Валить в Россию

Опубликовано 01.02.2012
Олег Фиговский   |   просмотров - 1988,   комментариев - 0
Валить в Россию

Олег Львович Фиговский,

академик Европейской академии наук, директор INRC Polymate (Израиль) и NTI (США), член Центрального правления Нанотехнологического общества России.



В настоящее время наиболее развитые страны переходят к шестому технологическому укладу, а за ними подтягиваются развивающиеся. В основе этого уклада (постиндустриальное общество) лежат новые, прорывные технологии и, прежде всего, - нано-, био-, инфо-, когнитотехнологии. Эта новая парадигма развития цивилизации затрагивает все области практик человека, влияет на все технологии предыдущих укладов. Последние не исчезают, но существенно видоизменяются, модернизируются. Но, главное, качественное изменение – это появление новых технологий, переход их на коммерческий уровень, внедрение продуктов этих технологий и модифицированных традиционных технологий в повседневную жизнь цивилизованного человека (медицина, транспорт всех видов, строительство, одежда, интерьер и аксессуары дома, спорт, армия, средства коммуникации и др.).

В России рассказы о том, что вот-вот начнется бум в нано-, био-, когнито- или еще в какой-нибудь сфере, стали надоедать серьезным людям. Чего только ни делали для инновационного лобби в последнее десятилетие: зоны, венчурные фонды, технопарки, иннограды, образовательный стандарт по инноватике, принуждали к инновациям госкомпании и т.д., - но макроэкономический эффект остается едва ли в рамках погрешности измерений. Может, несмотря на предвыборный ажиотаж, в явном виде тему технологического развития не включают в свои программы ни партии (за исключением разве что КПРФ), ни кандидаты в президенты, ни авторы многочисленных стратегий, вывалившихся на головы читателей к концу ушедшего года.

Но в последние годы появились новые интересные работы, увязывающие длинные экономические циклы с технологическими волнами, причем сомнений в приходе новой волны у специалистов нет, несмотря на разброс временных оценок ее начала (по мнению одних, например академика РАН Сергея Глазьева, она развернется уже в это десятилетие; по мнению профессора Карлоты Перес, у нас есть запас времени до 2020-х годов). И даже 10-15-летний запас не успокаивает: создать новые научные школы, пройти весь инвестиционный цикл какого-нибудь высокотехнологичного мегапроекта или поменять культурные стереотипы общества, чтобы оно было готово к жертвам во имя прогресса, за это время можно не успеть.

По мнению заведующего лабораторией ЦЭМИ РАН профессора Виктора Дементьева, возросшая интенсивность публикаций на «волновую» тему вполне естественна: «Когда доминирующий технологический уклад достигает фазы зрелости, но сохраняет возможность развития за счет улучшающих инноваций, на первый план выходят процессы восстановления экономического равновесия за счет рыночной самонастройки. В таких условиях «мейнстрим» способен предложить достаточно работоспособное описание этих процессов. Ситуация меняется, когда механизмы рыночной самонастройки начинают давать сбои при крупных структурных сдвигах в производстве, при радикальных инновациях. В кризисной ситуации вынужденный отказ от привычных теоретических пристрастий выглядит как кризис уже самого «мейнстрима». Кризис 2007 года стал фактором реанимации интереса зарубежных ученых к проблематике длинных волн. Предшествующий всплеск такого интереса пришелся на 1970-е годы, первую фазу предыдущей волны».

В ходе работы над «Стратегией 2020» Дмитрий Белоусов, ведущий эксперт Центра макроэкономического анализа и краткосрочного прогнозирования, предложил сценарный подход к формированию стратегии, предполагающий различные варианты развития технологической волны и выработку соответствующей политики государства. К сожалению, дискуссия о реалистичности этого подхода не вышла за рамки экспертного обсуждения внутри рабочей группы. Нам показалось полезным, отталкиваясь от рассуждений Белоусова, попытаться развернуть предложенные сценарии.

Каковы же эти сценарии? Первые два – «локальное лидерство» и «быстрое преследование» – работают в ситуации прихода новой волны уже в ближайшее десятилетие (условно назовем его приходом по Глазьеву). Третий – «адаптация к межсезонью» – предполагает, что волна поднимется в 2020-е годы и у нас есть время для модернизации индустрий предыдущих укладов и более спокойный режим подготовки к новой технологический революции (приход по Перес).

