Нанотехнологии и наноматериалы в прошлом, настоящем и будущем

При всех условиях развитию нанотехнологии и наноиндустрии  должны предшествовать фундамен-тальные  научные исследования (Ж.И. Алферов), ко-торые непредсказуемы по последствиям. Попытки детерминировать научный  поиск, загнать его в жест-кое  прокрустово ложе, по нашему мнению, обречены на неудачу. Развитие нанонауки, нанотехнологии и наноиндустрии, вполне возможно, будет самым тя-желым  испытанием для доминирующей в России жесткой системы административно-бюрократичес-ких  отношений, неотъемлемой частью которой  стали коррупция и сращивание чиновничества с бизнесом. Есть все  основания полагать, что до тех  пор, пока экстраприбыли будут обеспечиваться за счет нефтя-ного, газового и строительного  бизнеса, его вороти-лы предпочтут воздержаться от серьезных инвести-ций в развитие по-настоящему инновационных, но одновременно рискованных по последствиям вложе-ний  в создание наноиндустрии. 16

В этом смысле за рубежом  ситуация кажется, не-сомненно, более  благоприятной. В США, в Японии и  в Южной Корее частный бизнес инвестирует нано-разработки в объеме, не уступающем бюджетным расходам, и только за пять лет, с 1999 до 2004 г., размеры  частных инвестиций в наноиндустрию  воз-росли в 10 раз.

Но вернемся к особенностям бизнеса в условиях так называемого  нанобума. Как уже отмечалось вы-ше, участниками бизнеса являются как  крупные (Merk, IBM, DOW), так и малые  компании, нередко создаваемые профессорами, сотрудниками и даже студентами университетов, которые, реализовав на-нотехнологические  идеи в лабораторных условиях, желают превратить их в источник прибыли. Но для создания фундамента, позволяющего производить коммерческие нанопродукты, необходимы огромные средства, которыми малые фирмы не располагают. Выход  находят либо в поддержке университета, если он достаточно богат, либо в переходе под крыло крупных компаний. В  нашей стране оба пути нереа-листичны. Отечественные университеты, даже такие  как МГУ, имеют (во всяком случае, пока) очень ма-лый бюджет по сравнению  с крупными американ-скими, такими как  Корнеллский и Гарвардский уни-верситеты, Массачусетский технологический инсти-тут, Калифорнийский технологический институт, а крупные частные компании очень  неохотно идут в инновационную сферу  вообще и в нанотехнологии в частности.

Бюджет одного Гарвардского университета в два с лишним раза превышает бюджет всех институтов РАН.

Эффективность крупных проектов как основной формы развития нанобизнеса  была поставлена под сомнение исходя из зарубежного, в первую очередь  американского, опыта. Малые частные  компании обычно более мобильны и, судя по опыту развития информационных технологий, Интернета, персо-нальных компьютеров, нередко добиваются больше-го успеха. Однако нанобизнес отличается от интер-нет-бизнеса  тем, что он, благодаря крайне высокой  наукоемкости, базируется на более  защищенной ин-теллектуальной собственности, которую легко запа-тентовать, но крайне трудно скопировать, не распола-гая  лицензией. И далее, чем сложнее  и оригинальнее нанопродукт (к получению  которого в конечном счете следует  стремиться), тем труднее окупить  расходы на его разработку. С этой точки зрения гораздо более привлекательны относительно простые нанопродук-ты, такие как оксидные нанопорошки  или наносенсо-ры на основе металлических  сплавов или полимеров.

Есть мнение, что малый  бизнес должен разви-ваться вокруг крупных  компаний. Однако указанная выше специфика  зарубежного нанобизнеса свиде-тельствует об обратном. По данным Национального  научного фонда США, каждый доллар, вложенный в малые предприятия, приносит в среднем в 24 раза больше прибыли по сравнению с долларом, вложен-ным в крупные компании. Недаром основатель и владелец одной  из первых американских нанотехно-логических компаний ZyVex Дж. фон Эр, критикуя идею создания нанотехнологической мегакомпании в России, заявил, что «если есть много денег, то надо запускать кучу малых проектов, направленных на решение важных, но предельно конкретных задач. А в России пока нет индустриальной базы, бизнес-планов и традиций венчурного финансирования, чтобы создавать небольшие компании, которые по-том будут расти, как Google».

Американский опыт показывает, что нанотехно-логический бизнес не может быть успешным, если не привлекать в качестве консультантов высококвали-фицированных специалистов из числа университет-ских профессоров. И хотя такие консультации стоят довольно дорого, именно они  позволяют сберечь многие миллионы долларов, вкладываемые в разви-тие  производства нанопродуктов. М.Ратнер, профес-сор Nothwestern University, анализируя пути повы-шения прибыльности нанобизнеса, пришел к сле-дующему выводу: задача заключается не в том, чтобы построить  бизнес, подходящий для нанотех-нологии, а в том, чтобы создать нанотехнологии, подходящие для бизнеса.

