среда, 9 февраля 2011 г.

Нано очень мало, но не везде…


 Публикуется с любезного разрешения автора, Олега Львовича Фиговского


О.Л. Фиговский 

 По данным компании Lux research (США), доля России на мировом рынке нанотехнологий составляет 0,04%, притом, что удельный вес российских изобретений на мировом рынке – не более 0,2%. Простой арифметический расчёт показывает, что коммерциализация российских инноваций в 5 раз меньше, чем в мире. В это же время, например, коммерциализация изобретений израильских учёных и инженеров превышает мировой уровень в 3 раза.

 Как пишет президент Национальной ассоциации инноваций Ольга Ускова, активность на российском венчурном рынке остаётся весьма низкой, притом, что большая часть сделок представляла собой не инвестиции в перспективные технологические разработки, а покупку акций уже давно существующих на рынке технологических компаний. Согласно данным Dow Jones Venture Source (США), наиболее быстро восстанавливается сектор чистых технологий. Также привлекательными для инвесторов в 2011 году будут такие сектора, как робототехника и искусственный интеллект. 

 Надо заметить, что японские и корейские инвесторы готовы сотрудничать с фондом «Сколково» по следующим направлениям:

− атомной энергетике;
− эффективности имеющихся энергетических технологий и материалов;
− медицинским препаратам, оборудованию и технологиям;
− космическим телекоммуникации и средствам связи;
− современным информационным технологиям.

 Не отказываясь от сотрудничества в проекте «Сколково» британские бизнесмены подали премьер-министру Соединенного Королевства проект возведения собственного комплекса инновационных технологий. По словам представителей бизнес-кругов Великобритании, участие в проектах «Кремниевой долины и «Сколково» − это хорошо, но еще лучше иметь собственные проекты в Великобритании. И в декабре решение о создании такого комплекса инновационных технологий было уже принято правительством Великобритании.

 Мировой экономический кризис показал отставание современных моделей и технологий управления общественным сознанием (обществом) от скоротечных процессов изменения базовых экономических и финансовых структур.

Практическая потребность в росте темпов принятия управленческих решений на различных уровнях стала очевидна. Мир вступил в полосу быстрых изменений, и естественно, системы оперативного управления должны быть адекватными. Владение технологиями управления в экономическом, технологическом, информационном и инновационном пространствах, в сфере прогноза и управления информационными потоками разделили мир на «страны-руководители» и «страны – рабочие силы». Очень не хочется относить к последним Россию.

 Анализ показывает, что за 30 лет вся мировая экономическая система претерпела глубокие изменения, а системы управления этой, по сути, иной экономикой – изменились косметически. Это и привело, наконец, к дестабилизации системы во всех её звеньях начиная с 2009 года, как на мировом, так и на страновых, региональных и даже муниципальных уровнях. Институт прикладной математики им. М.В.Келдыша РАН неоднократно указывал, задолго до кризиса, что, для того, чтобы справиться с управлением нарастающим быстрыми темпами изменений, разнообразием мировой и страновым разнообразием существующей экономической системы и, особенно, темпами нарастания этого разнообразия – необходимо широко использовать в системах международного и странового управления весь комплекс достижений кибернетики и высоких гуманитарных технологий. Был разработан соответствующий макет системы, который, как и в случае комплекса мероприятий предложенных Дж. М. Кейнсом, могла быть широко внедрена в существующие системы управления экономикой.

 Безусловно, наиболее перспективен проект «Сколково», но, как заметил на Всероссийском инновационном форуме Дмитрий Ицкович, "то, что сейчас происходит вокруг Сколково – это государственный проект, не очень похожий на инновации. У нас есть по этому поводу и сомнения, и желание, чтобы что-то получилось, потому что, если вдруг получится, среда станет богаче и лучше! Главное – найти энергию, благодаря которой люди что-то делают. Потому что все, кто что-то когда-то делал, знают – можно что-то придумать, можно найти денег, но если нет человеческой энергии, нет готовности к жертве и сосредоточенности на деле, то ничего не получается". Вот почему основной вопрос для реализации проекта «Сколково» – подготовка инновационных инженеров, о чём наш журнал уже писал.

