Зародження ідеї створення біотехнологічного кластеру лежить в органічному продовженні кращих напрацювань Львівських політехніків за останні 10 років.
На старовинних університетських бібліотеках Європи і світу з часів розквіту грецької наукової думки (що опиралася на ті фізичні, математичні, астрономічні знання, які вже були накопичені попередніми цивілізаціями Середземномор’я, а психологія та етика обґрунтовувалися космологією) читаємо красномовні гасла Hic mortui vivunt, hic muti loquuntur. Не виняток і Наукова бібліотека Львівської політехніки.
Тож, які напрями наукової роботи Львівської політехніки стали причиною появи тенденції до тріумвірату наук технічної, природничої і біологічної галузей? Не можна не згадати бурхливий розвиток інформаційних технологій, який «розчиняє» у хорошому прикладному сенсі технічні досягнення людства у сфері сенсорної і напівпровідникової електроніки, зокрема органічної електроніки під проводом професорів Зенона Готри та Анатолія Дружиніна, хімії високомолекулярних сполук, як течії розвитку органічної хімії за наукового керівництва професорів Станіслава Воронова, Олега Суберляка та Зоряна Піха разом із цікавими результатами в галузі фізики твердого тіла та нанотехнологій за участі професора Анатолія Андрущака, успіхи у напрямі біоактивних сполук під проводом професорів Володимира Новікова та Віри Лубенець. Якщо вже згадувати інформаційній технології, то найдинамічнішим і науково ємнісним напрямом науки є системи штучного інтелекту, розвитком яких опікується кафедра професорки Наталії Шаховської.
Усі ці напрями розвивають учні тих, кого, на жаль, вже немає з нами та тих, хто залишається мудрими наставниками молодих науковців. Однією із цікавих концепцій, розуміння значення якої можливе у призмі майбутніх десятиліть, є активізація проєктної діяльності для об’єднання науковців у руслі інновацій за умов підтримування динаміки, спрямованої на комерціалізацію рішень у короткостроковій перспективі, а саме ― побудова і розвиток низки креативних просторів за адміністрування керівника Tech StartUp School професора Назарія Подольчака. Одним із таких проєктів, який дав змогу найбільш ефективно залучити провідних стейкхолдерів (зокрема ― державу) для розвитку науково-інноваційного потенціалу університету, є облаштування науково-дослідних лабораторій та інформаційно-комунікаційних майданчиків для їх взаємодії інноваційного (наукового) парку на базі нашого університету. (Табличка з відповідним написом нещодавно з’явилася за адресою ― вул. Князя Романа, 5).
Насправді, лише органічне об’єднання згаданих трьох галузей може привести до прогресу наукової думки впродовж наступних 20-30 років і створити передумови для покращення наукових позиції львівських політехніків кількох майбутніх поколінь.
Для тих, хто цікавився історією вітчизняної науки не таємниця, що коли за участі провідних американських науковців відбулося відкриття ДНК, на радянському просторі вітчизняна генетика була визнана наслідком невірного і тупикового напряму розвитку науки. Та сучасні біотехнологічні дослідження дали можливість розробити низку медичних препаратів, які уможливлюють успішну боротьбу з рідкісними і не дуже захворюваннями, зокрема генетичного характеру. Найбільше спадає на думку приклад Zongelsma від Novartis AG ― препарату для внесення в організм дітей зі спінальною м’язовою дистрофією штучного вірусу, який на пряму замінює непрацездатний ген SMN1. Це дає змогу правильно розвиватися дитині та збільшує шанси на нормальне життя пацієнта в подальшому. Але розробка препарату, яка розпочалася у 1990-х, і супутні дослідження впродовж десятиліття у поєднанні з невеликим попитом на нього, зумовили вартість однієї дози, що вимірюється орієнтовно двома мільйонами доларів США. Це ― ціна прогресу та вартість, яка, на думку виробника, компенсує затрати на науково-дослідні роботи (етичну сторону залишимо поза обговоренням).
