CC BY
27
ИННОВАЦИИ № 12 (110), 2007
О научном и организационном обеспечении
развития наноиндустрии в Российской Федерации1
Доклад министра образования и науки Российской Федерации А. А. фурсенко на заседании Правительства Российской Федерации 17 января 2008 г.
А. А. фурсенко
Нанотехнологии наряду с информационными и биотехнологиями являются фундаментом научно-технической революции в XXI веке, одним из перспективных и востребованных направлений развития науки, технологий и промышленности в индустриально развитых странах. В 2008 году объем продаж продукции, связанной с наноиндустрией, составит, по оценкам экспертов, около 700 млрд долларов США. Уже сегодня начался активный раздел мирового рынка в этой сфере (рис. 1). Завершение этого процесса ожидается к 2015 году. При этом объем рынка возрастет, по экспертным оценкам, до 1,2 — 1,5 трлн долларов США.
Сроки выхода наноматериалов на рынок (прогноз)
■Химические
катализаторы
/ ■Краски
1-4 года . / / ■Лекарственные
препараты
•Косметика ■Медицинская
■Текстиль диагностика
•Покрытия ■Наноматрицы
■Смазочный •Упаковка дпя
материал продуктов
•Дисплеи ■Энергия/
■Сенсоры топливо
•Композиты ■Освещение
.
■Солнечные
элементы
■Компактные
энергосистемы
•Биоматериалы
•Имплантаты
Более 15 ЛЄТ
"А
■Микропроцессоры ■Квантовые компьютеры ■Молекулярные процессоры •Нано*био •Наноэлектромеханика ■Регенерация тканей, органов
V
Рис. 1
Базой для нового прорыва в сфере высоких технологий стали научные исследования в самых разных областях: материаловедении и электронике, биологии и атомной физике. И практически во всех этих областях важный, весомый вклад был внесен российскими учеными. Можно упомянуть здесь работы по гетеропереходам, синхротронному излучению, биочипам, углеродным структурам и т. п.
1 Публикуется по материалам сайта Министерства образования и науки РФ http://www.mon.gov.ru
В настоящее время Россия располагает достаточным научным и кадровым потенциалом для ускоренного развития работ в области наноиндустрии. Фундаментальные, поисковые исследования и разработку нанотехнологий осуществляют более 150 научных организаций с численностью около 20 тыс. исследователей.
Заметно хуже пока обстоят дела с коммерциализацией результатов исследований. Вместе с тем, определенные перспективы имеются и в этом направлении. Так, например, только 5 компаний, получивших поддержку в рамках важнейших инновационных проектов, производят и реализуют сегодня нанотехнологическую продукцию в объеме более 8 млрд рублей в год.
Установка на разработку и успешное освоение новых технологических возможностей и перспектив, формирование передовой наноиндустрии потребовала активизации усилий государства по координации и научному, кадровому, инфраструктурному и организационному обеспечению нанотехнологических проектов.
К настоящему моменту в сфере нормативно-правового и организационного обеспечения развития системы исследований и разработок в области нанотехнологий уже принят ряд базовых документов, в том числе Концепция развития работ в области нанотехнологий на период до 2010 г., Программа координации работ в области нанотехнологий и наноматериалов, План действий по стимулированию развития наноиндустрии и др.
Ключевым документом здесь является президентская инициатива «Стратегия развития наноиндустрии». Для ее реализации по поручению президента Российской Федерации в июне 2007 года был образован Правительственный совет по нанотехнологиям под председательством первого заместителя председателя правительства.
За очень короткий временной интервал Совет успел обеспечить решение целого комплекса важных вопросов. Среди них разработка плана первоочеред-
ных мероприятий по реализации Стратегии, создание системы целевых индикаторов и показателей, обеспечивающих эффективный контроль выполнения конкретных мероприятий и достижения стратегических целей развития наноиндустрии, разработка проекта концепции и плана формирования национальной нанотехнологической сети.
для реализации государственной политики в части развития инновационной деятельности и коммерциализации разработок в сфере нанотехнологий по решению президента была создана Российская корпорация нанотехнологий. В настоящее время сформирован ее уставный капитал (в размере 130 млрд рублей), приняты основные документы, регулирующие ее деятельность, завершается формирование рабочих органов Корпорации и разработка стратегии ее деятельности.
Очевидно, что для использования нанотехнологий как локомотива наукоемких отраслей промышленности должны быть сформулированы не только общие цели, но и конкретные шаги по реализации практических задач и индикаторы, позволяющие контролировать их достижение. Эти важные элементы заложены в Программу развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года, проект которой уже внесен нашим министерством в Правительство Российской Федерации.