Первый сценарий самый жесткий и самый рисковый, второй – менее рисковый и достаточно комфортный, но по сути приводящий к потере технологического суверенитета. Третий, на наш взгляд, самый оптимистичный, так как он позволяет более вероятный переход на лидирующую траекторию в будущем. Есть еще и четвертый сценарий – деградационный, который означает просто отсутствие внятной технологической политики в стране в ближайшие два десятилетия.

Для быстрого наращивания научного потенциала России в избранных технологических направлениях понадобится активное привлечение зарубежных ученых, в том числе российского происхождения. Собственно, по этому пути уже несколько лет идет Минобразования, устраивая специальные конкурсы по привлечению таких ученых для работы над проектами в России. В том же направлении работает и фонд «Сколково». В парадигму этого сценария ложатся и планы выделения и развития ограниченного круга приоритетных направлений науки с одновременным созданием крупных национальных исследовательских центров наподобие Курчатовского института.

В своей статье в газете «Ведомости» Владимир Путин пишет, что мы живём в период кардинальных перемен в экономической жизни всего мира. Никогда еще столь быстро не обновлялись технологии. Многое из того, что нас сегодня привычно окружает, казалось фантастикой лет 15-20 назад. Никогда не была столь острой борьба за лидерство в глобальной конкуренции, и мы видим как страны, позиции которых еще вчера казались незыблемыми, начинают уступать тем, к которым еще недавно относились со снисходительным пренебрежением. Никогда люди не сталкивались со столь огромными рисками техногенных катастроф, никогда не были столь серьезными угрозы природной среде. Но и возможности человечества никогда не были столь велики. Выигрывает тот, кто полнее других использует новые возможности.

Определяя приоритеты, Владимир Путин отмечает, что «кандидатами являются такие отрасли, как фармацевтика, высокотехнологичная химия, композитные и неметаллические материалы, авиационная промышленность, информационно-коммуникационные технологии, нанотехнологии. Разумеется, традиционными лидерами, где мы не потеряли технологических преимуществ, являются наша атомная промышленность и космос».

Далее, рассматривая инновационный цикл российской экономики, он замечает: «Восстановление инновационного характера нашей экономики надо начинать с университетов — и как центров фундаментальной науки, и как кадровой основы инновационного развития. Международная конкурентоспособность нашей высшей школы должна стать нашей национальной задачей. Мы должны иметь к 2020 г. несколько университетов мирового класса по всему спектру современных материальных и социальных технологий. Это значит, необходимо обеспечить устойчивое финансирование университетских научных коллективов и международный характер этих коллективов. Российские исследовательские университеты должны получить ресурсы на научные разработки в размере 50% от своего финансирования по разделу «Образование» — как их международные конкуренты».

Не столь оптимистичен Анатолий Чубайс, который заявил, что в ближайшие пять-семь лет страну ожидают масштабные и чрезвычайно болезненные преобразования деградировавшей политической системы. Эти годы будут похожи не на «нулевые», а на проклятые 90-е, говорит он. Чтобы выйти из состояния застоя, России придется не только идти по пути демократизации, но и снова заниматься быстрым и болезненным реформированием, считает Чубайс.

«Реформы - очень болезненная, неприятная, противная штука. И для населения, и тех, кто их проводит. Всегда, если есть возможность отложить, то лучше их перенести. Вот именно в этой логике мы жили лет восемь. Объем недореформирования накопился такой, что дальше откладывать невозможно. Придется в следующие пять лет осуществлять очень сложные и болезненные в социальном отношении реформы. Одна пенсионная реформа чего стоит: мы не можем продолжать субсидировать пенсионный фонд в триллионных размерах из бюджета. Так не бывает. Чем больше откладываем, тем сложнее путь решения», - заявил Чубайс. И в той степени, в которой руководство страны окажется способно такого масштаба преобразования осуществлять, мы и можем рассчитывать на сохранение стабильности в России.

