«Теорфизика, как любая наука, вещь непредсказуемая» — ученые базовой кафедры МФТИ с коллегами подвели итоги конференции по физике конденсированных сред
МФТИ — Московский физико-технический институт ·
В Институте теоретической физики имени Л. Д. Ландау РАН — базовой организации кафедры проблем теоретической физики (теоргруппа Горькова) ЛФИ МФТИ — с большим успехом прошла конференция «Frontiers of Condensed Matter Physics». Конференция объединила ведущих исследователей, как теоретиков, так и экспериментаторов, работающих в научно-исследовательских институтах России, Китая и Индии и представляющих теорию конденсированных сред (в широком смысле этого слова). Тематика конференции включала квантовые явления в сверхпроводниках, физику топологически нетривиальных материалов, физику неупорядоченных электронных систем, гидродинамику и турбулентность. Видео-записи докладов участников конференции опубликованы на сайте ИТФ РАН. Пресс-секретарь ИТФ РАН Екатерина Грек поговорила с участниками мероприятия о впечатлениях от конференции и особенно понравившихся докладах, спросила ученых о том, в какой области теоретической физики можно ожидать прорыва, о трудностях в работе физика-теоретика и о том, насколько сильно искусственный интеллект способен изменить работу исследователей. Задачу мало решить строчка за строчкой, ее нужно понять Яков Фоминов, заведующий кафедрой проблем теоретической физики (теоргруппа Горькова), доктор физико-математических наук, заместитель директора ИТФ РАН: Я работаю в секторе квантовой мезоскопики, а тема, которой я занимаюсь — сверхпроводимость в мезоскопических системах. Системы бывают разные, например, контакты разных материалов, имеющих свойства, которые просто так не уживаются, а, если привести в контакт, вблизи их границы могут появится новые свойства, которых нет в этих материалах по отдельности. Если материалы сверхпроводящие, то могут возникать сверхпроводящие эффекты, связанные с эффектом Джозефсона, или сверхпроводящий диодный эффект. Насчет прорывов предсказывать не берусь. В целом, я бы сказал, что сейчас не очень много прорывов в науке, но в области, которая уже известна, всегда есть вопросы, которыми интересно заниматься. Помните эпоху географических открытий? Куда ни поплывешь, обязательно наткнешься на что-то до той поры неизведанное. Например, на Америку. В наше время люди знают — все континенты уже открыты. Попробовать двигаться вглубь континента? И тут все исследовано. Но, тем не менее, остаются какие-то закутки, где интересно побывать, изучить их. Так и в физике — основной бум пришелся на начало и середину XX века, когда все «континенты» были открыты. Однако остается множество неисследованных проблем в каждой из областей. Много неизведанного и иногда неосознанного. Задачу мало решить строчка за строчкой, ее нужно понять. Тогда будет не просто набор результатов, а общая картина. Люблю небольшие конференции —- домашняя атмосфера, кулуарные обсуждения дают возможность без спешки обсудить заинтересовавшие доклады, пообщаться с коллегами. Это очень важно. Здесь прослеживается комплементарность, а значит, общение очень полезно Игорь Колоколов, преподаватель кафедры проблем теоретической физики (теоргруппа Горькова), доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН, директор ИТФ РАН: Конференция прошла очень хорошо, мне нравится. Доклады все интересные, общение — живое, так что цель конференции достигнута. Я в первый же день выступил с докладом о распространении электромагнитного излучения в турбулентной атмосфере. Владимир Лебедев тоже про эту задачу сделал доклад, но он рассказывал про другую сторону этого фундаментального явления. Существуют два разных способа анализа картинки, получившейся на приемнике: как устроены фазы и как устроена интенсивность электромагнитного поля. По этой задаче мы работаем в коллаборации с Институтом лазерно-физических исследований в Сарове, и у нас есть яркие и интересные результаты. На конференции было очень интересное выступление на тему численного моделирования турбулентности — доклад индийского коллеги, который, к сожалению, не смог прилететь и выступал в Zoom. С нашими гостями из Индии и Китая у нас очень разные стили того, как делается наука. Как правило, их сильное место — это продвинутые