопрос: вернется или не вернется? Но мне кажется, это немного неправильный вопрос: надо делать так, чтобы не только наши возвращались, но и к нам приезжали какие-то иностранцы на такие условия. Надо понимать, что часто выгоднее послать трех человек, из которых один вернется, чем держать их здесь. Потому что в другом университете, набравшись опыта, они расширят свой кругозор и привнесут что-то другое. Я считаю, что это работает довольно успешно, если посмотреть на достижения на международном уровне.
К нам приезжали студенты и аспиранты из 30 стран и сотни университетов, если считать конференции и школы, которые мы организовывали. На короткие сроки приезжают очень часто, на более длительные приезжали несколько раз. Есть хорошие связи с университетами, которые занимают передовые позиции. Часто сотрудничаем по географическому принципу – например, с технологической школой в Стокгольме или Университетом Хельсинки. У нас есть довольно много совместных статей, но есть и результаты, которые сложно измерить: кто-то приехал, прочел лекцию, а потом из этого родилась какая-то работа.
Как петербургские ученые получили престижную премию Клэя
Для лаборатории, которая существует всего шесть лет, у нас очень большая отдача. И в смысле научных исследований, и в смысле интеграции в мировую науку. Например, Дмитрий Челкак – один из организаторов лаборатории, вложивший в нее много времени в первые три года, в 2014-м получил премию Рафаэля Салема – это самая видная международная премия по математическому анализу. Сейчас он находится на очень престижной пятилетней позиции в Париже.
Cамая замечательная новость пришла 11 апреля. Есть Институт Клэя, который известен тем, что объявил премию в 1 миллион долларов за решение семи конкретных задач. Из них на этот момент решена только одна – гипотеза Пуанкаре – Григорием Яковлевичем Перельманом. Но институт также каждый год вручает от двух до пяти призов за лучшие, по их мнению, достижения последних лет. Фактически это одна из самых престижных математических премий. В этом году один из призов достался Евгении Малинниковой и Александру Логунову. Малинникова – выпускница СПбГУ, а сейчас – профессор в Норвегии. А Логунов – постдок в лаборатории Чебышева.
Александр Логунов – первый из получивших приз, у кого есть аффилиация с Россией, кто здесь работает. При этом Институт Клэя вручает эти призы каждый год на протяжении 19 лет – наверное, их дали уже за 50 разных открытий. Это просто свидетельство того, что заметных открытий, совершенных за 20 лет, у нас было мало. А если мы будем говорить про физику, химию, биологию, то ситуация тоже критическая: Нобелевского уровня открытий нет. Но раз молодые коллеги начинают получать такие премии, то надежда есть.
Насколько эффективной оказалась система мегагрантов
Я считаю, что мегагранты – полезная программа, но надо, чтобы в комплексе было много и других вещей. Конечно, всё можно улучшить – например, я бы создавал более долгосрочные гранты. Сейчас это имеет смысл, если человек делает что-то прикладное, но тогда возникает вопрос: зачем в университете делать что-то, что окупается, если можно просто организовать свою компанию, необязательно при университете? Тогда, возможно, надо было бы делать специальную систему по организации компаний при университете. А для фундаментальной науки это слишком короткий срок.
На мой взгляд, примерно половина лабораторий первых двух волн были успешны в научном плане и выжили. Это много по международным стандартам, это большой процент, потому что, когда вы начинаете какое-то научное исследование, заранее не знаете, пойдет оно или нет. Но все-таки некоторые лаборатории умерли из-за того, что не было финансирования, или из-за того, что заведующим приходилось часть времени тратить не на науку, а на его поиски.
Почему в университетах преподают устаревшую математику и к чему это может привести
Чтобы иметь хорошие прикладные исследования в любой области, у нас должна быть хорошая математическая база. Сейчас без математики ничего не бывает. Если мы хотим, чтобы хорошая математическая база была у инженеров, нам нужно, чтобы профессора инженерных вузов хорошо знали современную математику. Но обычно там работают выпускники ведущих математических факультетов, в том числе СПбГУ. Значит, надо сначала воспитать поколение математиков, чтобы восполнить ту дыру, которая у нас образовалась за последнее время. Прежде чем всерьез браться за прикладные вещи, нам надо поднять даже не научный, а образовательный потенциал.
У нас сотни вузов, где преподают по устаревшим конспектам устаревшие вещи, которые современному выпускнику не нужны. Их учат не той науке, которая нужна сегодня, а какой-то позавчерашней. Например, последние десять лет очень востребованы специалисты по машинному обучению, а их в стране почти не готовят. И причина проста: нам не хватает высококвалифицированных доцентов и профессоров в вузах. Видимо, единственный способ это обновить – вырастить новое поколение. Но тогда нужно сделать так, чтобы, во-первых, преподавание было на хорошем уровне, то есть людей чему-то современному учили, а сразу по всей стране обеспечить это мы не сможем. Во-вторых, нужно, чтобы выпускники были потом востребованы и пошли преподавать в региональные вузы, где нужна математика.
Это срочный вопрос, потому что большая часть инженеров у нас не знает ту математику, которая им нужна. Их учат по учебникам тому, что было нужно инженеру 40 лет назад, но с тех пор всё сильно изменилось: другие области, другое применение. Это сложная задача масштаба страны, а мы просто взяли на себя важный кусочек, который должен за собой это всё подтянуть.
Что происходит с преподаванием математики в школах
У нас хорошо обстоят дела с физико-математическими школами, для ведущих вузов у нас достаточное количество сильных абитуриентов. Они хорошо подготовлены и мотивированы – это ценный капитал, которого во многих других странах нет. Мы с ними работаем, но в Петербурге и без нас хорошо: есть математические кружки, и в этом смысле мы просто немного добавляем к тому, что есть.
Уже третий год подряд к нам на программу «Математическая прогрессия» поступает больше победителей Всероссийских олимпиад школьников, чем на любую другую математическую программу в России. Изначально лаборатория поддерживала аспирантов и молодых ученых, а потом «Газпром нефть» предложила поддержать нам студентов с упором на регионы. Примерно в тот же самый момент мы перезагружали преподавание математики студентам, поэтому эта инициатива совпала с нашей работой. Сейчас у нас есть 1-й и 2-й курс, в сентябре появится 3-й, и уже заметно, что удалось собрать очень много хороших ребят, в том числе из регионов. Но первые реальные результаты будут, когда они закончат.
Источник: «Бумага»