Она знает, как опередить науку на несколько шагов, и убеждена, что проблемы – верный путь к открытиям. Она умеет забивать сваи в прямом и в переносном смысле и усердно трудится над тем, чего нет пока даже в теории. Профессор ЮУрГУ Екатерина Барташевич возглавляет группу исследователей, создающих вещества и материалы будущего, которые, возможно, спасут человечество. Между тем в науке Екатерина Владимировна в свое время осталась вопреки сложным обстоятельствам.
Из досье «АН»
Екатерина Барташевич - профессор кафедры теоретической и прикладной химии ЮУрГУ, доктор химических наук, доцент, заведующий научно-исследовательской лабораторией многомасштабного моделирования многокомпонентных функциональных материалов. Научные интересы: теория химической связи, моделирование атомно-молекулярных систем, хемоинформатика, цифровые двойники химических соединений и материалов. Лауреат премии «Профессор года-2019». Опубликовала более 100 научных работ.
Странный путь
Екатерина Барташевич признается, что стала ученым незаметно для себя. Научной работой увлеклась, учась на химическом факультете ЧелГУ, когда писала курсовые и дипломную работу. Занималась традиционными для химии вещами. Однако был один нюанс. Изначально она случайно попала в научную среду химиков-теоретиков, которые не с веществами работали, а строили структурные модели. Инструмент - не лабораторный стол с посудой, а компьютер. Нужны были и навыки соответствующие. Надо было не только понимать химические процессы, знать химию в теории, но еще и уметь программировать, обрабатывать данные.
Это потом уже стало ясно, что у теоретической химии есть свои перспективы развития, что это область науки, пограничная с физикой, математикой и биологией. А когда защищала диплом, просто поняла, что результаты интересны, хочется приходить в лабораторию, продолжать исследования, и осталась на кафедре лаборантом, чтобы решать свои увлекательные химические задачки.
Теоретиков и сейчас немного, а тогда их было совсем мало. У истоков научной деятельности Екатерины Барташевич стояли профессор Александр Васильевич Белик и доцент Владимир Александрович Потемкин. А дальше открылся тернистый и странный путь. Она, по сути, осталась в науке не благодаря, а вопреки.
Период был тяжелейший! Кафедра на самоокупаемости. Работая лаборантом, Екатерина мыла пробирки, обеспечивая учебный процесс. А наукой занималась после работы, иногда - вечерами и ночами. В аспирантуру тогда попасть было непросто, поступила только спустя четыре года работы на кафедре лаборантом, когда уже научных статей насчитывалось на доцентском уровне.
Аспирантура совпала с уходом в декретный отпуск. Лаборантская ставка была просто мизерная. Пришлось просить, чтобы декретные начислили с аспирантской стипендии, которая была чуть выше ставки. Несмотря на рождение ребенка, Екатерина Барташевич защитилась и уже после этого получила доцентскую ставку.
Работала преподавателем. Чего только не читала! Самые разные курсы по химии. При этом не по всем дисциплинам были учебники, что-то приходилось поднимать с нуля. Разработала собственный оригинальный курс по любимой теме - «Стереохимия и конформационный анализ». Компьютерное моделирование в химии уже тогда начинало играть глобальную роль, позволяя ускорять процесс получения новых знаний. Химия в альянсе с высокими технологиями дает потрясающие результаты.
Но почему «вопреки» осталась в науке? Жизнь шла своим чередом. Порой отчаяние могло захлестнуть. Не было грантов, доцент загружена учебным процессом по полной программе, маленький ребенок, у мужа не ахти какая зарплата. К слову, мужа Екатерина увлекла высшим образованием, он поступил «на заочку» и окончил ЮУрГУ, получив инженерную специальность.
В тот непростой период нужно было где-то брать деньги. Пришлось искать дополнительный заработок. Устроилась дизайнером в газету «Челябинский рабочий». Зарплата в редакции была существенно выше, чем преподавательская, но университет не бросала, продолжала читать лекции. Тонкая нить, связывающая с наукой, не рвалась.
А потом удалось выиграть грант на решение интересной научной задачи и получить финансирование. Начались зарубежные командировки на симпозиумы. Пришлось делать выбор - и с газетой попрощалась. Появилась возможность не только преподавать, но и больше уделять внимание научной работе. Побывав на крупных форумах, убедилась, что на международном уровне в области теоретической химии, квантово-химических расчетов и программирования челябинские ученые вполне конкурентоспособны.
Наука для души
- Сколько ж пробирок вы перемыли, прежде чем перейти на этот уровень?! Нудное занятие?