Долгосрочные прогнозы развития нанотехноло-гий и наноматериалов стали своеобразным приори-тетом  деятельности российских экономистов  сравни-тельно недавно, и тем не менее  аналитические обзо-ры на эту тему буквально захлестнули научную, околонаучную и совсем ненаучную  литературу. Ру-порами российского  сообщества, анализирующего будущее  наноиндустрии, стали журналы «Россий-ские нанотехнологии» и «Форсайт», созданные, со-ответственно, в 2006 и 2007 гг.

Идеологические установки  деятельности в облас-ти научно-технического прогноза были сформулиро-ваны в статьях, опубликованных в первом номере журнала  «Форсайт» (Я.И. Кузьминов. Перспективы  Форсайта в России безграничны и  Л.М. Гохберг. Бу-дущее как стратегическая задача).

Не отрицая целесообразности прогнозирования научно-технического развития в целом, следует от-метить, что ценность любого прогноза базируется на используемых аналитиками инструментах, к числу которых относятся  в первую очередь метод Дельфи (А.В. Соколов, С.А. Шашнов, О.И. Карасев, В.А. Рудь. Долгосрочный прогноз развития российской наноиндустрии с использованием метода Дельфи. Российские нанотехнологии. 4, № 5-6, стр. 17-23, 2009) и технологические  дорожные карты (А.В. Со-колов, О.И. Карасев. Форсайт и технологические дорожные карты для наноиндустрии. Российские нанотехнологии. 4, № 3-4, стр. 8-15, 2009).

Наибольшим опытом разработки научно-техноло-гических прогнозов  с использованием метода Дель-фи, по-видимому, располагает Япония. Особенно-стью метода Дельфи, который применили  в япон-ском прогнозе, является многораундовый характер 17

экспертных опросов. Опрос  экспертов проводится в два последовательных раунда, причем в ходе второго раунда экспертам сообщаются интегрированные  ре-зультаты первого раунда. Такой  подход позволил уточнить обобщенное мнение экспертной группы и повысить согласованность итоговых оценок.

Восьмой японский прогноз, завершенный  в 2005 г., является характерным примером национального Форсайт-проекта, в  котором нанотехнологии рас-сматриваются в качестве одного из приоритетных направлений инновационного развития. В ходе ис-следования экспертами были проанализированы 858 тем, сгруппированных  в 13 тематических разделов. Общее число  экспертов, которые приняли участие  во втором туре опроса, составляло 2239 человек, при-чем нанотехнологическая тематика в прогнозе была распределена по разделам, каждому из которых дана краткая  характеристика в плане его научной  и эко-номической значимости:

1) моделирование наноматериалов;

2) наноизмерения и наноанализ;

3) нанотехнологии в производственных  процес-сах; 

4) нанотехнологии для  получения новых мате-риалов и  веществ; 

5) управление структурой  материалов на нано-уровне;

6) наноприборы и сенсорные  наноустройства;

7) наноэлектромеханические  системы (НЭМС);

8) нанотехнологии для  экологии и энергетики;

9) нанобиологические устройства;

10) нанотехнологии и качество  жизни. 

Прогноз позволил оценить  сроки получения принципиально  значимых нанотехнологических ре-шений, которые в дальнейшем могут найти  практи-ческое применение. Что же касается регулярного коммерческого использования, то оно, по оценкам японских экспертов, станет возможным спустя при-близительно  еще 10 лет.

При использовании метода Дельфи сотрудника-ми Высшей школы  экономики для участия в опросе были отобраны эксперты из числа ведущих  специа-листов в области науки, образования, промышленно-сти, бизнеса, представителей органов государствен-ного управления. Опрос проводился более чем в 40 российских регионах. В первом туре опроса приняло участие свыше  двух тысяч человек, представлявших около тысячи научно-исследовательских  центров и производственных предприятий  по всем важнейшим направлениям развития науки, технологий и техни-ки. Во втором туре опроса анкеты были получены от 1435 экспертов. Круг задаваемых экспертам  вопро-сов включал оценку важности отдельных научно-технологических  разработок, их ожидаемые резуль-таты, сроки реализации, уровень российских разра-боток в сравнении с мировым, меры необходимой поддержки и  т.д.

Проведенное исследование позволило  рассчитать обобщающий показатель, отражающий совокупное экспертное мнение относительно значимости от-дельных инновационных  разработок − так называе-мый индекс важности. Согласно экспертным оцен-кам, его наибольшее значение характерно для техно-логий создания мембран и каталитических систем − средний индекс важности в этой области равен 87.0 при максимальном значении 100. При этом техноло-гии создания биосовместимых материалов, создания и обработки полимеров и кристаллических материа-лов отстают от лидирующей области лишь на 1.2 и 1.3 пункта соответственно.