Как я уже неоднократно писал, одной из ключевых проблем является отток из России не только научных кадров, но и владельцев бизнесов, в том числе и потенциально действительно, инновационных. Почему так происходит весьма убедительно, хотя и своеобразно пишет журналист Юрий Нестеренко: «Россия – это зло. Россия – это зло в его чистом, беспримесном виде. Такой тезис вызывает интуитивное неприятие даже у людей, крайне негативно относящихся к российской власти. Ибо у большинства этих людей популярен лозунг «Я люблю свою страну и ненавижу государство». Власть, в свою очередь, в своей пропаганде отождествляет эти понятия, навязывая глубоко презираемому ей народу нехитрый тезис «кто против нас – против России!» Увы, приходится признать, что этот тезис, на первый взгляд кажущийся одной из самых грубых и грязных подмен в общем потоке льющегося сверху вранья, – на самом деле соответствует действительности. Они, действительно, и есть Россия. Точнее – одна из неразрывных ее составляющих. Вторая – тот самый народ, а если называть вещи своими именами – рабски-холуйская биомасса, поддерживающая, питающая и исправно порождающая их уже восемь столетий. Государство, которое мы ненавидим – и ненавидим совершенно справедливо – не прилетело с Марса и не выползло из преисподней. Оно порождено – и на протяжении всей своей истории неизбежно воспроизводится в различных, но неизменно уродливых формах – этой страной и этим народом. И больше обвинить попросту некого».

Далее Юрий Нестеренко замечает, что можно винить оккупантов и инородцев. Можно говорить – и я сам это делал, ибо это соответствует действительности – что Россия как государство (не путать с существовавшей до того Русью – конфедерацией фактически независимых княжеств, по меркам того времени вполне передовых и европейских) порождена, с одной стороны, ордой азиатских завоевателей, а с другой стороны – московскими князьями-предателями (впрочем, не только московскими – вспомним того же Александра Невского), коллаборационистами на службе Орды, сперва использовавшими и перенесшими в объединенную кровью и подлостью страну все худшие черты ордынской традиции (впрочем, лучших черт там попросту не было). Но точно также можно говорить о том, что большинство серийных убийц и насильников в детстве сами были жертвами насилия: это объясняет их поведение, но отнюдь не оправдывает. В самом деле, какая страшная катастрофа ни случилась давным-давно, с тех пор прошло более чем достаточно времени, чтобы выправить ее последствия и развиваться в достойную личность или страну, соответственно. Но, увы, – Россия все эти столетия не только ничего не исправила, но лишь ухудшила ситуацию, лишь развила, укрепила и возвела в предмет гордости все самые отвратительные тенденции и пороки. Историки насчитали не менее восемнадцати попыток модернизации и либерализации в российской истории – все они потерпели крах. Это ли не наглядное доказательство, что Россия не просто не способна к либеральной модернизации, а, самое главное, категорически таковой не желает? Хватит уже интеллигентских соплей (ложащихся, кстати, все в ту же парадигму бессмысленного самопожертвования ради большого стада) и беготни с моющими средствами вокруг черного кобеля. Этот кобель сожрет вас и не подавится, как сожрал всех ваших предшественников, но белее все равно не станет. Восемь столетий кровавого скотства и тупой подлости, восемнадцать проваленных попыток модернизации – мало? Пора уже признать очевидную истину: эта страна и этот народ безнадёжны – заключает он.

Но Юрий Нестеренко не учитывает того, что ситуация в России изменяется достаточно быстро, о чем свидетельствуют митинги в Москве, создание Российской ассоциации содействия науке и многое другое. Это дает возможность думать о реальности изменения социально-политического климата в России и об отказе от жесткого и мрачного призыва г-на Нестеренко. И надо понимать, что российские соотечественники, которые были вынуждены покинуть Россию, должны стать инициаторами проекта возрождения и реальной модернизации России, так как обладают необходимым опытом, как в организации современной науки, так и в инновационном бизнесе.

Замечательный лозунг выдвинул 26 января 2012 года главный редактор «Новой газеты» Дмитрий Муратов – «Валите в Россию», который я и вынес в заголовок своей статьи. Мои предки появились в России много лет тому назад, поверив призывам Петра I и его последователей, и стали частью российского общества, отдав ему свои силы и знания. И сегодня я, например, искренне готов помочь новой России, которая сейчас так стремится к переменам.

В настоящее время в России объем инвестиций все еще на 12% меньше по сравнению с тремя кварталами докризисного 2008 года, и только 38 регионов РФ превысили докризисные показатели. Зона инвестиционного спада охватывает почти все регионы Приволжского и Уральского федеральных округов, половину регионов Сибири и Северо-Запада. Самые худшие показатели имеют Ненецкий АО, где завершилось освоение новых нефтяных месторождений, и Калининградская область, в них кризисный спад продолжился и в 2011 году. Не могут выбраться из инвестиционной ямы регионы, с 1990-х годов сохраняющие черты депрессивности (Псковская, Кировская, Костромская, Курская области, Забайкальский край). Не преодолели спад и более развитые регионы (Ростовская, Волгоградская, Оренбургская, Иркутская области, Пермский край и др.). Больше всего инвестиций получает Центральный федеральный округ (20% в 2011 году), причем половина приходится на столичную агломерацию (Москва – 7%, Московская область – 3%). Сильный спад в Москве объясняется, в первую очередь, сжатием инвестиций из бюджета города: в 2008 году их доля составляла 43%, в 2011 году - только 24% всех инвестиций.

