Институт статистических исследований и экономики знаний (ИСИЭЗ) НИУ ВШЭ выделил с помощью системы анализа больших данных iFORA приоритетные технологии, необходимые для бережного и ответственного применения в Арктическом регионе.
Методология исследования: расчеты произведены на массиве из более 144 тыс. англоязычных источников за 2021–2025 гг., отобранных алгоритмами iFORA по тематике Арктики. Также в ходе работы рассмотрены актуальные публикации ведущих аналитических центров, которые ИСИЭЗ изучает в рамках мониторинга повестки мировых think tanks, реализуемого по линии программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Главные выводы:
- Основой для непрерывного исследования труднодоступных районов Арктики и Северного Ледовитого океана становятся роботизированные системы. Автономные необитаемые подводные аппараты (№ 1 в рейтинге) могут в течение нескольких месяцев перемещаться под паковым льдом (толщиной не менее трех метров), самостоятельно менять маршруты и собирать данные о температуре, солености вод. Для мониторинга больших акваторий площадью в тысячи квадратных километров задействуют рои подводных планеров (№ 5). Для всесезонной системы наблюдений в Арктике на льду и в толще воды размещаются автономные буйковые станции (№ 10). Проводить мониторинг биоразнообразия и инвентаризацию морских организмов без необходимости их отлавливать, анализируя лишь следы их ДНК в пробах из различных образцов окружающей среды, позволяют миниатюрные биосенсоры нового поколения и устройства для отбора проб экологической ДНК (eDNA) (№ 4).
- Собираемые с мобильных и стационарных платформ данные пересылают для анализа с помощью технологий высокоскоростной и устойчивой передачи. Основой стратегической инфраструктуры коммуникаций нового поколения, обеспечивающей связность и отказоустойчивость глобальных сетей, выступают прокладываемые по дну океана трансарктические волоконно-оптические кабели (№ 7). Ключевой инновацией является интеграция этих линий с подводными SMART-кабелями (№ 12), оснащенными различными сенсорами для мониторинга состояния океана. Например, технология распределенного акустического зондирования (№ 2) превращает десятки километров кабеля в «микрофон», способный круглосуточно фиксировать источники подводного шума, движение льдин и даже перемещение морских млекопитающих. Робототехнические устройства для подледного монтажа (№ 14) могут без вспомогательных судов-носителей производить обследование трассы, укладывать кабель, осуществлять диагностику и ремонт коммуникаций подо льдом.
- В качестве виртуальной модели региона, объединяющей разрозненные потоки информации от всех элементов наблюдательной сети, выступает цифровой двойник Арктики (№ 11). С его помощью прогнозируют динамику таяния ледников, проводят оценку последствий добычи ресурсов и др. В ряду практических приложений такой виртуальной модели — ИИ-системы для предиктивного анализа (№ 13), которые могут, например, моделировать образование трещин, дрейф и сжатие ледниковых полей и заранее выявлять районы сильного шторма или повышенной активности судов.
- По прогнозам, к 2100 г. из-за общих выбросов и углеродного следа транспортного сектора может растаятьдо 70% приповерхностной арктической вечной мерзлоты. Значительно снизить углеродоемкость судов можно за счет перехода на альтернативные виды энергии — водородных и аммиачных двигателей для ледоколов и др. (№ 6). Аммиак, богатый водородом, становится ключевым кандидатом на роль чистого топлива для крупнотоннажных ледоколов. Параллельно развивается направление водородных двигателей для наземного и маломерного транспорта.
- Развитие водородной экономики в Арктике напрямую связано с использованием местных запасов природного газа. Переход от серого водорода, получаемого из метана, к голубому возможен благодаря применению технологии улавливания и хранения углерода (№ 3): углекислый газ захватывается и безопасно инъецируется в глубокие геологические формации. Ключевым технологическим барьером на пути к альтернативной энергетике остается эффективное и безопасное хранение водорода в условиях Арктики. Чтобы обеспечить развертывание в регионе распределенной инфраструктуры, которая бы включала стабильные и компактные металлогидридные накопители, заправочные станции для транспорта и долгосрочные хранилища для сезонного аккумулирования энергии, создаются криогенные системы хранения сжиженного водорода (№ 8).
- Одним из приоритетных направлений является изучение вечной мерзлоты и ледников, поскольку их таяние может привести к пробуждению древней уникальной биосферы. Доныне законсервированная во льдах криофильная микробиота способна открыть доступ к биотехнологиям на основе холодолюбивых микроорганизмов (№ 9). Их ферменты, стабильные при низких температурах, могут стать основой для новых промышленных процессов в пищевой и фармацевтической отраслях или улучшения экологии, например для биоремедиации арктических почв. Помимо биологических рисков, повсеместное таяние ледников дестабилизирует ландшафты и инфраструктуру по всему арктическому региону. «Умные» инженерные фундаменты для зданий в вечной мерзлоте (№ 15) могут в режиме реального времени отслеживать просадку грунта и термическое состояние основания, компенсируя изменения. Без внедрения этих технологий новые проекты в сфере добычи ресурсов, логистики или жилищного строительства будут нести риски структурных повреждений.
Резюме:
Арктика играет фундаментальную роль в климатической системе Земли, обладает огромными запасами природных ископаемых и уникальным биологическим разнообразием. При этом Заполярье нагревается вчетверо быстрее планетарной нормы, а рост экономической активности создает дополнительную углеродную нагрузку на хрупкий баланс региона. Для обеспечения устойчивого развития Арктики разрабатывается комплекс сквозных технологий, которые могут заложить основу климатически нейтральной модели присутствия в этом регионе. Так, переход к альтернативной энергетике способен замедлить темпы глобального потепления в арктической зоне; биотехнологии на основе криофильных организмов и «умные» фундаменты станут своевременным ответом на вызовы пробуждающейся древней биосферы и деградирующей мерзлоты; автономный мониторинг и подводные телекоммуникации создают основу для непрерывного сбора данных и долгосрочного прогнозирования природных и техногенных рисков. Разработка такой новой модели присутствия в Арктике актуальна в контексте подготовки 5 Международному полярному году (2032–2033 гг.) — масштабной глобальной инициативы по изучению изменений климата, экосистем, социально-экономической сферы полярных регионов, включая Арктику и Антарктику.
По ссылке приведены более детальные сведения.