численные симуляции, для которых они используют очень мощные суперкомпьютеры. Однако физические задачи настолько сложные, что одной мощностью компьютера не обойтись, нужны совершенно нетривиальные алгоритмы, которые они развивают и вполне успешно применяют. У нас была дискуссия на тему, что является конечной целью, а что — окончательным научным продуктом. Численное моделирование систем при каких-то параметрах? Но это одно значение параметров, или их набор, некоторая фазовая диаграмма. А какова же суть физического явления? Чтобы ее в полной мере увидеть, нужно научиться делать оценки. Значит, нужна аналитика. И это уже наша школа Ландау — наше сильное место. Конечно, с численным моделированием у нас дела обстоят неплохо, как и у зарубежных коллег с аналитикой, без этого невозможно двигаться вперед. Но все же в чем-то сильнее они, а в чем-то мы. И здесь прослеживается комплементарность, а значит, общение очень полезно. Главная трудность в работе физика-теоретика — это нехватка времени Игорь Бурмистров, преподаватель кафедры проблем теоретической физики (теоргруппа Горькова), доктор физико-математических наук, профессор РАН, заместитель директора ИТФ РАН: На меня конференция произвела замечательное впечатление, несмотря на то, что часть зарубежных участников не смогла приехать. Мы стараемся организовывать такие международные конференции регулярно. В последнее время из-за того, что наш институт находится под санкциями, международные контакты сильно уменьшились, однако мы стараемся переориентироваться на страны БРИКС, тем более, что физика в Китае развивается с огромной скоростью. Мне понравились доклады профессора Рюити Синдо (Ryuichi Shindou), профессора Вей Ли (Wei Li), и профессора Ариджита Саха (Arijit Saha). Несмотря на то, что они не буквально про то, чем я занимаюсь, они были интересные и заставили задуматься. Не могу не отметить, что в этот раз организация и проведение конференции были наиболее легкими из всех, которыми я занимался в последние годы. Мы получили финансовую поддержку на проведение этой конференции от АНО «Центр городского развития», которым руководит Олег Викторович Егоров, бывший мэр Черноголовки. С учетом наличия финансирования и слаженной команды административно-управленческого персонала нашего института, организация и проведение конференции были на высшем уровне, что было отмечено в отзывах коллег. Прорывов в теоретической физике конденсированного состояния я не ожидаю, так как основные физические явления и то, как их описывать, поняты. Однако, все еще есть много интересных задач, которые могут привести к неожиданным результатам. ИИ безусловно изменит то, как мы будем заниматься теоретической физикой. Уже сейчас я использую активно ИИ не только для поиска публикаций, обучения какому-то новому специальному разделу теоретической физики, но и для доказательства сложных утверждений — тут ИИ часто дает интересные идеи, которые можно развить и сделать на их основе аналитическое доказательство. Главная трудность в работе физика-теоретика — это нехватка времени. Интересных задач всегда больше, чем времени, которое можно потратить на их решение. Не надо решать те задачи, которые ИИ может решить за нас Александр Мельников, преподаватель кафедры проблем теоретической физики (теоргруппа Горькова), доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник Международного центра теоретической физики имени А. А. Абрикосова МФТИ: Я занимаюсь сверхпроводимостью. В частности, одна из интересных мне тем — физика вихрей в сверхпроводниках. Работы по исследованию вихревого состояния могут дать интересную и полезную информацию об устройстве сверхпроводящего состояния, о структуре куперовских пар. Кроме того, они полезны для различных приложений. Другое интересное мне направление — физика эффекта близости в гибридных структурах, в которых сверхпроводник соединяется с ферромагнетиками, нормальными металлами, полупроводниками, за счет чего можно получить новые интересные типы сверхпроводимости. Предлагаются новые виды материалов, которые можно использовать при исследовании таких гибридных структур, например, альтермагнетики. Появляются новые интересные экспериментальные работы, а мы пытаемся их объяснять. Например, в последнее время мы пытаемся решить ряд