С иностранными инвестициями хуже. По данным Росстата, за период кризиса прямые иностранные инвестиции (ПИИ) сократились в два раза (2010-й к 2008 году). В 2011 году отставание от докризисного уровня сократилось до 39% (январь-сентябрь 2011 года к тому же периоду 2008 года). Самые сильные потери в кризисе понесли агломерации федеральных городов. Наибольший рост инвестиций за три года получили регионы новых проектов иностранных компаний в обрабатывающей промышленности (Калужской и Нижегородской области), а также в добыче нефти и газа, среди них в 2011 году впервые оказался ЯНАО. Анализ географии и динамики инвестиций в 2011 году еще раз подтвердил истину: нужно менять инвестиционный климат, без этого устойчивого развития не будет.

Как в науке, так и в инвестициях необходим приток иностранных специалистов, особенно тех, кто имеют опыт в инновационных технологиях. Так, пару лет тому я, как специалист в области нанотехнологий, был приглашен сделать «keynote» доклад на съезде американских инвестиционных банкиров, но я не слышал о таком желании российских банков. К этому же призывает Анатолий Чубайс, заявляя, что он, как представитель школы инженеров-экономистов, запрещает участникам форума говорить о способах поддержки инноваций и предлагает не спорить о том, как надо обеспечивать развитие, а показать, что составляет содержание этого развития в процессе перехода к новому технологическому укладу. Чубайс попросил всех выступающих на Гайдаровском форуме рассказать о тех технологических бизнесах, которые выстрелят к 2020 году.

Сергей Калюжный, член правления РОСНАНО, выступая на Гайдаровском форуме, отметил следующие основные тренды, действующие в течение 10 лет:
От однородных - к составным, композитным материалам;
От невозобновляемых - к возобновляемым материалам;
Налаживание производства с нулевым воздействием на экологию;
Металлы будут постепенно уступать место керамике;
Распространятся углеродные волокна;
Будут сначала на компьютерах моделировать материалы, а потом их синтезировать;
Появятся «умные» материалы, т.е. материалы с множеством разных функций;
Будет сужаться область применения кремниевой электроники – распространятся неорганическая электроника (на основе теллурида кадмия и проч.), органические светодиоды (переход от точечных к плоскостным источникам света), графеновая электроника;
Через 10 лет вся упаковка будет биоразлагаемой;
Покрытия будут играть огромную роль – они будут защищать материалы от дождя, грязи, липких жидкостей;
Развитие источников тока на основе лития.

Список профессора Сергея Калюжного совпадает со списком важнейших открытий 2011 года, представленным Китайской академией наук, где на первое место была поставлена технология получения двумерных кристаллов путем расслаивания сложных материалов. Как я уже писал ранее, специалистам из Великобритании, Ирландии, США и Южной Кореи удалось показать, что MoS2, WS2, MoSe2, MoTe2, TaSe2, NbSe2, NiTe2, BN и Bi2Te3 можно эффективно растворять в простейших растворителях, а затем осаждать в виде отдельных хлопьев или пленки – при этом материал расслаивается.

Рассмотрим новейшие мировые разработки ученых в области нанотехнологий. Так, материаловеды из Швейцарской высшей технической школы Цюриха нашли новый способ армирования композитных материалов, основанный на использовании слабых магнитных полей. Популярность композитов обусловлена тем, что они могут опережать металл по удельной прочности и иметь более высокую ударную вязкость, чем керамика. Чтобы получить требуемое сочетание свойств при изготовлении таких материалов с полимерной матрицей обычно используют одномерные армирующие элементы вроде стальных, кевларовых или углеродных волокон диаметром в несколько десятков микрометров. Они увеличивают жесткость вдоль одной из осей, но делают материал уязвимым в других направлениях. Пытаясь избавиться от подобных нежелательных эффектов, конструкторы создают двумерные массивы из волокон или применяют двумерные армирующие пластины. В природных «композитах» наподобие зубной эмали, дентина или материала, из которого состоят раковины беспозвоночных, структурные единицы, напротив, ориентируются очень точно, а потому никаких проблем с надежностью не возникает.