У Львові успішно працюють установи академічного профілю в складі Західного наукового центру НАН України, та питання майданчика для співпраці науковців є одним із наріжних каменів в успішному розвитку низки наукових напрямів. Зрозуміло, що деякі завдання нанотехнологічного профілю на сьогодні можливо виконувати шляхом чисельного моделювання. Це ― дослідження електронних, оптичних та магнітних матеріалів шляхом моделювання електронних систем квантово-механічними, або так званими ab initio методами, які успішно використовують деякі наукові групи університету.
Спектр досліджуваних матеріалів охоплює наноструктури, металорганічні комплекси, пористі структури, оптичні та магнітні кристали, а самі дослідження можуть мати чимало прикладних застосувань на стику різних наукових напрямів (наноматеріалознавство, напівпровідникова електроніка, фізика твердого тіла та фізична хімія тощо). На основі застосування спеціалізованих програмних пакетів ABINIT, The Exciting program, The AtomPAW program на потужностях сучасного комп’ютерного кластера можливо дослідити молекулярну динаміку та процеси структурної оптимізації кристалічних й аморфних речовин, механічні властивості (модуль всебічного стиску, модуль Юнга, тензор пружних констант тощо), електронні властивості (електронний енергетичний спектр, ефективні маси носіїв заряду, густини електронних станів, розподіли електронної густини тощо), оптичні властивості (частотозалежні діелектричні функції, коефіцієнти поглинання, заломлення, відбивання, процеси нелінійної оптики), магнітні властивості (магнітні стани речовин, температурні залежності намагніченості та магнітної сприйнятливості) відповідних матеріалів тощо. А в лабораторіях Науково-навчального центру інноваційних технологій (ННЦ ІТНІ) ― на базі потужного комп’ютерного кластера експериментально підтвердити передбачені на підставі складних розрахунків ефекти.
ННЦ ІТНІ на сьогодні об’єднав більше 40 науковців, які працюють у безпосередній близькості до наукового колективу та відповідних ресурсів кафедри систем штучного інтелекту, що може сприяти виникненню у найближчому майбутньому дотичності відповідних науково-дослідних тематик на підґрунті аналізу великих обсягів даних і прогнозування розвитку тих чи інших кібер-фізичних (і, можливо, біологічних) систем, як у мікро, так і в макромасштабі.
Розвиток біотехнологій неможливий без значних капітальних інвестицій, але результатом такого вибору є побудова цілком нової ніші, яка доповнює наноматеріалознавство і системи штучного інтелекту та дає змогу вивести поняття «розумних матеріалів» (smart materials) на рівень, у деякому сенсі, розумної матерії.
Сучасна наука чітко визначила, що органічна форма життя є однією з осяжних вершин природної еволюції, та, якщо не заглиблюватися у сенс слова «природної», то можна узагальнити, що об’єктивна реальність дає в руки дослідникам дві унікальні речі ― наноматеріали з одного боку і органічні високомолекулярні сполуки з іншого. Адже їх взаємна інтеграція уможливлює утворення речовин, які за своїми властивостями можуть суттєво випередити досягнення сучасного рівня теорії та практики, а взяття цих властивостей під контроль на основі впровадження кібер-фізичних методів після відповідного опрацювання і обчислювальними засобами штучного інтелекту, дасть змогу людині впливати на означені властивості найбільш ефективним і вигідним чином.
Розумна матерія, найімовірніше, будучи високо емерджентною субстанцією, за аналогією з надважкими атомами радіоактивних матеріалів, запропонує нове застосування поєднань метал-органіка, високомолекулярних сполук, як ланцюжків, доповнених відповідними функціональними молекулами, чутливими до дій заданих комбінацій зовнішніх фізичних полів. Такі матеріали, в перспективі, зможуть давати відклик на зовнішні впливи, формувати власні конфігурації фізичних полів, причому у динаміці, та нададуть людині новітні інструменти проактивної взаємодії зі світом у реальному часі. Синтез подібних сполук ― це terra incognita, яка потребує не лише сучасної лабораторної бази і обчислювальних комплексів, але і надзвичайно висококваліфікованих науковців, які готові співпрацювати у командах на спільному майданчику і приносити у скарбничку Львівської політехніки нові вагомі результати. Адже це ― справжній виклик, перехід від емпіричної констатації до цільового конструювання. І, свого роду, перехід від використання матерії, як засобу для розгортання робочого столу науковця ― органічними світильниками чи квантовими системами перетворення енергії, до засобів прецизійного упорядкування того чи іншого виду цієї енергії у тих формах, які буде підказувати розум дослідника. А в подальшому ― пов’язані зі самим дослідником проєкційні відбитки його логіки, думок, намагань (інтенцій) на наноорганічних (або, якщо завгодно, метал-органічних) «розумних» субстанціях, які ним будуть створені, виявлятимуть і розвиватимуть необхідні корисні властивості у реальному часі.