 Выступавший на форуме Виталий Найшуль подчёркивает, что "если мы найдём какое-то институциональное решение, которое создаст спрос на инновации, на науку и воспользуемся сильными сторонами нашей культуры, то, мне кажется, что здесь можно много чего сделать. Но, подчеркну ещё раз, для этого надо трезво осознать, что наша культура не создавала спроса на инновации. Я имею в виду общероссийский социум. Внутри субкультур такой спрос есть, но общая культура его не поддерживает.

 Другой выступавший, Игорь Агамирзян, обратил внимание на то, что "крупные технологические корпорации, как правило, не являются генераторами инноваций. Если же они являются такими генераторами, а в истории такие прецеденты были, то, как правило, результатами этих инноваций сама корпорация, в которой инновации родились, пользоваться толком не умеет. На этом могут вырастать новые сектора рынка и бизнесы, возможно, постепенно тоже превращающиеся в корпорации. Самый замечательные пример из инновационного мира, в котором мы все сегодня живём – это графический интерфейс, который сегодня на всех компьютерах мира. Он базируется, как многие знают, на идеях, которые были порождены в Palo Alto Research Center корпорации XEROX. Кто-нибудь вообще знает о компьютерах XEROX с графическим интерфейсом? Нет, хотя это было там придумано и для самой корпорации пропало. Зато выросли Apple, Microsoft и многие другие участники современного рынка. При этом, раз уж я начал ссылаться на конкретные примеры, мало кто знает, что из продуктов Microsoft реально в самом Microsoft было разработано не так уж много, а значительная часть была приобретена у других компаний, сделавших какие-то продукты, комплементарные пакетам предложений Microsoft. Это пример тех самых взаимодействий внутри экосистемы, где нужны игроки разных типов и видов".

 Важнейший вопрос поднял в своём выступлении Илья Пономарёв. Дело в том, что по его мнению существует "очень серьёзный модернизационный вызов, стоящий перед страной, вызванный одним конкретным экономическим процессом: коррупцией. Она сейчас вышла за все разумные и неразумные рамки. Чем больше этот процесс нарастает, тем в большей степени мы так дальше жить не можем. Этот процесс начался не сейчас, он начался в 1990-х гг., но там он шёл в сочетании с децентрализацией системы государственного и экономического управления. В этом смысле коррупция приводила просто к альтернативному механизму перераспределения финансовых потоков. Сейчас прогрессирующая коррупция в условиях централизации, причём не очень эффективной, приводит к тому, что выделяется та группа, которая не участвует в коррупционном процессе. И в этом смысле именно она с моей точки зрения становится потенциальной социальной базой модернизации. Я бы просто сказал, что те люди, которые участвуют в коррупции, – это противники инновационного развития модернизации. И, наоборот, о тех людях, которые активно говорят про модернизационный процесс, можно предполагать, что у них есть проблемы с участием в коррупционных процессах…"

 Можно видеть, что в России три проблемы, которые сегодня мешают инновационной модернизации.

 Первая: мы все, или большинство из нас, знаем, что за рубежом приблизительное соотношение, баланс интересов между изобретателями (те, кто придумывают, генерируют новое инновационное будущее) и инноваторами (те, кто внедряют, менеджеры-профессионалы), как условно их можно разделить – соотношение один к семи. Т.е. на каждого изобретателя приходится семь инноваторов. В России пропорция такая: на одного инноватора приходится около десяти изобретателей. Вопрос о креативе не стоит.

 Вторая проблема. В России при отсутствии спроса в разваленной промышленной инфраструктуре максимум 10% того, что у нас есть на прилавке в виде изобретательского предложения, может найти внутренний спрос. Нет больше внутреннего спроса. Что делать с 90%? У нас нет практики инновационной экспансии в страны с промышленно развитой инфраструктурой. Был в советское время лицензитор, который продавал лицензии, а сейчас этот процесс идёт, но очень вяло. Более того, он встречает противодействие.

 Третья проблема заключается в том, что инвестиционные институты говорят, что у них нет проектов, а обладатели проектов говорят, что у них нет финансов. Здесь у нас существует разрыв. Продукт, который предлагается для инновационной модернизации, не упакован так, как это понятно для населения.