загадок в экспериментальных результатах по квантовым эффектам в динамике вихрей или в измерениях структуры вихревого состояния с использованием сканирующей туннельной микроскопии. Конференции в ИТФ РАН всегда очень интересные, и эта — не исключение: все здорово устроено, и научная, и социальная стороны. Например, мы ездили на интересную экскурсию во Владимир. Но, прежде всего, конечно, хорошо организовано все, что касается научной программы. Мне многие выступления понравились, например, очень интересен был доклад индийского ученого Ариджита Саха (Arijit Saha), тема которого весьма близка к моим научным интересам. Что касается искусственного интеллекта, то я думаю, не надо решать те задачи, которые ИИ может решить за нас. Тогда не будет проблем. А момент, когда он сможет решить все задачи, может и не наступить в важном для нас временном интервале. Теорфизика, как любая наука, вещь непредсказуемая Михаил Глазов, преподаватель кафедры проблем теоретической физики (теоргруппа Горькова), доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН, главный научный сотрудник Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе РАН, и Марина Сёмина, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник ФТИ РАН: (М. Г.) Вся теоретическая физика — едина. Теоретическая физика использует одни и те же методы, как для задач физики высоких энергий, которыми я не занимаюсь, так и для задач физики конденсированных средств, которыми я занимаюсь. Поэтому, если говорить про теоретическую физику в целом, то я бы сказал так: с точки зрения аналитических и численных методов решения задач прорывы произойдут в связи с очень активным использованием искусственного интеллекта. Речь не о том, что будут предсказаны новые явления или открыты какие-то новые механизмы известных явлений, а скорее, в обиход теоретической физики среди инструментов, которыми пользуется физик-теоретик наряду с ручкой, листом бумаги и компьютером, войдет еще и искусственный интеллект. И это, как мне кажется, может привести к настоящей революции. Хорошо ли это? Я бы сказал: очень хорошо! Когда появились компьютеры, физики-теоретики стали использовать их для численных расчетов и математического моделирования. Тогда у нас появилась возможность решать такие задачи, которые раньше невозможно было решить технически. Просто у человека не было сил, чтобы выполнять трудоемкие математические расчеты. Потом компьютеры стали помогать с аналитическими выкладками, развилась система математической компьютерной алгебры. Это, конечно, огромное подспорье. Видимо, использование ИИ, как интеллектуального помощника, как спарринг-партнера, которому можно дать свое рассуждение, попросить проверить, покритиковать, будет напоминать ситуацию, когда мы работаем с кем-то вдвоем, и соавторы смотрят на проблему под разными углами. Это очень удобно и хорошо. Но хорошо, пока эти результаты проверяемы. А вот когда искусственный интеллект начинает что-то сам выдумывать, возникает большая проблема. Есть грань между тем, что научный результат получен и строго обоснован, и получение этого результата позволяет нам научиться чему-то новому, и тем, что мы просто откуда-то узнали, что появилось доказательство нового факта или решение известной физической или математической проблемы, которое и проверить может только компьютер. Последнее обстоятельство до определенной степени лишает теоретическую физику очень важной составляющей, которая связана не просто с решением новых задач, но и с образованием, получением нового знания, с приближением к еще неизведанному, которое есть в мире. (М. С.) Теорфизика, как любая наука, вещь непредсказуемая. И неожиданное случается там, где его никто не ждет. Скорее всего, любой прорыв, который означает что-то новое и очень важное, сначала будет вызывать недоверие. И только потом, когда будут получены доказательства, все примут это новое как что-то полезное. Что касается ИИ, то сейчас он полезен для технической работы — что-то перевести с одного языка на другой или рукописной формуле придать тот вид, который позволит ее ввести в компьютер. Конечно, это только начало. Дальше будет больше. (М. Г.) Уже и сейчас у многих физиков-теоретиков есть точка зрения, что в некоторых случаях продвинутые языковые модели вполне способны если