Топ-20 фронтиров мировой науки: 2025

Использован дизайн Magnific.com; обработка с применением генеративного ИИ.

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.

По ссылке приведены более подробные сведения.