Швейцарцы решили задачу такого размещения и выравнивания элементов в матрице композита, используя внешнее магнитное поле. Поскольку традиционные микроразмерные армирующие компоненты плохо реагируют на такое управляющее воздействие, их пришлось предварительно покрывать суперпарамагнитными наночастицами. Выполнив несложные расчеты, исследователи выяснили, что магнитного поля с индукцией всего в 0,8 мТл будет достаточно для ориентирования немагнитных пластин и стержней длиной в 5 и 10 мкм, с нанесенными на них наночастицами оксида железа. Ориентация микроразмерных элементов в этом случае зависела от того какая часть их поверхности скрыта суперпарамагнитными наночастицами. Армирующие элементы выстраиваются при включении магнитного поля. Ученые измерили механические характеристики готовых композитов, подтвердив их высокую прочность и долговечность.

Компания IBM разработала мельчайший носитель информации. Специалистам из IBM и германского научного центра CFEL впервые удалось использовать особую форму магнетизма – антиферромагнетизм для хранения данных. В отличие от обычных носителей на базе ферромагнитных материалов, в антиферромагнетике спины соседних атомов направлены на противоположные стороны, так что весь материал в целом получается магнитно нейтральным.

Созданная система показала, что способна хранить данные в течение нескольких часов, правда, только при температуре пять кельвинов. Но авторы работы полагают, что аналогичные комплексы из 200 атомов будут стабильны при комнатной температуре. Как бы то ни было, сложная технология СТМ, криогенные установки и низкотемпературные режимы, ограничивающие применение нанопамяти стенами лабораторий, никого смущать не должны. И хотя еще потребуется время, чтобы от подобных опытов перейти к созданию практически пригодных атомарных запоминающих устройств, исследователи считают, что их работа выходит далеко за рамки существующих технологий хранения данных. Так, практическая значимость эффекта гигантского магнитосопротивления, открытого в конце 1980-х годов с помощью громоздких и сложных установок молекулярно-лучевой эпитаксии, позволявших получать многослойные пленочные структуры нанометровой толщины в условиях сверхвысокого вакуума, тоже стала ясна не сразу и лишь через 15 лет произвела настоящую революцию в индустрии компьютерной памяти, позволив конструировать жесткие диски со сверхвысокой плотностью записи, которыми все сейчас успешно пользуются, а также экспериментальные чипы на основе магнитной памяти (MRAM), которым прочат большое будущее.

Впервые группа IBM-CFEL опытным путем установила предельно-минимальный размер электромагнитного устройства памяти, работа которого еще описывается законами классической электродинамики. Уменьшать его дальше, оставаясь в пределах классической теории, невозможно: в действие вступают квантовые эффекты, размывающие хранимую в ячейках информацию. Миниатюрную атомную ячейку памяти можно использовать как удобный испытательный полигон для контролируемого перехода от классической к квантовой электронике и обкатке смешанных классическо-квантовомеханических устройств памяти. Разработчики отмечают, что они научились контролировать квантовые эффекты и форму ряда атомов. А это поможет лучше понять, чем отличается квантовый магнит от классического. Именно с антиферромагнетиками связывают дальнейший прогресс в миниатюризации устройств хранения информации, начавшийся с использования гигантского магниторезистивного эффекта в считывающих головках современных жестких дисков, когда дальнейшее уплотнение информации на ферромагнитных носителях считалось уже физически невозможным. Возможно, антиферромагнетики произведут еще одну революцию в миниатюризации электронной памяти, так как чисто квантовые устройства памяти остаются пока делом весьма отдаленного будущего.