Стратегической целью Программы является создание высокотехнологичной и конкурентоспособной российской наноиндустрии в срок до 2015 года.
На первом этапе (2008-2011 годы) должны быть сформированы конкурентоспособный сектор исследований и разработок в области наноиндустрии и эффективная система коммерциализации создаваемых объектов интеллектуальной собственности.
На втором этапе (2012-2015 годы) предусмотрено обеспечение условий для масштабного наращивания объема производства продукции наноиндустрии и выхода профильных российских компаний на мировой рынок высоких технологий.
Соответственно решаемым задачам структурирована и система показателей Программы, которая была одобрена в целом Правительственным советом по нанотехнологиям. Ожидаемые результаты реализации Программы — к 2015 году объем продаж российской продукции наноиндустрии составит около 900 млрд рублей; доля отечественной продукции в общем объеме продукции наноиндустрии, реализованной на мировом рынке, — около 3,0%; объем финансирования формирования производственнотехнологической инфраструктуры наноиндустрии составит 180 млрд рублей.
В настоящий момент в научно-исследовательском плане выделены приоритетные направления НИОКР в сфере нанотехнологий, перечень которых не является исчерпывающим и фактически уточняется каждый год, следуя мировым тенденциям развития наноиндустрии и потребностям российской экономики, национальной обороны и безопасности.
имеются и эффективно используются инструменты государственной поддержки исследований и разработок в области наноиндустрии: ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса», «Национальная технологическая база», Федеральная космическая программа, Государственная программа вооружения, программа развития ОПК, специализированные программы РАН и РАМН, программы РФФИ. Объемы всех этих инструментов госфинансирования НИОКР в сфере нанотехнологий оцениваются в 2008 г. примерно в 10,5 млрд руб., в 2009 г. — 12 млрд руб.
для обеспечения развития экспериментальной и технологической базы в области наноиндустрии разработана и утверждена ФЦП «Развитие инфраструктуры наноиндустрии» с общим объемом финансирования — 28 млрд рублей на период 2008-2010 гг.
Значительные средства расходуются на создание центров коллективного пользования уникальным оборудованием. Из 56 ЦКП, созданных на базе ведущих научных организаций и высших учебных заведений в 2005-2006 гг., 36 работают по приоритетному направлению «Индустрия наносистем и материалы». На их поддержку и развитие расходуется около 1 млрд руб. ежегодно. Сегодня, по крайней мере в центральной части России, практически в любом из ее регионов ученый может найти исследовательскую установку мирового уровня.
другим критически важным фактором обеспечения развития наноиндустрии в России является подготовка кадров. Большая работа по кадровому обеспечению осуществляется в рамках приоритетного национального проекта «Образование». Основным ее итогом в 2006-2007 гг. стало открытие новых образовательных специальностей, связанных с нанотехнологиями. При этом особое внимание обращается на междисциплинарность. В 36 из 57 вузов — победителей конкурсов инновационных образовательных программ осуществлено обновление материально-технической базы образовательного и научного обеспечения развития нанотехнологий, на эти цели в 2006-2007 годах направлено более 3,5 млрд рублей.
Весомые меры государственной поддержки предусматриваются проектом ФЦП «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России», подготовленным министерством образования и науки в конце 2007 года.
Имеются многочисленные возможности поддержки коммерциализации продукции наноиндустрии (рис. 2).
Принципиальным фактором синхронизации направлений развития отечественной наноиндустрии с международным научным и технологическим сообществом является участие России в крупных международных проектах, в межправительственных и двусторонних координирующих органах. мы, в частности, принимаем активное участие в работе специальных рабочих групп ОЭСР, а также дру-
ИННОВАЦИИ № 12 (110), 2007
ИННОВАЦИИ № 12 (110), 2007
Основные инструменты государственной поддержки развития наноиндустрии
□ Коммерциализация разработок
> Государственная корпорация «Российская корпорация нанотехнологий»
> Программа поддержки создания новых высокотехнологичных компаний наноиндустрии (Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научнотехнической сфере)
> Мероприятия по государственной поддержке мапого предпринимательства (Министерство экономического развития и торговли Российской Федерации)
> Венчурное финансирование компаний наноиндустрии (Российская венчурная компания. другие участники венчурного финансирования компаний наноиндустрии)
> Особые экономические зоны технико-внедренческого типа (Министерство экономического развития и торговли Российской Федерации)
> Программа создания и развития технопарков (Министерство информационных технологий и связи Российской Федерации)
> Поддержка экспорта компаний наноиндустрии (Банк внешнеэкономической деятельности и развития Российской Федерации)
Рис. 2
гих международных структур. Эта работа призвана обеспечить полноценное вхождение России на паритетных началах в основные международные научнотехнические организации в сфере нанотехнологий, создать условия для формирования международных объединений российских и зарубежных партнеров в сфере наноиндустрии.