- Очень! Но это было фоном. Надо зарабатывать деньги – трудилась лаборантом. А наука – для души. Такое полуосознанное вложение в будущее. Эмоционально это было выше каких-то прагматических решений. Грела надежда: когда-нибудь буду заниматься тем, что у меня получается.
Тогда только кристаллизовалось направление «хемоинформатика». Объекты изучения - структура и свойства химических соединений. Коллектив лаборатории исторически был ближе к органике. Одна из задач – изучение взаимосвязей «структура - биологическая активность», а это основа формирования лекарств.
Екатерина продолжала работать доцентом с большой преподавательской нагрузкой и вести исследования, немножко завидуя сотрудникам академических институтов, которые занимаются исключительно наукой. Тогда и пришла к убеждению: не важно, в какой пропорции, но это совмещение необходимо. Невозможно развивать научное направление, не вкладываясь в свою смену, в будущие кадры. К науке нужно почувствовать вкус, еще в студенческие годы. Только так она себя воспроизводит. И преподаватель в свою очередь может считаться таковым только тогда, когда дает актуальные знания. Эта неразрывная связь науки и образования – залог движения вперед. Иначе на смену ученым будут приходить те, кто четко умеют все делать по методичке, но не понимают при этом, куда они движутся.
Осваивать новое направление было непросто. Это требовало серьезного профессионального подхода. Приходилось искать и осваивать оригинальные спецкурсы, штудировать специальную литературу.
- А еще есть взаимосвязь с проектами и индустриальные партнеры, то есть под их запросы нужно подстраивать некоторые дисциплины. И начинается настоящее творчество. При этом лучше всех удается себя проявить тем, кто привык решать научные задачи. Чтобы осознать некоторые вещи, нужно самому выстраивать стратегии, уметь их проверять, а потом уже объяснять другим. Чем больше среди преподавателей личностей, которые увлечены наукой, и ученых, готовых передавать знания студентами, тем результативней научный прогресс, - уверена Екатерина Владимировна.
Быстрые результаты
- Интересна студентам хемоинформатика?
- Проблема в том, что нет достойной рекламы этого направления. Студент прагматичен. Ему нужно сдать по определенным дисциплинам экзамены – он к ним и готовится. То, что не закреплено в расписании, студенты готовы игнорировать с большим удовольствием. И мы страдали от этого, потому что воспроизводимости кадров в какой-то период просто не стало.
В 2008 году в ЮУрГУ открывался химический факультет. Это полезно было для Челябинска. Два химфака - живая конкуренция, которая активизирует научную работу.
- Когда наша группа преподавателей пришла в ЮУрГУ, поднимали все с нуля, с забитых свай, в буквальном смысле слова, - вспоминает Екатерина Барташевич. - Надевали каски, участвовали в строительстве корпуса. Понимали, что все проекты реализуем для себя, продумывали все, вплоть до того, как правильно воду провести для работы лаборатории и какое оборудование необходимо в первую очередь. Ну и, конечно, новые образовательные программы разрабатывала инициативная группа, в составе которой была я, будучи по совместительству ученым секретарем совета химического факультета.
О нашей эффективности судят по количеству статей за отчетный период. Когда поступала в аспирантуру, несмотря на декретный отпуск, был солидный багаж опубликованных работ, хотя тогда это никак не учитывалось. А когда стали организовывать новый факультет в ЮУрГУ, моя эффективность упала до единичных показателей. Года три была серьезная яма, сплошные учебные планы и организация рабочих мест. Я очень волновалась, что мало уделяю времени исследованиями. Но оно того стоило. Созданные условия способствовали быстрым результатам.
Когда переехали в новый корпус, Екатерина Барташевич вернулась в науку. Началась активная работа в нацпроектах и в рамках выигранных грантов. Кандидат наук, доцент, новые комфортные условия - все здорово! Но вдруг пришло осознание: перед тобой нет лидера, который бы вел за собой в выбранной области исследований. Зато была возможность для экспериментов.
- Обнаружив, что у вас нет научных наставников, вы решили сами стать профессором?
- Это звучит страшно (смеется), тем более, что прежде у меня наставники были всегда. Но в ЮУрГУ я действительно оказалась единственным представителем научного направления, которое надо было развивать. А это означало, что нужно не только собирать коллектив, способный интенсивно решать амбициозные задачи, но и в первую очередь расти самой, чтобы успешно работать в этой области.
И еще один важный вывод она сделала для себя тогда: один человек мало что способен совершить в науке, особенно в междисциплинарной области – в хемоинформатике. Нужны разные навыки, комбинация складов ума. Кто-то анализирует, у кого-то хорошо получается собирать данные, кто-то классный расчетчик или тестировщик.