 Вернёмся к нанотехнологиям.

 Отдел BBC по исследованиям и разработкам (BBC Research & Development) опубликовал прогноз развития рынка нанотехнологий до 2015 года. По оценкам аналитиков, объем рынка в 2010 году достигнет 15,7 млрд долларов. Драйвер роста рынка – самый крупный сегмент нанотехнологий – наноматериалы. Его объем в 2015 году может приблизиться к 20 млрд. долларов при средних ежегодных темпах роста в 15%. Согласно оценке аналитиков, общий объем рынка нанотехнологий составил в 2010 году 15,7 млрд. долларов, однако к 2015 он может вырасти до 27 млрд. долларов. Таким образом, его среднегодовой темп роста (CAGR) составит 11,1% в год.
Наиболее крупный сегмент общего рынка нанотехнологий – наноматериалы (объем рынка – 10 млрд. долларов в 2010 году). В течение пяти лет его CAGR будет составлять 14,7% и в 2014 году объем может достичь 19,6 млрд. долларов. Второй по объему сектор, наноинструменты, превысит объем 6.8 млрд. долларов к 2015 году. В 2010 году его объем оценивается в 5.8 млрд. долларов и его CAGR составит 3,3%. Наиболее быстрорастущим сегментом рынка станет самый незначительный по объему сектор рынка, рынок наноустройств. По порогнозам, данный рынок вырастет с 35.4 млн. в 2010 до почти 234 млн. долларов в 2015 году, так что его CAGR составит 45,9%.

 Одним из таких устройств является спиновый накопитель. Исследователи из Университета штата Юта объявили о новом серьезном прорыве в области создания сверхбыстрой компьютерной памяти – они научились записывать информацию в атоме, удерживать ее там в течение 112 секунд и, более того, считывать ее оттуда электронным способом. Как сообщает ведущий исследователь Кристоф Буме (Christoph Boehme), новый носитель информации можно было бы вставлять в компьютеры хоть сейчас, если бы не два обстоятельства – система работает при температуре 3,2 К и в мощном магнитном поле, которое в 200 тыс. раз превышает земное. Такой чип вряд ли подойдет для стандартного ноутбука. По словам Буме, его группа сейчас работает над тем, чтобы как-то с этими препятствиями справиться.

Чип, разработанный группой Буме, представляет собой обычную кремниевую подложку, куда добавлены атомы фосфора. На магнитных спинах десяти тысяч ядер атомов фосфора и окружающих их электронов хранится информация. Ученые использовали этот чип главным образом для того, чтобы работать с ним как с классическим носителем информации, которая записывается в виде битов. Однако этот же чип, утверждают они, можно использовать и для хранения квантовой информации, записываемой в виде "кубитов".

 Лист графеновой пленки, размещенный на двух электродах, является самым крошечным в мире устройством, способным непосредственно принимать радиоволны. Растянутый между двумя электродами и нависающий над третьим электродом, графен работает подобно батуту, резонируя в соответствии с принимаемым радиочастотным сигналом. А съем принятого сигнала производится за счет изменения емкости между листом графена и третьим электродом. Основным недостатком большинства нанорезонаторов являются паразитные емкости, возникающие между крошечными частями электронных схем, расположенных на очень близких расстояниях между ними. Эти емкости подавляют уровень принимаемого сигнала, существенно снижают соотношение сигнал/шум и сужают полосу принимаемого сигнала, что требует дополнительных, иногда дорогостоящих, решений по усилению сигнала. Новый графеновый наноприемник, по словам его разработчиков, ученых из Колумбийского университета (Yuehang Xu and colleagues at Columbia University), имеет специальные форму и структуру, что позволяет компенсировать паразитные эффекты. Пока первые опытные образцы таких приемников могут работать в диапазоне радиоволн до 33.27 МГц, но ученые утверждают, что более поздние и совершенные образцы таких приемников будут покрывать полосу радиосигналов, доходя до верхней границы в несколько гигагерц. Но самым большим недостатком такой технологии является то, что такой приемник способен работать только при температуре -200 оС, поэтому до появления таких приемников в мобильных телефонах ученым еще придется изрядно потрудиться.