таким образом, можно сказать, что для развития наноиндустрии имеются не только научные, но и организационные предпосылки. теперь необходимо сформулировать условия, при которых эти предпосылки превратятся в продукт.
В первую очередь мы должны расставить приоритеты в достижении наших целей, определить, какие направления являются критически важными для развития отечественной наноиндустрии в рамках установленных программных индикаторов.
Это, в свою очередь, требует от нас четкого определения параметров мирового рынка нанопродуктов, современного и перспективного.
Нанотехнологии используются как для улучшения или придания новых потребительских свойств известной продукции (ткани с нанопокрытиями, новые композитные и конструкционные материалы и пр.), так и для создания принципиально новой продукции (полупроводниковые лазеры, светодиоды, биочипы). При этом, когда мы говорим о производстве продукции и занятии определенной доли рынка, то существует несколько сегментов рынка, подход к которым со стороны государства должен отличаться.
В принципе всю продукцию наноиндустрии можно, конечно весьма условно, поделить на три группы:
1. Продукция массового потребления, не связанная с выполнением государством своих конституционных функций.
2. Продукция, выпуск которой связан с выполнением социальных функций государства, обеспечением обороноспособности и безопасности (конституционные обязанности РФ).
3. Производство средств производства (научное, технологическое, метрологическое оборудование и технологии).
Именно продукция первой группы должна обеспечить основной вклад в показатели, связанные с увеличением объемов продаж. В этом случае основная роль государства состоит в создании благоприятных условий для стимулирования производства и продаж, включая частичное финансирование самой рискованной ниокровской стадии движения продукта к рынку.
Во втором случае государство должно более активно вмешаться в процесс создания и продаж нанопродукции. И в финансовом смысле, и в смысле нормативного регулирования. В качестве примеров можно привести проблему чистой воды, проблему создания и внедрения новых лекарств, а также обеспечение жилищно-коммунального хозяйства новыми материалами и системами. Это также и технологии совершенствования вооружений и специального оборудования для Минобороны, ФСБ, МЧС, других силовых ведомств. Здесь государство обязано взять на себя при необходимости большую долю расходов на НИОКР и способствовать, в том числе административными мерами, производству и сбыту соответствующей продукции. Например, установить технические регламенты по очистке питьевой воды, достигаемые использованием наномембран.
что касается производства средств производства, то если мы хотим оставаться в ряду технологически развитых стран, если мы хотим обеспечить технологическую независимость по широкому спектру нанопродукции в будущем, если мы, наконец, хотим влиять на формирование международных стандартов в сфере нано-, то Россия обязана способствовать, патронировать, если хотите, данную сферу наноиндустрии.
Необходимым условием роста наноиндустрии в России, как, впрочем, и во всем мире, является решение вопросов регулирования, в первую очередь в плане метрологии и стандартизации. для этого, помимо разработки соответствующих стандартов, также могла бы быть эффективно применена практика так называемых технологических карт.
Весьма актуальными являются и проблемы безопасности при производстве и потреблении нанопродукции. Пока нигде в мире не проведено достаточно глубоких исследований, которые позволяли бы в полной мере оценить потенциальные риски использования наноматериалов. такие работы у нас запланированы, и есть хорошее взаимопонимание с Роспотребнадзором и главным государственным санитарным врачом, в том числе по совместной работе в рамках «Концепции токсикологических исследований и методологии оценки риска наноматериалов».
Кроме того, для сбора необходимой и достоверной отчетности следует разработать классификатор продукции наноиндустрии и внедрить его в систему государственной статистической отчетности.
Помимо указанных мер, с учетом общенационального характера создаваемой нанотехнологической сети нам следует одновременно и сразу налаживать
глобальную систему обмена информацией между частности участниками ННС. большого
Рис. 3
Приведенные мной общие положения могут быть наглядно проиллюстрированы на нескольких конкретных примерах производства и реализации продукции, созданной с использованием нанотехнологий. Рассмотрим некоторые из них.
