Не ягоды, а гроздья
Научно-технологическое развитие в мире в ближайшее десятилетие будет представлять собой сочетание пяти революций. Это роботизация, развитие ИКТ, альтернативная энергетика, материаловедение. Пятая революция — биотех. Несмотря на интереснейшие результаты, прорывные достижения в этой области, в отличие от четырех перечисленных первыми, скорее всего последуют позднее, на горизонте десяти-двадцати лет.
Теперь рассмотрим состояние каждого направления подробнее, делая акцент на соотношение глобальной и российской технологических повесток и замеряя нашу дистанцию от передовых достижений — там, где Россия не является лидером. Кейсы нашего лидерства приятно подчеркнуть особо.
Свои умозаключения мы основываем на регулярном мониторинге преимущественно открытых отечественных и иностранных источников. Так как за рубежом, в отличие от России, финансирование НИОКР в значительной части осуществляется на частные деньги, нельзя не принимать во внимание возгонку ожиданий — сознательное смещение информационного поля в сторону наиболее горячих, раскрученных, модных тем с целью ажитации инвесторов и фондового рынка для облегчения подъема денег.
Роботизация. Нарождающаяся вторая волна роботизации породит гибкие, самообучающиеся роботизированные системы, способные работать в плотном эффективном контакте с человеком.
В робототехнике Россия пока серьезно отстает от передовых достижений (отметим, что на передовые позиции в мире и по использованию, и по созданию роботов собирается выйти Китай), хотя намечается один интересный прорыв. Министр здравоохранения России Вероника Скворцова заявила, что в Казани готов к производству робот-хирург, превосходящий по характеристикам ряд признанных в мире медицинских роботов (da Vinchi). Кроме того, нельзя не отметить значительный фронт работ по роботизации в российском ВПК. Отдельные проекты, информация о которых просачивается в публичное поле (например, создание многоцелевого сухопутного робота Нерехта, успешные испытания подводного беспилотника «Морская тень»), свидетельствуют о наших неплохих заделах в этой части.
ИКТ. Здесь открывается бесконечный мир с самообучающимися сетями, с компьютерами, способными самопрограммироваться и учиться по ходу развития, с интернетом вещей и т. д. В этом направлении у нас есть определенные успехи, в первую очередь связанные с анализом данных. Стоит отметить продвинутые самообучающиеся аналитические модели, разрабатываемые по заказу ритейла (преуспел X5 Retail) и банков (лидер — Сбербанк).
Предмет новой технологической гонки — квантовые компьютеры, которые станут технологической платформой для следующего (лет через десять) технологического прорыва. Здесь мы работаем с изрядным, на годы, отставанием от лидера — США, хотя работы ведутся. И это отставание может нам дорого обойтись.
На стыке робототехники, «слабого» искусственного интеллекта и экспертных систем готов к возникновению робот-автопилот. У нас основная ставка — грузовик. Здесь наиболее продвинутый проект НТИ с КамАЗом. Видимо, мировым стандартом станет робот-ассистент: человек будет присутствовать в кабине, принимая управление на себя в экстремально сложной дорожной ситуации либо в ситуации этического выбора (скажем, уйти от столкновения, получив гарантированный ущерб себе, или задавить пешехода). Излишне говорить, что здесь тоже мы имеем заделы по оборонной тематике.
Новая энергетика. Есть ставки, сделанные технологическими в эпоху дорогой нефти по очень широкому спектру изыскательских направлений. Это и альтернативные энергоносители (сланцевые углеводороды уже «выстрелили», на подходе газовые гидраты, coal-to-liquids (сжижение углей, CTL), gas-to-liquids (преобразование газа в моторные топлива, GTL). CTL — важнейшая ставка для Китая, у них пятисотлетние запасы угля в Сычуани.
Что касается альтернативной энергетики, то здесь и по производству, и по разработкам лидируем не мы. Мир очень мощно инвестировал в тонкопленочную фотонику, у нас тоже есть работы на эту тему. Американцы недавно продемонстрировали прозрачный фотоэлемент, который можно устанавливать на стекла.
Вообще говоря, задача двоякая: с одной стороны, создать достаточно мощные аккумуляторы, чтобы можно было заряжать автомобили на пробег, сопоставимый с заправкой бензином, а дома — заряжать ночью, в период суточного минимума потребления энергии, так чтобы запасенной энергии хватило на суточный цикл; с другой — чтобы подпитывать дома и автомобили от солнца в северных широтах с преимущественно пасмурной погодой и ранними сумерками. Когда эти задачи будут решены, произойдет колоссальный сдвиг в топливных балансах, потому что электромобиль и самообеспечивающиеся электричеством дома не будут продуцировать внутрисуточный пиковый спрос. А покрытие пикового спроса — нефть или газ. Попытки регулировать пиковый спрос генерирующими мощностями с другими топливами просто опасны (если не строить сложные энергосистемами с гравитационными аккумуляторами энергии и т. д.) — достаточно вспомнить Саяно-Шушенскую ГЭС в 2009-м или эксперимент в Чернобыле в 1986 году.
