Магистратура

Магистерская программа «Инфохимия» организована научно-образовательным центром Инфохимии на базе университета ИТМО. Программа магистратуры направлена на подготовку высококлассных специалистов с междисциплинарным пониманием сложных систем в химии и биологии и навыками их экспериментального исследования, моделирования и предсказания. Наши выпускники способны решать задачи персонализированной медицины и питания на новом уровне сбора и анализа Big Data, проводить исследования модельных систем, применять в своей работе принципы аналогии и синергетики.

Сегодня существует тенденция рассмотрения важных проблем современности с привлечением интердисциплинарных областей науки. Так, инфохимия - область экспериментальной химии, изучающая возможность записи и хранения информации на молекулярном уровне, - рассматривает информационные технологии в совершенно новом направлении: на молекулярном уровне и в химических системах. Научная работа производится по нескольким направлениям: от создания искусственной клетки до систем программирования бактериальных биопленок, умных динамических материалов и светоуправляемых систем диагностики, изучения и моделирования нелинейных химических процессов.

Программа представляет собой новаторский подход в области науки и образования, эффективно соединяя химию, биологию и информационные технологии. Это позволяет расширять горизонты научных открытий. Научно-образовательный центр Инфохимии включает группы под руководством ведущих мировых ученых. Научный консультант – профессор Жан-Мари Лен, лауреат Нобелевской премии по химии. Все студенты магистратуры работают над собственным исследовательским или индустриальным проектом в одной из научных группы центра и имеют свободный доступ к высокотехнологичному оборудованию.

Буклет программы

Особенности и преимущества

Конкурентные преимущества программы «Инфохимия»:

  • Образование через науку
  • Программа магистратуры осуществляется на английском языке
  • Научные руководители и преподаватели с международным опытом научной работы
  • Интердисциплинарный подход
  • Индивидуальная образовательная траектория
  • Привлечение индустриальных партнеров, возможность внедрения разрабатываемых продуктов на рынок потребительских товаров или организации собственного стартапа
  • Оплачиваемые стажировки 1-5 месяцев в университетах-партнерах по всему миру
  • Свободный доступ к высокотехнологичному приборному парку
  • Публикации в высокорейтинговых журналах
  • Модульная система обучения - возможность долгосрочных зарубежных стажировок в ведущих научных центрах и получения образования совместно с научно-исследовательской деятельностью
  • Аналогов в России нет; научный подход в рамках System Chemistry and Infochemistry осуществляется только в Университете Гарвард (Harvard-MIT Program in Health Sciences and Technology)

Основные учебные курсы

При обучении по программе «Инфохимия» студенты получают передовые знания в области биотехнологии, химической технологии, материаловедения, информатики, робототехники и математики. Образование, ведущее к получению степени магистра, основано на профессиональной подготовке в областях, требующих экспертных знаний в области науки и техники и научных исследованиях.

Учебный план программы

Основные изучаемые дисциплины

  • Общеуниверситетские дисциплины
    • Креативные технологии
    • Создание технологического бизнеса
    • Элективная дисциплина Soft Skills
  • Основные модульные дисциплины: актуальные направления в химии, биологии, математики и информационных технологиях
    • Обработка и анализ данных
    • Прикладной искусственный интеллект
    • Infochemistry В ходе этого курса будут обсуждаться системы "умной" доставки активных веществ на основе нанокапсул, системы самовосстановления, искусственные системы, способные к коммуникации с живой клеткой и микробиомом человека. Более того, мы постараемся выяснить и ответить на вопросы: Что такое химическая информация? Как она хранится и обрабатывается на молекулярном и супрамолекулярном уровнях? В этом курсе будут обсуждаться методы кодирования, хранения и обработки информации в материалах и молекулах с использованием ряда стратегий. Термины "информация” и "обработка" потребуют расширения ряда определений, описывающих поведение клетки и природы в целом в рамках принятого концепта.
    • Системная химия В ходе курса мы выявим закономерности поведения сложных химических и биологических систем. Научимся определять связи между подсистемами, включающими в себя формирование и разрушение молекулы, осуществления обратной связи и управления.
    • Аналитическая химия. Физико-химические методы анализа Этот курс разработан для подготовки квалифицированных специалистов путем предоставления фундаментальных знаний о современных физико-химических и физических методах исследования и практического опыта работы на современном аналитическом оборудовании, используемом в различных областях химии, биологии, медицины, нефтехимии и геологии.
    • Избранные главы физической химии В ходе курса студенты будут изучать электрохимию, термодинамику. Исследования в области электрохимии позволят получить всесторонние знания об электрохимических процессах и измерениях, особенно в топливных элементах, легких батареях и фоточувствительных материалах. Будут изучены молекулярные движущие силы и энтропия как движущая сила в системах «мягких» материалов.
    • Актуальные направления коллоидной химии В ходе курса будет рассмотрены важнейшие принципы и направления развития «зелёной» химии, физико-химические свойства коллоидных систем и границ фазового перехода. Курс подготовит студента к планированию, организации и проведению самостоятельных исследований в области коллоидных систем.
  • Специальные дисциплины по выбору​
    • Курс углубленной биохимии В ходе курса биохимии мы будем рассматривать нарушения в гомеостазе микроэлементов, которые могут привести к развитию патологических состояний и заболеваний. Этот курс посвящен основным технологиям, используемым для своевременной диагностики микроэлементного статуса каждого человека.
    • От логических операций к ионотронным устройствам Освоение знаний об основных принципах математической логики и молекулярных логических вентилях. Ответим на вопрос “Что такое ионотроника?” и рассмотрим области ее применения. Научимся характеризовать молекулы в возбужденном состоянии; делать выводы о механизме изучаемых процессов; формулировать задачи фотохимических исследований в построении ионотронных устройств.
  • Научный магистерский семинар​
  • Английский язык в профессиональной сфере