Однако есть основания  сомневаться в достовер-ности  такого прогноза, поскольку чисто  статистиче-ские оценки кажутся нам  неприменимыми в данном конкретном случае. Проблема развития нанотехно-логий  и наноматериалов исключительно  сложна, междисциплинарна и требует  привлечения высоко-профессиональных экспертов, число которых в стра-не при всех обстоятельствах ограничено. Сам отбор этих экпертов кажется  нам неоднозначным и требует  исключительной осторожности. Проблему надо ре-шать не числом, а качеством  экспертов, позиции ко-торых могут  существенно расходиться.

Другим важным методом  Форсайта являются технологические дорожные карты, разработанные, в частности, сотрудниками Высшей школы экономи-ки по заказу Госкорпорации РОСНАНО.

Технологическая дорожная карта  − это направ-ленный в будущее  взгляд на выбранный круг про-блем, представляющий собой продукт коллективного  знания и предвидения наиболее авторитетных спе-циалистов. Она дает комплексное, взаимосвязанное представление  о перспективах развития технологий в конкретных сферах деятельности, позволяя взаимно увязать программы  научных исследований, создания промежуточных  и конечных продуктов, а также  по-казать их связь с намеченными  целями развития.

Дорожные карты имеют  ряд отличий от других методов  прогнозирования. Существенная особен-ность  метода заключается в том, что  он не только позволяет сформировать определенное видение бу-дущего, но и способствует вовлечению научного, образовательного и бизнес-сообществ  в процесс дос-тижения поставленных целей. Это достигается за счет широкого использования экспертных методов  при построении дорожных карт, развития системы коммуникации и механизмов обратной связи между участниками.

Отличительной чертой дорожных карт является детальный учет фактора  времени. Этапы инноваци-онного цикла  для различных продуктов и  технологий отображаются на единой линии  времени, при этом делается акцент на согласовании временных коорди-нат  действий и событий. Такой подход позволяет связать воедино планы  научных исследований, раз-работки  и внедрения продуктов. Дорожная карта позволяет определить степень  готовности к произ-водству отдельных  видов продукции, одновременно давая  представление о долгосрочных тенденциях 18

развития рынка. Благодаря  этому, например, можно оценить необходимость  фундаментальных исследо-ваний в  тех областях, которые не дают быстрого коммерческого эффекта, но являются стратегически важными для развития отрасли.

Еще одна важная особенность  дорожных карт − представление результатов  исследования в четкой и понятной форме. Ядром дорожной карты является визуальная схема движения к намеченной цели, ко-торая интегрирует другие компоненты исследования.

Метод дорожных карт может  реализовываться различными способами, делая упор как на техноло-гические («technology push»), так и на рыночные («market pull») аспекты. В зависимости от постав-ленных целей исследования могут применяться  раз-ные типы дорожных карт − продуктовые  карты (product planning), карты для планирования программ (program planning) и процессов (process planning). Дорожные карты нашли широкое  применение в биз-несе.

В числе известных исследовательских  проектов, связанных с построением  дорожных карт развития нанотехнологий, следует упомянуть «Технологиче-скую дорожную карту для производственных нано-систем», созданную в октябре 2007 г. Институтом нанотехнологического Форсайта (Foresight Nanotech Institute). В проекте, реализованном при поддержке  фондов Waitt Family Foundation, Sun Microsystems и компании Nanorex, Zyvex Labs и Synchrona, были рассмотрены  проблемы создания атомарно-прецизи-онных  технологий (Atomically precise technologies, APT) с  временным горизонтом 30 лет. Эта  дорожная карта наглядно показывает, что намеченной цели можно достичь  путем стимулирования международ-ного сотрудничества, сконцентрировав усилия на двух стратегиях, которые могут  иметь значительный долгосрочный эффект − на разработке атомарно-прецизионных технологий по производству «чистой» энергии и созданию экономически эффективной энергетической инфраструктуры, а также по произ-водству новых  нанолекарств и функциональных те-рапевтических  и диагностических устройств in vivo и in vitro.

Проблема Форсайта дорожных карт и индикаторов в области  нанотехнологий и наноиндустрии  была предметом детального обсуждения на Втором между-народном Нанофоруме, проведенном ГК РОСНАНО в октябре 2009 г.

А.Наумов (Минобрнауки РФ) отметил, что сово-купный объем бюджетных  вливаний для реализации программ развития наноиндустрии РФ до 2015 г. должен составить 318 млрд руб., причем уже на пер-вом  этапе (до 2011 г.) запланировано создать  около 20 тыс. новых рабочих мест.

Майкл Холман (Lux Research, США) подчеркнул, что существенного экономического эффекта стоит ожидать лишь от революционных разработок на их основе, а не от усовершенствования отдельных свойств существующей нанопродукции. В 2015 г. влияние нанотехнологий на промышленный сектор будет кардинально иным, чем сегодня. К этому вре-мени общий объем доходов в мире по всей цепочке создания нанопродуктов должен составить около 2,5 трлн долларов.