Мы здесь не очень хороши, за исключением того, что Россия очень неплохо умеет работать с атомом. Мы один из мировых лидеров по реакторам на быстрых нейтронах, а также по разработкам водо-водяных реакторов традиционного типа.
Но важна не только генерация. Крайне многообещающее направление — управление энергосетями. Тема особенно актуально для нас: Россия — самая протяженная с востока на запад страна мира. У нас остались советские заделы, однако сейчас можно решать задачи на качественно другом уровне, учитывая и возможности обратных поставок от потребителей в сеть, и возможность накапливать энергию. Очень серьезно работают здесь и китайцы, и европейцы. Технологии накопления энергии демонстрировали и российские разработчики. Но у нас пока развитие smart grid идет скорее по международной повестке. Мы бьемся за оптимизацию, например, энергетических потоков в городах. Этим занимается, в частности, знаменитая «Таврида электрик» Алексея Чалого, которая продолжает экспортировать свою продукцию, несмотря на санкции. Такие решения особенно важны для изолированных энергосистем, таких как Крым и Калининград. Отрадно, что проекты поддерживаются местными властями наших двух форпостов-эксклавов.
Все это по-настоящему здорово, но нам надо создавать решения для больших сетевых систем. Сделав это, мы существенно повысили бы эффективность отечественной энергосистемы и смогли бы выходить с подобными решениями на мировые рынки. Вызов осознан, принят, работы ведутся — но пока недостаточно активно.
Материаловедение. Всё новые рубежи берет 3D-печать. Практически реализована возможность формировать объекты, неоднородные по плотности и структуре. Существенные успехи в мире получены по созданию с помощью 3D-печати не только узлов технических систем — этим уже никого не удивишь, — но и биосовместимых объектов: искусственной кости, искусственных позвонков, причем последние созданы в Китае. Заметим, Китай вновь и вновь на передовых позициях, определяет мировой технологический фронтир.
Другое направление прорыва — новое материаловедение, в значительной степени основанное на создании и изучении наноструктурированных материалов. Их первое поколение — нанопленки, которые повышают износостойкость, срок службы изделий, графен для электронной промышленности и т. д. Здесь мы в ряде случаев смогли обрести достаточно сильные позиции. А в мире тем временем вплотную подошли уже к следующему поколению — реализации того, что ожидали к 2030 году: речь идет о создании самособирающихся, самотрансформирующихся объектов (соответствующий эксперимент недавно успешно проведен в Университете Манчестера). Это, возможно, самая интригующая инновация из разрабатываемых.
И, наконец, биотех. Здесь основные направления — биология лечения болезней и генная терапия; борьба со старением; самое многообещающее сегодня — редактирование генома взрослых организмов (CRISPR), способное привести к колоссальным изменениям в обществе — и далеко не только благоприятным. В России группа академика Владимира Скулачева приобрела всемирную известность своими изысканиями по отсрочке запуска программ старения.
Нельзя не очертить и специфически российскую технологическую повестку. Помимо уже упомянутой атомной энергетики и технологии «больших» умных сетей, нельзя не остановиться на императиве обновления платформ в гражданском и военном авиапроме. Действующие платформы стремительно стареют, подсаживаться на импорт в гражданской отрасли очень не хочется, в военной — просто немыслимо.
Недавно нам удалось принять на вооружение Су-35С. Если техническое задание на его разработку полностью выполнено, то мы стали второй страной в мире, которая получила полноценное средство для сетецентрического воздушного боя. Ведь Су-35С создавался не как истребитель как таковой, а как узел сбора и перераспределения данных и перераспределения огневых задач. Первыми в мире эту задачу решили американцы, создав связку летающего радара E-3C Sentry и ударных самолетов F-22 и F-15C поздних конфигураций. Эта система способна вести бой в режиме обмена информацией с созданием единой цифровой картины боя и перераспределением целей между ударными элементами. Если принятие на вооружение Су-35С свидетельствует о том же, то это следует оценить как выдающееся достижение.
А вот с истребителем пятого поколения ПАК ФА Т-50 (недавно переименован в Су-57) у нас проблемы, прежде всего с доработкой двигателей второго поколения. Принято решение пока воздержаться от массовых закупок этой машины, ограничившись небольшой партией; тем самым Россия станет третьей страной, принявшей на вооружение истребитель пятого поколения, после США с их F-22A и F-35 и Китаем, недавно принявшим на вооружение J-20. Массовое производство начнется после доработки двигателей и, видимо, вооружения. В итоге мы должны получить, во-первых, аналогичную американской систему для сетецентрических боевых действий в воздухе (с «летающим» радаром А-50 или А-100 и узлами на базу Су-57 и Су-30), во-вторых — платформу для создания боевых самолетов разных классов — истребителя, тактического ударного (возможно, в рамках российско-индийских работ по FGFA).
Состоялся первый дальний перелет нового гражданского лайнера МС-21 на замену Ту-154. В перспективе у нас есть шансы не только вывести его на отечественные авиатрассы, но и начать экспортировать. Прежде всего в Китай, у которого, с одной стороны, не удалась собственная программа в области гражданской авиации (несмотря на несомненные успехи в военке), а с другой — наличествуют амбициознейшие планы развития внутренней воздушной сети.
«Сухой Суперджет»: недавно произведен 150-й борт. Это означает, что мы вышли на массовое производство региональной машины, для которой есть и внутренние, и внешние рынки.
Правда, в мире тем временем начинается гонка за сверхзвуковую транспортную платформу. Речь идет о создании межконтинентальной транспортной системы, сжимающей время перелета между Нью-Йорком и Лондоном до двух-трех часов. Возможно, реализуется, на подешевевшем топливе, классический сверхзвуковой пассажирский самолет (как «Конкорд» и наш Ту-144), возможно — «выстрелит» идея уже суборбитальных трасс; работы (увы, не в России, а в США) идут и по одному, и по другому направлению. В случае реализации это будет прорыв, о котором говорили долгие годы, но реализацию которого откладывали до 2030-х годов. Пока это концепты, но надо иметь в виду, что на мировом рынке сложилась ситуация, когда ведущие игроки авиарынка борются за проценты эффективности и возможно появление киллерского решения. К сожалению, такое решение, видимо, будет не нами привнесено, хотя обсуждались идеи реанимации Ту-144 на новой технологической базе и с новыми двигателями.
Резюмируя этот экспресс-обзор, логично задаться вопросом: а как было бы разумно выстраивать государственную научно-техническую политику с учетом наших сильных и слабых сторон, уязвимостей и стратегических задач? Прежде всего, следует категорически избегать логики выставления точечных приоритетов как долгосрочной стратегии.
Кейс тут — упущенная возможность создания собственной индустрии персональных компьютеров. Все указывало на то, что будут сети больших и «малых», в понимании тех лет, «шкафов»-ЭВМ и отдельных связанных с ними терминалов. Решили сделать ставку именно на них. Позднее выяснилось, что куда дальновиднее было вкладываться в универсальный фундамент — электронную компонентную базу, в архитектуры, в создание чистых веществ для этой самой базы. Потому что «выстрелили» персоналки и их сети.
Конкретное технологическое планирование в большинстве случаев — это размен очень высоких рисков на высокие результаты. Если попал «в точку» — ты молодец, возможный мировой лидер. Но если ты не попал, то проиграл. Если ты вложился в общую базу, то позднее сможешь попасть в любую конкретную точку, куда «выстрелит» эта ветвь технологий.
Очень существенный фактор сегодня — переход к платформенному мышлению при создании новых продуктов и технологий. При этом не важно, идет ли речь о среднетехнологических продуктах, например легковых автомобилях, высокотехнологичных ракетоносителях или о программном продукте. Во всех случаях возникает противоречие между кастомизацией конечной продукции, ее соответствием индивидуальным требованиям конкретного потребителя — и требованиям экономии на масштабах производства, предполагающих массовый выпуск продукции.
Разрешается это противоречие через переход к производству максимально многофункциональных платформ — и линейки конечных продуктов, создаваемых на основе этих платформ в соответствии с требованиями потребителя или даже перенастраиваемых под конкретную ситуацию потребителя.
Это подразумевает и соответствующий подход к созданию самих платформ — предполагающий и возможность их трансформации для разных условий применения, и стандартизацию интерфейсов для создания различных дополнительных модулей в логике «открытой архитектуры», и наличие самого рынка кастомизации, как в адаптации корпоративного программного продукта под требования организации и/или производства дополнительных специализированных модулей, адаптирующих продукт под конкретную сферу применения, как в создании линеек военной техники на базе той или иной платформы.
При этом технологические прорывы могут происходить и при создании новых платформ (так, новой платформой вычислительной техники станет, вероятно, квантовый компьютер, поэтому его необходимо создавать именно как многофункциональную, адаптируемую платформу, избегая излишней специализации под требования того или иного «первого заказчика»), и в процессе поддержки старых.
Вторая крупная идея — разработка сквозных технологий максимально широкого применения (например, технологии быстрой широкополосной передачи данных или компактные устройства накопления энергии). Кстати, НТИ так и выстраивается — сквозные технологии TechNet и «выстрелы» в конкретных сферах: AeroNet, AutoNet и так далее. Методологически это очень правильно.
Мнения авторов, опубликованные в этой рубрике, могут не совпадать с точкой зрения редакции.