не заменить хорошего студента или аспиранта, то точно с ним конкурировать. Это объясняется тем, что компьютерной мощности очень много, и можно гораздо быстрее получать результаты, если четко поставить задачу. Что касается рабочих трудностей, то я опишу только одну. Она не технического плана. Обычно, когда удается сформулировать задачу как задачу математической физики — решать какое-то уравнение, или обсчитывать какую-то модель — все просто. А самое сложное, по крайней мере, для меня — это поставить задачу, сформулировать ее. И для этого очень полезны конференции, общение с коллегами. При этом не только с теоретиками, но и с экспериментаторами. Если задача сформулирована — это может быть какой-то загадочный экспериментальный факт, который нужно объяснить, или противоречие в разных теоретических подходах к решению одной проблемы — на эту задачу можно броситься всеми силами, и прогресс, как правило, происходит. А вот если задача не поставлена — возникает большая проблема. Для меня это самое трудное потому, что хочется не просто последовательно развивать старые принципы и идеи, которые кто-то давно сформулировал. Иногда очень хочется выйти за рамки рутины! Для этого нужна новая яркая задача, и для меня, как для физика-теоретика, именно процесс ее постановки самый сложный. (М. С.) Я согласна с Михаилом. Хорошо поставить интересную задачу — это уже полдела! От постановки задачи зависит получение по-настоящему интересных результатов. А бывает так, что и задача поставлена, и интересной она кажется, а в процессе решения выясняется, что или эффект слабый, или кто-то где-то уже решил похожую задачу. И это тоже, конечно, трудность. С ИИ человечество будет быстрее получать больше интересных результатов Денис Катков, аспирант кафедры проблем теоретической физики (теоргруппа Горькова), преподаватель кафедры: Я аспирант в Институте теоретической физики. Я занимаюсь андерсоновской локализацией, то есть изучаю то, что происходит в металлах, где много примесей. Мне нравится работать в институте. Во-первых, здесь много ярких и талантливых ученых, общение с которыми дорогого стоит, во-вторых, сам институт — маленький, уютный, поэтому нет бюрократии, которая замедляет любые процессы, нет изоляции между сотрудниками. Всегда можно обо всем договориться, не затрачивая лишних сил и времени. Вообще — здесь домашняя атмосфера, а это всегда приятно и продуктивно. Я пришел к выводу, что все доклады, которые здесь прозвучали, интереснее, чем на других конференциях, где мне довелось побывать. Еще очень здорово, что здесь камерная атмосфера, и можно со всеми пообщаться, поговорить, обменяться контактами. Настоящая удача, что здесь присутствует человек (он приехал из Пекина), который занимается близкой мне тематикой. ИИ — это очень перспективная, на мой взгляд, технология. При правильном использовании она принесет много пользы. А вот что такое правильное использование – выяснится с течением времени. Уже сейчас есть серьезные проблемы, связанные с искусственным интеллектом, будут возникать они и в будущем, поэтому, как и с любой новой технологией, понадобится время, чтобы найти способ ее правильного использования. Тогда искусственный интеллект будет очень помогать в самых разных видах деятельности, включая исследовательскую. С ИИ человечество будет быстрее получать больше интересных результатов. Многое интересно, а умных людей всегда полезно послушать Вадим Храпай, кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией электронной кинетики ИФТТ им. Ю.А. Осипьяна РАН: Я не теоретик. Я занимаюсь экспериментальной мезоскопикой в Институте физики твердого тела, исследованиями при низких температурах в полупроводниках, гибридных системах. Искусственный интеллект использую мало, в режиме интеллектуального помощника при поиске нужных результатов и для базового анализа того, что найдено. И это бывает очень полезно. Удобно использовать ИИ для пресс-релизов, так как это позволяет генерировать какие-то общие вещи и иногда удается ухватить основную мысль, идею, скелет статьи, если, конечно, статья хорошо написана. На эту конференцию меня пригласили, поскольку она охватывает широкий спектр исследований в области конденсированных сред. Конечно, не все из того, о чем здесь докладывают, мне близко, но