Долгожданный компьютер стоимостью 25 долларов вот-вот пойдет в производство в Великобритании. Автор идеи и создатель видеоигр Дэвид Брабен надеется, что личный компьютер с самых ранних лет будет вдохновлять детей на инновации и знакомство с миром информационных технологий. Компьютеры давно превратились из техники вычислительной в технику бытовую. Такой компьютер Raspberry Pi имеет небольшие размеры и вес (85х53х17 мм, 45 г), который вмещает субгигагерцевый микропроцессор (ARM-совместимый Broadcom BCM 2835), 256 Мбайт оперативной памятью, слот для флэш-карточки SD/MMC в качестве замены жесткому диску. USB- и Ethernet-разъем и, конечно, видеовыход. Raspberry Pi сможет работать от четырех батареек типа АА. Здесь есть все то же, что и в системном блоке большинства обычных персональных компьютеров. Но с двумя оговорками, а именно:
Pi по размеру не превышает пластиковой карты (в зависимости от модификации, возможно, ладони) и может работать от четырех пальчиковых батареек. Ее себестоимость составляет 25 долларов (35 за модель с сетевым разъемом). Работающая на свободном (бесплатном) софте, требующая лишь клавиатуры, мыши и практически любого монитора (начиная с черно-белых телевизоров), продаваемая цена, равная хорошему учебнику, Raspberry Pi может стать находкой для компьютерных классов – и не только в развивающихся странах. Фактор стоимости вычислительной техники для образовательных учреждений даже в благополучных Англии и США по-прежнему не на последнем месте. Но создатели Pi надеются на большее: они надеются спровоцировать с ее помощью тот же феномен, что когда-то породил 8-битные компьютеры. Вообразите РС, которая будет полностью принадлежать ребенку, возможно, болтаясь у него на шее вместо USB-флэшки, которую не страшно потерять или сломать, и главное – не лишающую удовольствия экспериментаторства. Ведь самое худшее, что может произойти – потребоваться перезарядка содержимого флэш-карты.

Raspberry Pi интересна не только как образовательный проект. Невероятная дешевизна при сохранении того же уровня функциональности, что обеспечивают стационарные РС, поднимает вопрос о скрытых резервах РС-индустрии. За последние пять лет маржа здесь спикировала до неприлично низкого уровня, в частности, заставив отказаться от производства персоналок лидеров рынка, IBM и HP. Но точно ли использован весь запас? Нет ли возможности снизить себестоимость техники в разы, обеспечив пользователя достаточным минимумом функций? В конце концов, нетбуки и планшетки своим успехом отчасти обязаны именно исполнением критерия необходимой и достаточной функциональности. Другой момент связан со скорым окончанием х86-монополии. В течение ближайших нескольких лет, сперва многие портативные, а после, возможно, и стационарные РС будут строиться на ARM-процессорах. ARM-архитектуру уже поддерживает Linux, будет поддерживать MS Windows, начиная с версии 8, а многие прочат то же будущее и Mac OS X. Но до того, как в ARM-сегмент придут гиганты, малыш Raspberry Pi имеет все шансы стать первой популярной ARM- персоналкой, на которой можно будет обкатать процесс разработки приложений и обозначить зарождающиеся тенденции.

Исследователи из бельгийского нанотехнологического исследовательского центра Imec разработали и продемонстрировали работающий опытный образец голографического проекта нового поколения, в основе которого лежат технологии микроэлектромеханических систем (microelectromechanical system, MEMS). Использование технологий, лежащих на грани между нано- и микро-, позволит в ближайшем времени создать новый дисплей, способный демонстрировать движущиеся голографические изображения. В основе нового голографического проектора лежит пластина, на которой находятся крошечные, вполовину микрона размером, отражающие счет подвижные площадки. Эта пластина освещается светом от нескольких лазеров, направленных на нее под различными углами. Регулируя положение по вертикальной оси светоотражающих площадок, можно добиться того, что волны отраженного света начинают интерферировать между собой, создавая трехмерное голографическое изображение. Это все звучит невероятно и кажется очень сложным, но, тем не менее, на одном из снимков можно увидеть статичное цветное голографическое изображение, сформированное с помощью этих крошечных светоотражающих площадок.

Согласно планам Imec, которые озвучил Франческо Пессолано (Francesco Pessolano), ведущий исследователь проекта Imec NVision, первый опытный голографический проектор и система его управления должны появиться не позднее середины 2012 года, вероятно, что это не будет громоздкой вещью, ведь 400 миллиардов светоотражающих площадок, требующихся для создания качественно изображения, можно разместить на пластине размером с пуговицу.

Ученые из Германии разработали первое в мире «нано-ухо», способное улавливать звуковые колебания на микроскопических масштабах длины. По приблизительным оценкам, чувствительность нового прибора на шесть порядков ниже порога восприятия человеческого слуха. В основе устройства лежит наночастица золота, зафиксированная при помощи оптической ловушки. Изобретатели «нано-уха» утверждают, что оно может использоваться, чтобы «слушать» микроорганизмы, а также исследовать движение и вибрации крошечных машин. Исследователи из Ludwig-Maximilians University (Германия) показали, что частицы, зафиксированные при помощи оптической ловушки, могут использоваться в качестве чрезвычайно чувствительного детектора звука и, что захваченные таким образом частицы могут из состояния покоя начать колебательный процесс под действием проходящих звуковых волн. При этом частоту проходящих звуковых волн можно вычислить, опираясь на знание о том, сколько частиц было захвачено в оптическую ловушку.