1. Внедрение ОАО «Северсталь» технологий и освоение серийного производства уникальных для России марок стали с двукратным повышением эксплуатационных характеристик (свариваемости и хладо-стойкости) (рис. 3). Разработку соответствующей технологии выполнило ФГУП «Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов «Прометей». Она позволяет получать высококачественную металлопродукцию, в
, листовой прокат толщиной до 40 мм, трубы диаметра для морских трубопроводов, хладостойкие сварочные материалы.
Новые материалы предназначены для строительства конструкций по освоению нефтегазовых месторождений арктического шельфа (рис. 4), эксплуатирующихся в экстремальных условиях (до -50°С), судостроительной, нефтегазовой и машиностроительной промышленности.
уже сейчас ОАО «Северсталь» осуществляет промышленное производство упомянутой продукции с объемом продаж около 2 млрд рублей в год. Если же удастся в полной мере использовать нанотехнологии как объемной, так и поверхностной обработки, что обеспечит значительное улучшение потребительских свойств конечного продукта при сохранении прежней его цены, то объем рынка может
Рис. 4
Рис. 5
быть доведен до 200-250 млрд рублей в год. При этом внедрение новых техрегламентов может дополнительно мотивировать пользователей на все более широкое применение именно таких материалов, отвечающих долгосрочным интересам как компаний, так и государства в этом стратегически важном секторе экономики.
2. В ходе работ по целому ряду исследовательских проектов в России были созданы высокоэффективные ресурсо- и энергосберегающие технологии и сконструированы специальные реакторы с нанопористыми каталитическими мембранами для переработки легкого углеводородного сырья. Эти технологии были основаны на разработках Института катализа им. Борескова СО РАН и ассоциации «Аспект» (рис. 5).
ИННОВАЦИИ № 12 (110), 2007
ИННОВАЦИИ № 12 (110), 2007
Новая технология глубокой переработки попутных нефтяных газов реализована в первой опытнопромышленной установке, которая функционирует в ОАО ВНИПИГАЗпереработка, а в промышленном масштабе реализуется на площадке ОАО «СИБуР Холдинг» с пуском в 3 кв. 2008 г.
Разработанные технологии до 2011 года обеспечат дополнительный объем выпуска товарной продукции на сумму до 3 млрд рублей и значительное сокращение выбросов парниковых газов, что будет способствовать обеспечению выполнения Россией принятых на себя обязательств по Киотскому протоколу.
По оценкам, с помощью этих технологий можно перерабатывать до трети выбрасываемых в России в атмосферу попутных газов (т. е. около 10 млрд м3/год), что позволит обеспечить дополнительный объем стоимости продукции и услуг до 200 млрд рублей в год.
Следует отметить, что данный проект представляет собой яркий пример применения нанотехнологий не только для повышения эффективности уже известных продуктов — нанокатализаторов, но и для создания совершенно новых изделий — нанопорис-тых каталитических мембран.
Также важно упомянуть, что данный проект, напрямую связанный с выполнением социальных функций государства, получил существенную поддержку не только в рамках ФЦНТП Минобрнауки, но и как важнейший инновационный проект Мин-промэнерго. Необходимыми мерами для обеспечения его дальнейшего активного развития могут и должны стать новые экологические требования, в частности отказа от сжигания попутного газа, стимулирующие пользователей к применению созданных технологий.
3. Неоднократно обсуждавшийся проект разработки светодиодов для замещения ламп накаливания в различных осветительных приборах позволяет существенно сократить расход электроэнергии на освещение (рис. 6). Научную базу проекта составили исследования российских специалистов, выходцев из ФтИ им. А. Ф. Иоффе. Принципиальным моментом является тот факт, что наряду с немногими произво-
дителями в мире мы владеем технологией изготовления светодиодов сверхвысокой яркости, непосредственно использующихся для освещения жилья.
Потенциальный рынок светодиодов в мире огромен. На сегодня он составляет 3 млрд долл. в год, в то время как рынок светотехники в целом — 30 млрд долл. в год. В случае замещения ламп в различных светильниках на светодиоды к 2012 году рынок светодиодной светотехники превысит 60 млрд долл. в год. Российский рынок к этому моменту достигнет 70 млрд рублей. И продукция отечественной наноиндустрии должна играть на нем определяющую роль.
Достижение этой цели сдерживается отсутствием необходимых стандартов для применения светодиодов в жилищном хозяйстве.
Замечу, что в данном случае в силу складывающихся обстоятельств у нас появляется совершенно уникальная возможность. Большинство стран при разработке маркетингового анализа и перспектив реформирования ЖКХ исходят из постепенного внедрения перспективных и отвечающих долгосрочным интересам общества систем освещения. Мы же в условиях вынужденного экстренного реформирования жилищно-коммунального хозяйства можем ввести такие системы в эксплуатацию фактически разом в масштабах всей страны.