многое интересно, а умных людей всегда полезно послушать. Учеба должна быть трудной, и ценны те ответы, которые получаешь в обучении, добываешь знания собственным трудом Ариджит Саха (Arijit Saha), Институт физики, Бхубанешвар, Индия, и Нирной Басак (Nirnoy Basak), Индийский технологический институт, Канпур, Индия: (А. С.) Я профессор Индийского государственного института физики. Мой департамент связан с атомной энергией, хотя лично я занимаюсь физикой конденсированного состояния, в частности квантовыми системами с периодическим воздействием, топологическими квантовыми системами, в том числе топологическими сверхпроводниками и изоляторами. Институт, в котором я работаю, финансируется государством. Упор делается не на обучении студентов и аспирантов, а на исследованиях. Эта конференция для меня очень интересна, и я мог бы отметить многие доклады, которые считаю полезными, например, доклады Якова Фоминова и Игоря Бурмистрова. С последним я знаком с 2011 года и мы вместе написали несколько работ. Искусственный интеллект я в работе пока не использую и ближайшем будущем использовать не планирую. Но я сделаю это, если появится задача, которую мне сможет помочь решить ИИ. (Н. Б.) Я изучаю, как топологические свойства системы влияют на транспорт. В частности, сейчас я изучаю вейлевские полуметаллы. Я работаю в Индийском институте технологий в Канпуре. Ранее я занимался джозефсоновскими переходами, а здесь было много докладов по этой теме. Это было для меня очень интересно, я узнал много вещей, в которые мне, возможно, захочется углубиться. В частности, доклад Якова Фоминова произвел на меня большое впечатление. Я начал использовать ИИ в качестве продвинутого поисковика, чтобы получать ответы на свои вопросы. Но я сталкиваюсь с определенной проблемой — искусственный интеллект сразу дает ответ, и я чувствую, что могу стать от него зависимым. Я считаю, что учеба должна быть трудной, и ценны те ответы, которые получаешь в обучении, добываешь знания собственным трудом. Думаю, что учеба в классическом стиле не должна исчезнуть и в эпоху искусственного интеллекта. Если бы мне довелось пообщаться с великими физиками, например, с Ландау и Фейнманом, я бы не стал задавать им вопросы о работе. Я бы спросил, что их мотивировало заниматься физикой? В теоретической физике пока ИИ не способен самостоятельно проводить исследования, решения всегда принимает человек Вэй Ли (Wei Li), Институт теоретической физики Китайской академии наук, Пекин, Китай, и Рюити Синдо (Ryuichi Shindou), Пекинский университет, Пекин, Китай: (В. Л) Я работаю в Институте теоретической физики Китайской академии наук, который очень похож на ваш. Во-первых, он совсем небольшой по площади, во-вторых, у нас работает всего около пятидесяти сотрудников. А вот аспирантов в нашем институте существенно больше. Главная проблема, которая меня беспокоит в последнее время, это трудности в международной коммуникации. Получить визу в некоторые страны стало довольно сложно, поэтому я особенно ценю возможность приехать в Россию и пообщаться здесь с коллегами. Эта конференция, несомненно, полезна и интересна. Я бы выделил доклады индийского коллеги Ариджита Саха и российского физика Якова Фоминова. Искусственный интеллект я использую, в основном, для трех задач. Первая — для написания кода (я занимаюсь вычислительной физикой), вторая — исследование литературы, компилирование большого количества статей, третья — помощь в написании текстов. Вот и все. В теоретической физике ИИ пока не способен самостоятельно проводить исследования, решения всегда принимает человек. А вот что произойдет в течение нескольких лет, я не знаю. Мне пришлось сделать сразу два доклада — один за коллегу, который не смог приехать, а второй доклад — мой. Все выступления весьма интересны, особенно касающиеся сверхпроводимости, ведь это тема, которой я занимаюсь. (Р. С.) Я японец, но работаю в Китае потому, что именно в Пекинском университете нашлись люди, которых заинтересовали мои исследования. Эта конференция интересна для меня, прежде всего, тем, что здесь представлен широкий спектр тем. Очень интересные выступления были, в частности, у Игоря Колоколова и Владимира Лебедева про атмосферную турбулентность, хотя к моей работе это не имеет прямого отношения.