 Совместными усилиями американские ученых из Idaho national laboratory, компании Microcontinuum и университета Миссури, была создана экспериментальная солнечная батарея, способная накапливать инфракрасное излучение. За это изобретение исследователи получили премию Nano 50. Дело в том, что обычные солнечные батареи способны улавливать лишь лучи длинного диапазона, непосредственно идущие от Солнца, и это делает их неприменимыми в ночное время, однако 45% солнечного излучения состоит именно из коротких лучей, и часть его, по данным специалистов, земная материя продолжает излучать обратно в космическое пространство даже спустя 5 часов после заката. 

Авторы изобретения утверждают, что его КПД доходит до 80%. Батарея состоит из микроскопических наноантенн, представляющих собой спирали около 3 микрон в диаметре каждая*, плотно упакованные на подложке из полиэтилена, метр на метр в поперечнике – ещё одна инновация, поскольку о наноизделиях такого масштаба до сих пор ничего не было известно. Чтобы разрешить вопрос об электромагнитном воздействии соседних антенн друг на друга, исследователи использовали метод компьютерного моделирования. Это позволяет найти из тысяч мыслимых и немыслимых комбинаций упаковки самые эффективные. 

Неоспоримый факт, что с данным изобретением открывается новая ниша в энергетике. Кроме того, сам внешний вид изобретения наводит на определенные мысли: что если, сделать его элементом одежды? Или вообще самой одеждой? Ведь если прикрепить к такому одеянию спец-шнурок, его можно будет подключить к пылесосу или электрочайнику в те времена, когда электроэнергия станет безумно дорога, а запасы природного газа совершенно истощатся. 

Международная группа учёных построила и испытала прототип аппарата, способного без промежуточных этапов обращать энергию Солнца в горючее. Для питания машине нужны свет, углекислый газ и вода. В результате нагрева диоксида церия до 1420–1640 °C он освобождается от кислорода, который уходит из камеры вместе с «промывочным» газом. Это первая фаза полного цикла. Во второй фазе нагрев прекращается, а к остывающему церию подаются углекислый газ и вода. Церий отнимает у них кислород, производя монооксид углерода и водород.
Последний может использоваться в чистом виде как горючее для топливных элементов. Но, кроме того, смесь H2 и CO (синтез-газ) сама является топливом, а ещё — сырьём для синтеза различных жидких углеводородов. Авторы этого устройства — учёные из Калифорнийского технологического института (Caltech), федерального технологического института в Цюрихе (ETH Zürich) и института Пауля Шеррера (Paul Scherrer Institut) — провели более 500 циклов рабочего процесса, показав, что система генерирует стабильный поток горючего.

Японским исследователям удалось создать групповую технологию подвешенных структур (кантилеверов и мостов) монокристалла алмаза для нано- и микроэлектромеханических систем. Основываясь на этом процессе, доктор Мейонг Ляо (Meiyong Liao), старший научный сотрудник Центра сенсорных материалов Национального института материаловедения Японии, и его коллеги получили первый в мире монокристаллический алмазный наноэлектромеханический переключатель. НЭМС-переключатель выигрывает в сравнении с обычными полупроводниковыми приборами, так как имеет низкую потерю тока, малое энергопотребление и четко различимые состояния "включено/выключено". Большинство существующих НЭМС/МЭМС-переключателей базируются на кремнии или металлических материалах, имеющих существенные недостатки - слабую механическую, химическую и термическую устойчивость, низкую надежность и износостойкость.

Исследователи Национального института материаловедения Японии разработали процесс изготовления подвешенных монокристаллических алмазных структур путем локального формирования временного слоя графита в основе монокристалла алмаза с помощью имплантации высокоэнергетических ионов, за которой следует рост алмазного поверхностного слоя методом химического парофазного осаждения, активированного микроволновой плазмой (MPCVD), и удаление временного слоя графита. В ходе дальнейшего совершенствования технологии, группе удалось изготовить первое в мире переключающееся устройство с транзистороподобной структурой, включающей три электрода.
 Необходимо, чтобы подобные разработки прорывного характера были и в России.

Олег Фиговский, академик Европейской академии наук

Комментариев нет:

Отправить комментарий