Экспериментальная установка немецких ученых состояла из двух источников звука, размещенных в водной среде. Первый (громкий) источник представлял собой наконечник вольфрамовой иглы, размещенной на мембране динамика и вибрирующей с частотой 300 Гц. Второй (более слабый) источник звука состоял из групп золотых наночастиц, периодически нагреваемых вторым лазером для создания звуковых волн с частотой 20 Гц. При этом экспериментальное «нано-ухо» представляло собой наночастицу золота диаметром 60 нм, захваченную при помощи лазерного луча с длиной волны 808 нм.

Эксперимент показал, что, когда один из источников звука включен, наночастица золота в ловушке начинает колебаться под воздействие звуковой волны с соответствующей частотой. Для отслеживания этого движения исследователи использовали видеокамеры. Благодаря анализу записанного видео, они получили возможность оценить чувствительность детектора звука, ведь колебания под воздействием звуковых волн накладываются на броуновское движение частиц. Расчеты показывают, что «нано-ухо» может фиксировать вибрации даже менее – 60 дБ, что на шесть порядков ниже порога чувствительности человеческого уха.

По данным исследователей, разработанное ими устройство может использоваться для анализа звуков, издаваемых живыми микроорганизмами, например, бактериями и вирусами. Кроме того, оно сможет использоваться для исследования искусственно созданных микрообъектов, которые производят акустические колебания, не поддающиеся прямой визуализации из-за сильного поглощения или рассеяния света, а также разработать новый тип акустической микроскопии, поскольку столь чувствительные звуковые датчики можно располагать в непосредственной близости от микроскопических объектов.

Специалисты компании Snecma и французского национального научно-исследовательского агентства CNRS успешно протестировали новый европейский 20-кВт электроплазменный двигатель для космических аппаратов. Новый двигатель в 13 раз мощнее двигателя PPS 1350 Snecma, который уже поставляется для установки на американские и российские космические аппараты. PPS 1350 не мощнее пламени спички, однако, он открывает путь для замены тяжелых химических ракетных двигателей, которые не очень подходят для современных космических миссий. Новый 20-кВт двигатель позволяет вывести геостационарные спутники на их конечную орбиту, при условии, что спутниковые платформы обеспечат достаточное количество электроэнергии.

На данный момент маломощные двигатели PPS 1350 используются, в основном, для небольшой ежедневной корректировки орбиты, которая позволяет продлить сроки эксплуатации спутников до 15 лет. Небольшой двигатель работает 1-2 часа в день и использует около 10% электрической мощности спутника. Эффективной демонстрацией потенциала этой технологии стала работа PPS 1350 по перемещению зонда Европейского космического агентства Smart-1 с орбиты Земли до орбиты Луны. Сочетание большей выработки электроэнергии на космических аппаратах и более мощных электроплазменных двигателей позволит полностью заменить традиционные химические двигатели. По расчетам специалистов Snecma, их новый двигатель позволит существенно сэкономить вес: около 2000 кг на стандартном спутнике весом 5500 кг. Электроплазменные двигатели используют в качестве топлива газ ксенон и электроэнергию от солнечных панелей. Подобные силовые установки имеют очень высокую эффективность, в частности, PPS 1350 в одинаковой миссии потребляет в 5-6 раз меньше топлива, чем химические подруливающие двигатели. Кроме того, электроплазменный двигатель имеет КПД на уровне 60% в широком диапазоне тяги при мощности от 5 до 22 кВт.

Геотермальная энергия является одним из перспективных видов экологически чистой энергетики, правда там, где это возможно, в районах с повышенной вулканической деятельностью. К примеру, геотермальная энергетика Исландии вырабатывает больше энергии, чем может потребить это небольшое островное государство, а по данным американской Геологической службы, западные районы США могут обеспечить половину электроэнергии, в которой нуждается эта страна. Сейчас группа исследователей, работающих в области геотермальной энергетики, собирается закачать миллионы тонн воды в действующий вулкан в Орегоне, чтобы узнать, можно ли использовать тепло недр Земли для крупномасштабного производства электроэнергии. Для реализации превращения геотермальной энергии в электрическую требуются, как минимум: источник тепла в виде действующего вулкана, источник воды, которая будет служить для переноса тепла из недр на поверхность, и электростанция, превращающая энергию перегретого пара высокого давления в электроэнергию.