Аналітичне обладнання для дослідження будови структури речовини ― рентгенівський дифрактометр ― лише початок, який дасть змогу підтримати ті проєкти, які є традиційно успішними в університеті. Аналітичне обладнання для органічної хімії ― рідинні та газові хроматографи з мас-спектрометрами, ЯМР-спектрометрія тощо ― це розумне продовження для інструментального оснащення наукових лабораторій найбільш сучасною і корисною апаратурою, що уможливить одержання грантів та реалізацію наукових проєктів на базі майданчиків, що створюються, та закладе підвалини для збереження і примноження наукового потенціалу для наступних поколінь науковців-політехніків, визначаючи їх рух у дійсно перспективному та «вдячному» за критерієм комерційної віддачі напрямі на десятки років вперед.
Відомим є напрям розумних систем доставки ліків на основі нанотехнологій і львівські політехніки вже мають відповідні, знані у світі, розробки (достатньо згадати хоча би гідрогелеві системи), та на сьогодні ці здобутки затьмарені неможливістю подолати вірусні РНК-біологічні програми, які нав’язує зовнішнє середовище людському організмові.
Саме у цьому напрямі відчутний деякий брак молодих науковців, тому що розібратися з механізмами роботи, до прикладу, живої клітини, доволі складно. А без цього поступ вперед ― неможливий, адже «механізм роботи» і розвитку живої клітини у великій мірі визначає її поведінку. Математичне моделювання властивостей динамічних біологічних систем ― одна з течій, які є прикладними відносно до систем штучного інтелекту, та саме це дасть змогу перебачити, як саме та чи інша клітина (або ж їх система) реагуватиме на той чи інший механізм лікувального впливу. До слова ― живі людські клітини є прикладами згаданих вище наноорганічних, а точніше метал-органічних систем, будучи елементами над системи нашого організму. Так само, як, на перший погляд, не наділені розумом колонії бактерій, які, тим не менше, потрапляючи на нашу шкіру, цілком успішно роблять свою справу, як ті, що володіють так званим груповим інтелектом. [Довідково. Кількість бактерій у організмі людини у 10 разів перевищує кількість клітин самого людського організму.] Але ті ж самі невеликі бактерії можуть стати, наприклад, провідними «гравцями» у процесі ферментації і розкладу біодеградабельної упаковки (у солоній воді ― зокрема). А також ― драйвером сучасних методів синтезу вуглеводневих ресурсів, із адсорбцією вуглекислоти, розчиненої, наприклад, у морській воді на заданих підземних ділянках (див. процеси Фішера-Тропша).
І ось у цьому, можливо, і захована причина, чому без моделювання поведінки біологічних об’єктів на мікрорівні неможливо визначити найбільш ефективні методи їх використання, подолання ініційованих за їх участю хвороботворних впливів (адже жодний вірус не діє поодинці, обов’язково передбачаються специфічні процеси реплікації).
Мабуть, найвагомішим аргументом створення біотехнологічного кластеру все ж є фінансовий. Жодна галузь прикладної науки не фінансуватиметься у майбутньому так, як та, що дасть змогу людству виживати. А без розумних систем доставки ліків, без розумних матеріалів, які будуть надавати людині бажані властивості при взаємодії з навколишнім середовищем, без систем відповідального управління виробництвом і застосуванням таких матеріалів, пошуку шляхів і технологій інтерактивного впливу на ті чи інші процеси за їх участю, як медіаторів до живої матерії ― сучасна наука залишатиметься заручницею покоління сучасників у світі військових протистоянь, голоду, екологічної кризи, віддаляючись від успіхів.