Необходимо увязать новые высокоэффективные строительные и эксплуатационные стандарты с государственной программой реформирования ЖКХ, что позволит мотивировать разработчиков и производителей на совершенствование своей продукции и повышение ее конкурентоспособности.
4. В Институте молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта РАН разработаны впервые еще советскими учеными и внедряются сейчас в медицинскую диагностику тест-системы на основе биочипов, позволяющие идентифицировать возбудителей туберкулеза, ВИч, гепатитов В и С, различных онкозаболеваний и пр. Метод сертифицирован и применяется в региональных противотуберкулезных центрах России.
Проект имеет огромное социальное значение. В частности, биочипы для выявления лекарственно-устойчивых форм туберкулеза позволили сократить время анализа с 6-10 недель до 1 дня и оперативно назначать адекватную терапию. Экономический эффект от внедрения биочип-диагностики для каждого больного с лекарственно-устойчивой формой туберкулеза составляет от 22 до 72 тысяч рублей. При этом России ежегодно требуются миллионы таких анализов.
годовая потребность в проведении анализов — 30 млн анализов.
Однако реальные преимущества технологии не только и не столько в стоимости, сколько в косвенных выгодах,
Рис. 6
связанных с ее применением, — резком сокращении необходимых койко-мест, сроков и эффективности лечения, повышении качества жизни людей, укрепление здоровья нации.
Вместе с тем, главный барьер — необходимость соответствующего регулирования. Нужны внутренние нормативные акты, запускающие массовое внедрение новой методики диагностирования и обеспечивающие соответствующую подготовку медицинского персонала.
5. Группой российских предприятий сегодня разработано и производится современное специальное технологическое оборудование для выращивания монослойных гетероструктур, исследовательское, диагностическое и технологическое оборудование на основе зондовой микроскопии (рис. 7). Это оборудование предполагает самое широкое применение от обучения и подготовки кадров до проведения исследований и выпуска продукции оптоэлектроники, СВЧ-техники и различных сенсоров, включая биочипы.
Электроника и информационные технологии
Рис. 7
Объем его реализации, так же как и перспективы рынка, в силу особой специфики и высокой стоимости единицы продукции не слишком впечатляющие. Однако важность, в том числе, с точки зрения технологического и научного лидерства, очень высока.
И здесь требуется определенная политика государственных закупок, которая позволила бы, в частности, оснастить однотипными высококачественными отечественными ростовыми установками молекулярно-лучевой эпитаксии в первую очередь исследовательские и образовательные учреждения (рис. 8). А это неизбежно повлечет за собой стремление промышленных производителей обзавестись подобным же оборудованием, что обеспечит насыщение национального рынка. Более того, при массовом производстве мы станем весьма конкурентны не только на рынке СНГ, но и других стран.
На сегодня мы уже поставляем оборудование для нанотехнологий в 40 стран мира на сумму око-
Пример оборудования для обучения и подготовки кадров
в области нанотехнологий
Рис. 8
ло 1,5 млрд рублей. Предлагаемые меры позволят нам не только расширить эту группу, но и в близкой перспективе занять 10-15% мирового рынка, что будет способствовать и обеспечению национальной безопасности России.
Разумеется, это лишь несколько примеров, но, на мой взгляд, они очень репрезентативны.
Обобщая сказанное, можно сделать следующие выводы.
1. Меры, предпринимаемые сегодня государством по научному и организационному обеспечению развития наноиндустрии, включая создание соответствующей приборной и финансовой инфраструктуры, являются адекватными и достаточными. Необходимо переходить к более интенсивному обеспечению производства продукции наноиндустрии.
2. В каждой отрасли имеются свои лимитирующие факторы, препятствующие активному развитию отечественной наноиндустрии, однако в целом все они носят системный характер.
3. Во всех отраслях имеются российские компании, начинающие выходить на мировой рынок, и поднятые вопросы важны для каждой из них.
4. для решения поставленных задач необходимо формирование перечней перспективных продуктов и рынков и выработка техрегламентов и СНИПов, которые обеспечивали бы запуск новых производств.
Могу еще раз подчеркнуть, что мы решаем беспрецедентную по масштабам и амбициозности задачу. Причем как по масштабам вкладов со стороны государства, так и по масштабам ожидаемых результатов. Многое из того, что сегодня предлагается со стороны нанотехнологического сектора, поначалу выглядит научной фантастикой, но станет реальностью уже через несколько лет.
ИННОВАЦИИ № 12 (110), 2007