В качестве первого ученые выбрали действующий вулкан Ньюберри (Newberry Volcano), находящийся в Орегоне. Он является действующим только в геологическом смысле, в этом месте вулканическая магма сквозь разломы подходит близко к поверхности. Исследователи собираются закачать под землю в районе вулкана Ньюберри около 90 миллионов литров воды из близлежащих водоемов сквозь пробуренную там скважину. Холодная вода, соприкоснувшись с раскаленными вулканическими породами, вызовет взрыв и высокое давление, которые раздробят породы и приведут к образованию большой полости на глубине от двух до трех километров. Вода, закачанная в эту полость, будет кипеть под высоким давлением, а перегретый пар будет выходить на поверхность сквозь скважину или естественным путем. Пар на поверхности будет отдавать свою энергию на турбину электрогенератора, а сконденсировавшаяся вода вновь будет подана в глубинный резервуар. При реализации подобных экспериментов всегда есть риск вызвать землетрясение местного масштаба. Но если эксперимент удастся, то всем людям станет доступен практически неисчерпаемый источник чистой энергии.

Выше приведенные примеры новейших технологий, разработанных учеными различных стран, показывают огромные потенциальные возможности модернизации мировой экономики. А эта модернизация необходима на фоне глобального торможения экономического развития. Всемирный банк резко ухудшил прогноз на 2012 год: рост мировой экономики составит всего 2,5% – еще три месяца назад эксперты ожидали 3,6%. Еврозону же и вовсе ждет спад. Агентство Stsndsrt & Poor's понизило рейтинги девяти стран Старого Света, включая Францию, Италию, Испанию. Не поможет и Китай, замедливший свой рост: по итогам 2011 года он составил 9,2% – на 1,1% меньше, чем было в 2010 году. Дальнейшее торможение будет еще более резким, предупреждают эксперты, и это может больно ударить по странам с сырьевой экономикой, в том числе – по России.

Поэтому модернизация и переход к инновационной экономике для России является первоочередной задачей и ее вряд ли возможно решить без привлечения зарубежных специалистов, желательно соотечественников, большая часть из которых, связанная своими корнями с Россией, способны привнести свои знания и опыт в решение этой важной задачи. Но при этом не следует уничтожать и собственную науку, а такие факты, увы, имеются.

Так, группа российских ученых выступила с криком бессильной ярости и недоумения по поводу того, что они называют фактическим уничтожением прославленного Института теоретической и экспериментальной физики им. А.И. Алиханова (ИТЭФ). В открытом письме, в частности, говорится, что Институт всегда был островком интеллектуальной свободы в Советском Союзе, и постоянная угроза разгрома висела над ним еще с начала 60-х годов, когда был снят с должности директора его создатель – легендарный А.И. Алиханов, один из столпов советского ядерного проекта. Подобные истории повторялись неоднократно, но, в конце концов, власть всегда уступала, руководствуясь интересами государства и понимая, что исчезновение института нанесет невосполнимый урон стране, а интеллектуальные достижения невозможны в зарегулированной среде.

Авторы назвали свое обращение «ГУЛаг в центре Москвы». Это не их идея. Так увиденное («ГУЛаг в облегченном варианте») охарактеризовал авторитетный американский ученый Стенли Бродский, приехавший из своего Стенфордского университета в полной уверенности, что его встретят так же, как встречали уже почти сорок лет. Не тут-то было: запретили читать лекцию, не подпустили к Интернету, едва не заперли в помещении бывшей проходной. «Gulag light», – развел руками иностранный коллега.

«Действительно, – отмечают его российские коллеги, – нынешний ИТЭФ хорошо вписывается в финансовое определение концлагеря, когда охрана получает больше, чем работающие внутри люди». Аналогичная ситуация сложилась и в физико-химическом институте им. Карпова (Москва) и в ряде других научных центров.

Поэтому, прежде чем приглашать зарубежных специалистов, следует провести ревизию существующей в России фундаментальной науки и определить оптимальные пути и объемы ее финансирования. Нельзя зарывать голову в песок и ждать милости от правителя, научная общественность должна составить основную силу предстоящей реальной модернизации России, а соотечественники в этом ей всегда помогут.

Блог Олега Фиговского

Комментарии:

Пока комментариев нет. Станьте первым!