Выбор специализации

В зависимости от научного проекта, со второго семестра студент выбирает индивидуальную образовательную траекторию по одной из следующих специализаций:

  1. Фундаментальные основы молекулярно-организованных систем и инфохимии
    • Сонохимия и фотохимические методы в химии Этот курс представляет полную картину инициируемых ультразвуком реакций и соответствующих технологий, которые могут быть использованы в органическом синтезе, разрушении полимеров и наноматериалов, а также очистке сточных вод, пищевых ингредиентов фармацевтических и биоэнергетических приложениях.
    • Математические основы описания нелинейных химических систем Рассматриваются закономерности поведения открытых физико-химических систем со значительными отклонениями от равновесия. Большое внимание уделяется вопросам неравновесной термодинамики, формированию диссипативных структур.
    • Теория перколяции Суть курса состоит в том, чтобы затронуть ряд различных тем в теории перколяции, в том числе распространение эпидемий, дать студентам построения феноменологических перколяционных и фрактальных зависимостей по экспериментальным данным. Мы обсудим такие вопросы как "Существуют ли бесконечные компоненты? Существует ли критическое значение, при котором появляются бесконечные компоненты?"
    • Нелинейные химические системы и химический компьютер Мы обсудим широкий феноменологический диапазон: от химических колебаний до хаоса, от волн до формирования паттернов; рассмотрим также экспериментальные и теоретические методы анализа стабильности и неустойчивости систем.
  2. Цифровизация химических технологий
    • Синхронизация электрохимических и биологических осцилляторов В рамках данного курса изучим принципы образования периодических систем в физике, химии и биологии, опишем особенности систем с обратной связью и рассмотрим специфику описания нелинейных систем. Выявим возможности построения модели осцилляторной системы и проведем ее математическое описание и предсказание поведения. ​
    • Мультимодальные сенсорные системы В ходе курса будут обсуждаться междисциплинарные научные и инженерные подходы для понимания фундаментальных физических различий в наносенсорах, процессах миниатюризации и обработки данных. К концу курса студенты будут понимать, как изготавливаются, характеризуются наноматериалы, модифицируются сенсоры на их основе и какова область их современного применения.
    • ДНК-наномашины для биомедицинских применений В ходе курса вы изучите структуру и функции естественных белковых машин на примере миозина, кинезина и динеина, а также современные достижения в области разработки искусственных молекулярных машин для биомедицинских применений.
    • Автокатализ и осциллирующие реакции Целью курса является попытка затронуть ряд различных направлений исследований в области автокатализа и колебательных реакций и выявить роль автокатализа в химической эволюции.

Примеры тематик выпускных работ

  • Самособирающиеся устройства биосовместимой электроники
  • Мультисенсорная электрохимическая платформа в биотехнологии
  • Синхронизация трех фотоэлектрохимических осцилляторов
  • Изучение фундаментальных основ ферментативно-контролируемого осаждения гидроксиапатита
  • Формирование органических и супрамолекулярных колец Лизеганга в микрофлюидной системе