Институт статистических исследований и экономики знаний (ИСИЭЗ) НИУ ВШЭ продолжает отслеживать направления, формирующие передний край глобальной исследовательской повестки. Среди выделенных по итогам 2025 года 890 фронтиров самые высокие значения индекса значимости у тематик, связанных с решением экологических проблем, цифровой трансформацией и психическим здоровьем человека.

Справочно: Картирование мировой науки ИСИЭЗ НИУ ВШЭ проводит ежегодно с 2021 г. с помощью системы интеллектуального анализа больших данных iFORA. На основе классификации ОЭСР Fields of Research and Development сформирован перечень из 15 областей науки, 144 научных направлений и около 12 тысяч тематик. Для каждого направления выделены фронтиры науки — тематики, входящие в первые 10% по уровню значимости за предшествующий год и превышающие пятилетнее среднее значение соответствующего индекса. Индекс значимости отражает актуальность тематики и ее влияние на мировую науку в целом и на другие темы внутри соответствующего направления. Для исследования выполнены расчеты на основе более 30 млн научных публикаций, включенных в базу данных системы iFORA за последние пять лет.

Экологические фронтиры

  • Климатическая повестка выходит за рамки прогнозирования изменений температуры. Исследования также охватывают поведение людей, оценку рисков и адаптацию к новым условиям, что требует объединения естественных и общественных наук. Одновременно меняется сам подход к взаимодействию с природой: антропоцентрическая парадигма, ставящая во главу угла интересы человека, постепенно уступает место экоцентрической.
  • Рост городского населения и расширение урбанизированных территорий меняют структуру землепользования, усиливают нагрузку на природные ресурсы. Важным инструментом адаптации и планирования территорий становятся геоинформационные системы. В городах формируются локальные климатические эффекты, включая острова тепла и изменение режима осадков, повышается уязвимость к экстремальным погодным явлениям. Смягчать эти эффекты могут экосистемные услуги — секвестрация углерода, фильтрация загрязнителей и регулирование гидрологического режима. Гидротермальная карбонизация органических отходов позволяет получать энергетически ценные продукты и богатые углеродом материалы, что способствует развитию экономики замкнутого цикла.
  • Необходимость снизить негативное воздействие на окружающую среду стимулирует развитие возобновляемой и водородной энергетики. Дальнейшее развитие топливных элементов и электролизеров во многом зависит от создания эффективных катализаторов. Наиболее перспективными считаются наночастицы благородных металлов, а более доступными альтернативами — оксиды никеля и кобальта и карбиды железа. В солнечной энергетике разрабатываются фотоэлектрические элементы нового поколения, в частности перовскитные и тандемные структуры, а также прозрачные проводящие покрытия.

Технические фронтиры

  • Для решения сложных задач уже недостаточно только наращивать вычислительные мощности: требуется одновременно собирать данные, моделировать процессы и управлять ими. В 2025 году заметно усилилась синергия вычислительных и измерительных технологий.
  • ИИ из инструмента анализа превращается в технологию действия. Обработка данных переносится на периферию (edge) — непосредственно в устройства, датчики и локальные модули. В основе систем периферийного ИИ лежит машинное обучение, позволяющее интерпретировать разнородные и зашумленные данные без обращения к облачным центрам.
  • В интеллектуальные системы управления все чаще встраивают нейросети, например для координации групп автономных роботов или управления роботизированными манипуляторами. Широко применяется глубокое обучение, позволяющее работать с неструктурированными данными и оперативно реагировать на изменения.
  • Чем сложнее модели, тем важнее регуляризация. В критических областях применения ИИ особенно высоки требования к устойчивости моделей и способности точно обрабатывать новые данные. Например, медицинские диагностические системы должны надежно работать для пациентов, чьи демографические характеристики отличаются от представленных в обучающей выборке.
  • Разработки на стыке ИИ и физики сокращают путь сигнала от регистрации до его интерпретации. Усиливать и стабилизировать сигналы позволяют резонаторные технологии, применяемые в высокочувствительных радиочастотных и сенсорных устройствах. Так, фотонные «электронные носы» на основе массивов микрорезонаторов формируют уникальный «оптический отпечаток» анализируемой смеси, а локальный ИИ-интерфейс распознает его непосредственно на чипе.
  • Спектроскопия, выделенная в самостоятельный фронтир, позволяет увидеть то, что прежде оставалось скрытым. В 2025 г. коллаборация BASE в ЦЕРН впервые продемонстрировала применение крайне значимой для изучения асимметрии материи и антиматерии когерентной спектроскопии квантовых переходов спина одиночного антипротона. В прикладной сфере поверхностно-усиленная рамановская спектроскопия (SERS) на наночастицах позволяет регистрировать сигналы отдельных молекул и в комбинации с ИИ-анализом спектров разрабатывать методы цитологической диагностики.
  • В классических дисциплинах такой объединенный инструментарий обеспечивает переход от наблюдения к целенаправленному управлению процессами на микро- и наноуровне. В физике совершенствуются методы управления светом, электрическими сигналами, магнитными состояниями и квантовыми эффектами, которые используются в системах спутниковой связи и навигации, жидкокристаллических дисплеях, кремниевых фотонных устройствах и голографическом хранении данных. В химии сочетание измерений и моделирования поддерживает молекулярный дизайн: изучение процессов гидрогенизации и динамики адсорбции в нестационарных условиях помогает создавать материалы и катализаторы с заданными свойствами. Такие разработки способствуют миниатюризации оптических чипов, росту скорости обработки информации и плотности ее записи.

Биомедицинские и социальные фронтиры

  • Крупный блок ведущих фронтиров образуют исследования в области развития человеческого потенциала и связанные с поддержанием здоровья как человека, так и животных. Их общая черта — внимание к раннему выявлению рисков: от молекулярных и клеточных изменений до механизмов психических расстройств и факторов развития ребенка.
  • В биомедицине и ветеринарии биомаркеры позволяют отслеживать изменения задолго до появления выраженных клинических признаков, обеспечивая переход от симптоматической к ранней, точной и персонализированной диагностике. Анализ сывороточных биомаркеров помогает выявлять воспалительные процессы, метаболические нарушения, опухоли, повреждения тканей и др. Другой фронтир связан с антиоксидантами, подавляющими свободнорадикальное окисление, которое может запускать и усиливать различные патологические процессы.
  • Одна из центральных тематик этого блока — ментальное здоровье. Возрастает значение исследований, направленных на выявление биологических, психологических и средовых механизмов формирования психических расстройств, а также факторов, способствующих сохранению психологической устойчивости. Профилактика ментальных расстройств затрагивает и сферу воспитания детей, согласно результатам исследований, качество связи родителя с ребенком в раннем возрасте оказывает прямое влияние на метилирование ДНК и формирование архитектуры нейронных сетей мозга. Эта проблематика имеет не только медицинское, но и социальное, экономическое и демографическое значение, поскольку ментальное здоровье во многом определяет уровень качества жизни человека.

Резюме

Карта ведущих научных фронтиров отражает поиск системных ответов на глобальные вызовы. Сохранение планеты становится фокусом экологических исследований, работы в области биомедицины направлены на повышение качества жизни человека, фундаментальную основу новых решений обеспечивают биология, физика и химия, цифровые технологии расширяют возможности измерения и управления. Перечень фронтиров может служить ориентиром при выборе тем исследований и определении приоритетов поддержки науки и технологий.

Источник: