Знание-сила, 2004 № 11 (929)

На новой научной волне

В начале лета в Москве состоялась церемония награждения победителей третьего ежегодного Конкурса русских инновации. Он проводился при содействии Министерства образования и науки РФ и Министерства по атомной энергии РФ, АФК «Система», компании Intel и информационной поддержке журнала «Эксперт».

«Можно суверенностью говорить о том, что Конкурс русских инноваций стал значимым событием как в российских, так и в зарубежных научных и деловых кругах», — отметил Андрей Фурсенко, министр образования и науки РФ.

«Развитие инновационного потенциала является масштабной государственной задачей современной России, — сказал Александр Румянцев, руководитель Федерального агентства по атомной энергии РФ. — Сегодня серьезные научные разработки получают поддержку бизнеса и власти».

«Нам также приятно отметить растущее с каждым годом число проектов- финалистов из регионов. Мы надеемся, что эти тенденции сохранятся и в будущем», — сказал Дан Медовников, руководитель проекта «Конкурс русских инноваций».

Опыт проведения конкурса показал, что лучшие российские разработки хорошо вписываются в мировую научно-техническую конъюнктуру. За три года конкурс собрал более 1300 проектов. Тридцать с лишним проектов награждено различными премиями и призами. А ведь начиналось все с проектов, которые не интересовали русских бизнесменов, а привлекали внимание лишь западных спонсоров.

Как вспоминает Дан Медовников, «тогда был брошен клич по всей России». Пришли сотни проектов. В первый год инвестиций не было; на следующий год стали поступать деньги с Запада, например, конкурсом заинтересовалась компания Intel, а теперь представленные проекты вызывают интерес уже у российских бизнесменов. Это — главный результат конкурса, подчеркивают его организаторы.

«Это крайне важный для современной России проект, — отметил президент АФК „Система“ Евгений Новицкий, один из спонсоров конкурса. — Мы хотим видеть Россию страной с инновационной экономикой и новым качеством жизни. Инновации — это то, что нам сегодня нужно. Если мы хотим, чтобы наша экономика заняла достойное место в мировом разделении труда, нам не обойтись без инноваций».

На конкурс 2004 года было подано 413 заявок, что больше чем в прошлом году. Увеличился и призовой фонд конкурса, он достиг 4 миллионов долларов.

Заметно повысилось качество работ, отмечает главный редактор журнала «Эксперт» Валерий Фадеев. Большая часть их относится к четырем категориям: энергетика, информационные технологии, транспорт и медицина (включая биотехнологии). Заметно увеличилось число работ, посвященных нанотехнологии и новым материалам. Больше всего работ на конкурс предложили ученые Москвы, Московской области и Санкт-Петербурга. Далее следуют ученые из Новосибирска, Калуги (в том числе из Обнинска) и Уфы.

В этом году была введена новая номинация — «Проекты для Белой книги». Сюда отнесены капиталоемкие проекты отраслевого, а то и национального масштаба, на реализацию которых уйдут десятилетия. Если они будут все-таки реализованы, то могут оказать заметное влияние на развитие экономики России или отдельных ее отраслей.

«Инновационная деятельность — это забег на длинную дистанцию, и тут не надо настраиваться на скорые победы, — отметил Александр Румянцев. — У нас нет другого выхода, как инновационный путь развития экономики».

Гран-при конкурса получил проект «Электроника без батареек». Его автор, физик Мартын Нунупаров, в содружестве со специалистами из нескольких стран СНГ и Евросоюза представил на конкурс целый ряд приборов, которые объединяет одно: все они содержат микросхемы, работающие от мускульной энергии человека.

...Один знакомый журналист как-то сказал, подсчитывая чужой дебет: «Лет десять назад мне пришлось убрать куда подальше всю коллекцию дисков Led Zeppelin и купить то же самое, но на компактах. Лет семь назад купить то же самое, но на видеокассетах. Потом то же самое, но на DVD... То же самое, но на MP3... И таких, как я, сотни миллионов! Представляешь, какую прибыль кто- то получает. Что еще мы будем покупать завтра заново?» Теперь я знаю ответ. Ту же самую электронику, но без батареек!

В схеме, предложенной Мартыном Нунупаровым и его коллегами, достаточно нажать на клавишу прибора — например, калькулятора на вашем столе, — чтобы вырабатывался ток, совсем немного тока, но для современной микросхемы и этого достаточно. Так получился симпатичный пьезоконвертор.

Конечно, идея эта не нова. Все выпускники технических вузов, сдавая курс физики, бегло прочитывали раздел «Пьезоэлектричество». Вот именно: бегло. Экзаменаторы не придирались. Раздел этот казался, скорее, курьезом. Действительно, при механической деформации некоторых кристаллов появляется электрический заряд. Ну и что? Что он, этот заряд, на фоне мощных электрогенераторов? Так современникам первых паровых машин — настоящих двигателей прогресса — могли показаться смешными опыты некоторых ученых с «природным электричеством». Однако уже столетие спустя основой промышленности стало именно электричество. Так, может быть, лет через сто мы будем пользоваться в быту в основном пьезоэлектрическими приборами?

По словам Мартына Нунупарова, ничто не мешает создать на базе того же пьезоконвертора, например, мышь для компьютера или беспроводную клавиатуру; различные сенсоры и дистанционные датчики и вообще любые автономные устройства, которые можно применять не только в быту, но и в строительстве, энергетике, военном деле — везде, где механическая энергия пропадает зря.

В подобных устройствах никогда не сядет батарейка — в пьезоконверторе нечему портиться. Это настоящий альтернативный источник энергии — туг не будет никаких вредных отходов. АФК «Система», генеральный партнер конкурса, намерена переоборудовать одно из своих предприятий под выпуск данной продукции и финансировать продвижение ее на рынок.

«Результат оказался неожиданно востребованным на рынке, — признался Мартын Нунупаров на вручении премии (она составила 2,5 миллиона долларов). — Мы предлагаем продукты самые обыкновенные и бытовые, но рынок их невероятно разнообразен. Пока мы выпускаем пьезоэлектрические элементы, но нам нужны партнеры, которые наладят выпуск изделий с этими элементами. Нам не обойтись без того, чтобы мы сами не начали что-либо производить».

Компания «Intel» поддержала проект «Адаптивная клавиатура для слепых» Дмитрия Ракова. «Мы обратили внимание на то, что в России достаточно много талантливых ученых и предпринимателей, и именно это нужно России. Страна обладает огромным потенциалом с точки зрения инноваций в науке, — сказал представитель компании Иан Дрю. — Нам очень приятно, что такой проект появился в России».

Только у нас в стране 160 тысяч человек лишены возможности видеть окружающий мир, а если учесть и слабовидящих людей, то их — около миллиона. Практически любой из нас может вспомнить кого-либо из знакомых, кому бессильна помочь медицина. А что может сделать, например, электроника?

«Данный проект позволит вовлечь многих людей в нормальную жизнь» — подчеркнул Дмитрий Раков, старший научный сотрудник Института машиноведения имени А.А, Благонравова РАН. Он изобрел новую систему общения с компьютером для слепых и слабовидящих людей.

До сих пор изобретатели не часто обращали внимание на людей, лишенных зрения, хотя в их числе были, например, крупнейшие писатели XX века — Хорхе Луис Борхес и Джеймс Джойс. Последняя крупная инновация датирована еще 1826 годом! Именно тогда француз Луи Брайль изобрел алфавит из выпуклых точек, отдельные комбинации которых символизировали ту или иную букву. Вот только книги, написанные таким алфавитом, едва поднимешь — уж очень они громоздки.

Появление компьютера и Интернета мало что изменило в жизни инвалидов по зрению. Конечно, появились «дисплеи Брайля». Они представляют собой длинные панели с выпуклыми буквами, но минимальный вес такого устройства — 1,2 килограмма. Подобный дисплей можно подключить к ноутбуку, но пользоваться им очень неудобно.

Дмитрий Раков предложил принципиально новое устройство — «электронную перчатку». На каждой фаланге пальца размещено по шесть элементов, отвечающих за определенную букву или цифру. Нажимать на них удобно большим пальцем руки. После некоторой тренировки можно научиться «печатать на перчатке» так же быстро, как мы печатаем на клавиатуре ПК «вслепую».

Самое же интересное, что с помощью «перчатки Ракова» можно не только писать, но и читать: под воздействием внешнего сигнала («книжного знака») поочередно активизируется тот или иной элемент на перчатке. Нужно лишь внимательно следить за сигналами и по отдельным буквам вслепую читать текст.

Лучшим инновационным проектом был признан проект «Голосовое управление для мобильных устройств», представленный ЗАО «Титан информационный сервис» из Санкт-Петербурга.

Как известно, чем эффективнее электроника, тем сложнее управлять ей. Чем миниатюрнее прибор, тем толще инструкция к нему Пока мы управляем приборами с помошью неких условных действий и вспомогательных клавиш, тумблеров, пультов. Их назначение нам нужно разучивать иди хотя бы справляться о нем в инструкции. Мы не можем отдать машине приказ с помошью слова, жеста или даже взгляда, как привыкли командовать людьми. Так долго продолжаться не может. «Машина должна служить человеку, а не человек — ей», — таково мнение многих экспертов. Весь XX век люди изобретали все новые приборы; в наступившем столетии будут придумывать все новые, более совершенные системы управления ими. Необходимо, чтобы видеомагнитофон подчинялся одному вашему слову, компьютер считывал ваши желания по глазам, а роботу, командуя им, можно было погрозить пальчиком.

В наши дни многие фирмы разрабатывают системы распознавания голоса, но мало кому это удается и уж совсем мало тех, кому это удается хорошо. Подобные устройства стремятся встроить в различные приборы, например, в мобильные телефоны: в этом случае стоит назвать имя человека, с которым вы хотите созвониться, и телефон — словно джинн из старинных сказок — сам наберет номер, прислушавшись к вашим словам. Разговаривать с приборами — это же так естественно! Так ведут себя дети; так люди будут поступать в будущем. Быстро! Удобно! Как бы не так! У современных «джиннов» со слухом нелады: неточная интонация, излишний нажим в голосе или хрипотца от простуды, и умная электроника растеряется, не узнает команду.

По словам специалистов, обычная система распознавания голоса допускает ошибки в трех случаях из десяти. Редко какая система способна угадывать приказы человека в 90 процентах случаев. А вот питерский математик Владимир Лямин утверждает, что система может работать практически без ошибок. Одна неточность на тысячу звонков — разве это повод для беспокойства? Его слова встретили с очень большим скепсисом.

С такой же настороженностью эксперты отнеслись и к тому, что основанная Ляминым фирма «Speereo Software» (здесь работает целая команда прекрасных математиков), оказывается, уже создала подобную систему. При ближайшем рассмотрении выяснилось, что это и впрямь незаурядный проект. Во время тестирования прибор, разработанный Ляминым и его коллегами, показал себя не хуже новейших коммерческих систем.

Питерские математики реализовали уже первую партию своих изделий — тысячу экземпляров, и ни один не вернулся назад. Сейчас началось их промышленное производство. В 2003 году изобретение Владимира Лямина и его коллег получило премию в США как «лучший проект года в данной номинации».

«Это — великолепная работа. Еще несколько лет назад такое считалось невозможным. Практически все системы прежде настраивались на диктора» — прокомментировал успех молодых ученых академик Ю. И. Журавлев. Эта система независима от диктора. Ее не нужно предварительно настраивать на голос владельца.

Остается добавить, что всего через несколько лет количество мобильных приборов, реагирующих на голос владельца, достигнет сотен миллионов. Место на этом рынке можем занять и мы.

Самым перспективным проектом названа работа Гематологического научного центра РАМН «Биочипы на основе иммуноглобулинов».

В последние годы появились биочипы — крохотные пластинки длиной 5— 10 миллиметров, способные заменить целые иммунологические лаборатории. Для этого на пластинки наносят несколько тысяч различных микротестов, и теперь с их помощью можно выявлять наличие в организме аллергенов и патогенов, генетических дефектов и онкологических образований, наркотиков и каких-либо лекарств. Эффективность диагностики повышается в десятки тысяч раз! Появление биочипов произвело революцию в медицине. По частице ткани человека можно быстро предсказать его будущее, то бишь вероятность того или иного заболевания.

Первые белковые биочипы были созданы еще в начале девяностых годов, однако поначалу к ним относились как к какой-то диковинке, и лишь в последние три-четыре года отношение к ним изменилось: ими стали заниматься всерьез. Не остались в стороне и российские ученые. В Гематологическом научном центре РАМН вместе с коллегами из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН создают оборудование для производства биочипов и считывания полученной ими информации, а также разрабатывают приборы для проверки биочипов. На создаваемых здесь биочипах пока не очень много тестов, но их можно наращивать тысячами.

Зарубежные ученые наносят белковый раствор на матрицу с помощью автоматического микроманипулятора. Авторы данного проекта предлагают другой метод — электронапыление. Теперь можно одновременно готовить тысячи микрочипов, экономя и время операции, и белковый раствор.

Пока участники проекта ограничились созданием биочипов лля выявления урогенитальных инфекций, поскольку в Москве, например, от этих инфекций страдает каждая четвертая женщина и спрос на биочипы составит здесь более миллиона штук в год. Повышенным спросом эти биочипы будут пользоваться и в других крупных городах Российской Федерации. Экономисты уже подсчитали, что работа над проектом окупится всего за два года. В дальнейшем можно создавать биочипы для диагностики многих других заболеваний, для экспертиз на наличие ядов, наркотиков и взрывчатых веществ, а также для идентификации личности.

Сотрудники ЗАО «Тцдекс» из Санкт-Петербурга получили премию журнала «Эксперт» за проект «Когерентная терагерцовая томография и микроскопия».

Региональное распределение инновационных и перспективных проектов (%)

Распределение проектов по секторам (%)

До сих пор человек не использует один из спектров электромагнитного излучения — терагерцовый (I терагерц — это 10¹² колебаний в секунду); он расположен между СВЧ и инфракрасным диапазоном. Все созданные прежде терагерновые источники излучали в слишком узком диапазоне волн. Научный руководитель проекта Николай Зиновьев разработал схему; в которой пучок лазерного терагерцового излучения пропускается через специальный кристалл и веерно расширяется. Подобная система окажется эффективнее аналогов из других диапазонов электромагнитного спектра. Ей найдется самое разное применение. Например, на ее основе могут быть созданы системы безопасности, выявляющие радиоактивные вещества, бактериологические материалы и взрывчатку. Или другой пример: терагерцовые установки могут со временем вытеснить из больниц рентгеновские аппараты, ведь их излучение, в отличие от рентгена, безвредно для человека.

Стоимость проекта — 8 миллионов долларов. Предполагаемый срок его реализации — 5 лет. Инвесторы могут рассчитывать со временем занять в данной области 20—25 процентов мирового рынка, а это — сотни миллионов долларов.

Премию 1убернатора Московской области получила группа исследователей из Института проблем лазерных и информационных технологий РАН, что в подмосковном Троицке (руководитель группы — Эмиль Соболь). Их проект — «Лазерная коррекция форм хрящей носа».

По статистике, нос искривлен у каждого четвертого жителя нашей планеты, причем 10-15 процентов из-за искривленной носовой перегородки не могут нормально дышать носом, что создает им проблемы, особенно при занятиях спортом и во время сна. В России почти миллион человек нуждаются в хирургическом вмешательстве для исправления дефектов носа, однако в год делается не более 80 тысяч операций. Обычно на них соглашаются лишь в случае крайней необходимости, поскольку операции довольно неприятны и сложны. По признанию врачей, «жертвы» неудачных операций редко соглашаются повторно перетерпеть ее.

Российские ученые предложили принципиально иную модель исправления носовой перегородки. Они изменяют форму хряща, точечно нагревая его инфракрасным волоконным лазером. Все происходит в течение нескольких минут. После этой процедуры хрящевая ткань — материал очень пластичный — вновь «застывает», но уже приняв другую форму. По признанию Эмиля Соболя, сама операция напоминает физиотерапию.

Первая подобная операция была проведена еще шесть лет назад. Сейчас эта безболезненная и бескровная процедура опробована в клинике Московской медицинской академии имени И.М. Сеченова на 250 пациентах. Рецидивов нет, форма носовой перегородки сохраняется. За рубежом такие операции не проводятся. Это — уникальное российское изобретение, его можно очень хорошо внедрить. Полученные по результатам конкурса инвестиции пойдут на подготовку персонала и серийное производство лечебных аппаратов.

ОАО «Техснабэкспорт» присудил премию группе сотрудников петербургского Радиевого института имени В. Г. Хлоп и на (руководил их работой Анатолий Петров) за проект «Производство высокообогащенного кислорода-18».

Суть технологии в том, что за счет многократной возгонки водяных паров в присутствии специальных катализаторов на стенках установки оседают молекулы воды, содержащие изотоп кислорода — тяжелый кислород с атомным весом 18 единиц (вместо обычных 16).

Этот изотоп кислорода играет важную роль в ранней диагностике рака, а именно в методе позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Если в 1998 году в США было проведено 93 тысячи ПЭТ-процедур, то в 2008 году прогнозируют около 2 миллионов процедур в США и такое же количество — в Европе и Японии.

В последнее время спрос на кислород-18 стремительно вырос и уже значительно превысил предложение. Соответственно растут и цены: всего за пять лет они увеличились вдвое и достигли 110 долларов за грамм. В ближайшие четыре года спрос на него возрастет еще втрое — с 300 до 900 килограммов в год. Реализация этого проекта выведет Радиевый институт в пятерку основных мировых производителей кислорода-18.

«Мы считаем, что этот проект может быть полностью окупаемым», — отметили инвесторы. Предполагаемый срок окупаемости — 3,5 года. Проект будет реализован на специально создаваемом предприятии.

В заключение несколько слов о проекте, который будет реализован лишь через несколько десятилетий. В работе нал ним принимают участие ученые из ведущих научно-исследовательских центров России — дубнинского Объединенного института ядерных исследований и МИФИ. Цель проекта, предложенного Анатолием Шеметовым, ясна уже из его названия: «Чистая технология получения атомной энергии».

Основной недостаток современной ядерной энергетики — высокая радиоактивность отходов. Их захоронение и очистка требуют огромных затрат. Было бы идеально, если бы в процессе деления ядер экологически опасные отходы вообше не возникали бы. В принципе, это возможно. Осколки ядра в процессе его деления MOiyr при определенных условиях быстро превращаться в стабильные ядра, то есть этот процесс будет экологически чистым. Однако специалисты пока не знают, как добиться того, чтобы при делении ядер получались только такие осколки. По самым оптимистичным прогнозам, создание первой опытной установки, работающей по этому принципу, возможно лишь после 2010 года, но от проекта, внесенного в Белую книгу, никто и не ждет мгновенной отдачи. Если такая установка все же будет создана, то эффект от ее внедрения составит десятки миллиардов долларов.

Инновации, подобные этой, и есть будущее богатство России. Но без поддержки со стороны властей и отечественной бизнес-элиты нам этого богатства не видать!

Адрес в Интернете:

Информацию о Конкурсе русских инноваций и подробное описание проектов участников можно найти на сайте: http://www.inno.ru/.

Дмитрий Ципенюк, автор проекта «Кукла нового поколения».

ООО «РоСКом», город Краснодар, за проект «Глубокая очистка газового потока от влаги и механических примесей», признанный лучшей промышленной инновацией.

ООО «Новосибирские нанотехнологии» за проект «Полупроводниковые и металлические нанотрубки, нанокомпозитные материалы на их основе», получивший премию Фонда содействия малых форм предприятий.

ЗАО «Саяны», город Новосибирск, за проект «Газовихревой биореактор», позволяющий перемешивать эмбриональные стволовые клетки, а также любые другие биотехнологические продукты.