Екатерина Владимировна начала собирать коллектив, искала сотрудников, нацеленных на участие в проектах и получение научных знаний. Пришли вдохновленные люди, которым небезразличны теоретическая и структурная химия, в основном - кандидаты наук, и была создана научно-исследовательская лаборатория многомасштабного моделирования многокомпонентных соединений и функциональных материалов. В этом перспективном направлении, которое развивается в ведущих университетах мира, ЮУрГУ удалось существенно продвинуться.
Среда для озарений
Сейчас в рамках программы «Приоритет-2030» идут запросы на продукцию лаборатории, возглавляемой Екатериной Барташевич. Нужны исследования не только практические, но и теоретические. Ведь получению любого нового продукта на практике предшествует модель. Во-первых, это удешевляет процесс, а во-вторых, имея возможность экспериментировать с моделями, ученые отсекают ряд ошибок.
- При моделировании идет теоретическая оценка вероятности того, что мы получим нужный продукт с требуемыми свойствами, и уже потом вырабатываются рекомендации к синтезу, - рассказывает Екатерина Владимировна. - Часто бывает и обратное движение, когда синтетики получают новые соединения и нуждаются в объективных гипотезах, которые могут помочь улучшить выход или чистоту продукта. И здесь теоретики очень востребованы. Мы давно и успешно сотрудничаем с Институтом органического синтеза УрО РАН. Некоторые реакции, которые они исследуют, мы с интересом изучаем в теории, и, надеюсь, наши работы полезны для практической реализации.
- Вы создаете вещества, возможно, далекого будущего человечества?
- Да, хотя нам хотелось бы поближе (смеется).
- Не обидно работать над тем, к чему, скорее всего, никогда не прикоснетесь?
- Вкладываться в далекое будущее – отличительная особенность фундаментальных научных исследований. Приходится идти ни на шаг, а на два-три вперед. Но это и в повседневной работе помогает, ведь, предсказывая материалы будущего, конструируя новые химические соединения, коллектив оттачивает методологию и навыки. В итоге ученые начинают лучше решать любые задачи.
Возможно, с некоторым авансом, но мы начали называть наши разработки цифровыми двойниками химических соединений и материалов. Конечно, это только вектор. Надеюсь, в будущем те модели, которые мы разрабатываем, станут действительно частью цифрового двойника на производстве, какого-либо химико-технологического процесса получения полезного материала. Есть позитивные практики, демонстрирующие, что такое возможно. Задача перспективная. В этом направлении надо идти. Моделирование и модели становятся частью методологии создания материалов будущего.
- Как вы думаете, какое вещество или материал будет востребовано лет через 200?
- Свойства этого материала спровоцируют, безусловно, космические технологии, необходимость обеспечить комфорт, а, может быть, даже выживание человека в космическом пространстве. Материалы будущего позволят нам существовать в иных, вероятно, экстремальных условиях. А это значит, что, работая в условиях земных, мы не всегда все можем подобрать эмпирически. Поэтому и надо предварительно моделировать. Причем очень тщательно, на самых разных уровнях строения вещества. Здесь должны быть и база, и методология.
- А открытий в вашей области, когда можно будет ожидать?
- Я очень скептически к этому отношусь. В науке столько рутины, что говорить об открытиях не приходится. Дело надо делать. Чтобы только озадачиться материалами будущего, надо сначала и методы, и методологию разработать. Этап развития сейчас такой, что все строить надо, сваи вбить для начала. А потом это, возможно, окупится так же, как окупилось в начале моей деятельности на химфаке ЮУрГУ.
Если есть школа, условия и методология, открытие ожидаемо с гораздо большей вероятностью, чем тогда, когда ты ничего не делаешь или делаешь в одиночку. Должны быть задачи, которые позволяют сканировать информационное пространство, чтобы находить проблему, а потом ее решать. Ведь как происходит открытие? Наверное, должна быть доля интуиции. Но в промышленной химии все усилия направляются на то, чтобы избегать проблем. А для фундаментальной науки, наоборот, важно их обнаруживать. Это как раз и есть та среда, где может случиться озарение.
- Как вы считаете, удастся «нахимичить» счастливую жизнь человечеству?
- Если не нахимичить, то наша жизнь уж точно счастьем не прирастет. Материалы будущего многое решают. За улучшение качества жизни, безусловно, в ответе химики. Это и сведение к минимуму экологических рисков, и обеспечение безопасности, и создание комфорта, и получение эффективных лекарств, продлевающих жизнь. Кто, если не мы? Без нас - никуда!