Разработка модели и создание интегрированного учебно-научно-производственного центра СПбГУ ИТМО - ОАО «ЛОМО» «Оптические технологии и системы» (УНПЦ «Отис») Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ И СОЗДАНИЕ ИНТЕГРИРОВАННОГО

УЧЕБНО-НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЦЕНТРА СПБГУ ИТМО - ОАО «ЛОМО» «ОПТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ» (УНПЦ «ОТИС»)

Н.В. Никоноров, С.А. Козлов, В.О. Никифоров, Н.Р. Белашенков

Создан интегрированный учебно-научно-производственный центр СПбГУ ИТМО - ОАО «ЛОМО» «Оптические технологии и системы» (УНПЦ «ОТИС»), реализующий принцип целевой опережающей подготовки и переподготовки специалистов по приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники Российской Федерации и критическим технологиям, а также разрабатывающий и обеспечивающий коммерциализацию перспективных оптических технологий и систем. Разработана концепция УНПЦ «ОТИС», включающая установление и использование интегрированных горизонтально-ориентированных связей между субъектами образовательной, научной и производственной деятельности. Определены цели и задачи УНПЦ «ОТИС». Разработана модель взаимодействия СПбГУ ИТМО -ОАО «ЛОМО» и утверждено Положение об УНПЦ «ОТИС». Сформирован Координационный совет, структура и Центральная рабочая группа УНПЦ «ОТИС». Определены участники рабочей группы: от ОАО «ЛОМО» - ЦКБ и отдел маркетинга, от СПб ГУ ИТМО - кафедра системотехники оптических приборов и комплексов (базовая ОАО «ЛОМО»), факультет фотоники и оптоинформатики, факультет оптико-информационных систем и технологий, Инновационно-технологический центр, Центр трансфера технологий, НИИ «Оптоинформатика». Формирование УНПЦ «ОТИС» обеспечивается на основе комплекса двухсторонних взаимовыгодных соглашений по таким направлениям, как развитие научных исследований, обучение и подготовка инженерных и научных кадров, инновационная деятельность. Деятельность УНПЦ «ОТИС» организовывается путем координации целей и методов при сохранении индивидуального характера СПбГУ ИТМО и ОАО «ЛОМО». Разработан долгосрочный учебно-научно-организационный план развития УНПЦ «ОТИС» и программа коммерциализации наиболее перспективных («прорывных») научных достижений и разработок СПбГУ ИТМО и ОАО ЛОМО.

Введение

Актуальность. Радикальные изменения в мировой индустрии XXI века, несомненно, будут связаны с достижениями оптических технологий и систем, которые уже сейчас определяют как основную базу инновационных технологий в информатике, телекоммуникациях и других областях науки и техники. Благоприятные условия для создания оптического УНПЦ сложились за последнее время в системе образования, науки и производства г. Санкт-Петербурга, где в конце 2001 года Министерствами образования, промышленности, науки и технологий, а также Российским агентством по обычным вооружениям были приняты меры по организационному сближению оптических организаций - учебного СПбГУ ИТМО, научного ГОИ им. С.И. Вавилова и ОАО «ЛОМО» - обладающих высоким педагогическим, научным и производственным потенциалом в области оптических систем и технологий. Таким образом, создание интегрированного оптического УНПЦ «ОТИС» в Санкт-Петербурге является крайне актуальной и необходимой задачей. Оптическое направление деятельности интегрированного УНПЦ «ОТИС» совпадает с приоритетными направлениями развития науки, технологий и техники (информационно-телекоммуникационные системы, индустрия наносистем и материалы, безопасность и противодействие терроризму, перспективные вооружения, военная и специальная техника) и перечнем критических технологий Российской Федерации.

Цель работы. Разработка модели и создание интегрированного учебно-научно-производственного центра СПбГУ ИТМО - ОАО «ЛОМО» «Оптические технологии и системы» (УНПЦ «ОТИС»), реализующего принцип целевой опережающей подготовки и переподготовки специалистов по приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники Российской Федерации и критическим технологиям, а также разрабатывающего перспективные оптические технологии и системы и обеспечивающего их коммерциализацию.

Задачи:

• определение оптимальной модели взаимодействия СПбГУ ИТМО - ОАО «ЛОМО» для создания УНПЦ «ОТИС»;

• разработка концепции и структуры УНПЦ «ОТИС»;

• разработка долгосрочного учебно-научно-организационного плана развития УНПЦ «ОТИС»;

• разработка программы коммерциализации наиболее перспективных («прорывных») научных достижений и разработок СПбГУ ИТМО и ОАО «ЛОМО»;

• создание совместной группы стратегического планирования и анализа рынков оптических приборов и систем;

• создание научно-методических основ организации учебного процесса в УНПЦ «ОТИС» и разработка комплекса методических материалов и организационных мероприятий по привлечению студентов и молодых специалистов к научно-исследовательским и опытно-конструкторским работам в рамках инновационных проектов, финансируемых совместно СПбГУ ИТМО и ОАО «ЛОМО».

1. Концепция, миссия, цель и задачи УНПЦ «ОТИС»

1.1. Концепция УНПЦ «ОТИС»

На современном этапе развития экономики РФ, в условиях оживления производственной деятельности, возрастает потребность в высококвалифицированных научных, инженерных и руководящих кадрах, отвечающих требованиям современной науки и производства. Вместе с тем, простое увеличение выпуска инженеров, бакалавров и магистров не решает проблему обеспечения научного и инженерно-технического сопровождения отечественного производства. Для обеспечения позитивных изменений в российской экономике требуется ускоренное внедрение в производство инноваций, современных и наукоемких технологий, высокотехнологичной продукции. Решение этих задач возможно при условии качественных изменений в подготовке научных, инженерных и технических кадров. Необходимыми условиями в подготовке кадров должно стать углубленное изучение фундаментальных и базовых дисциплин, развитие творческих и организационных навыков, способности ученых и инженеров работать в условиях рынка и мировой конкуренции.

Один из путей преодоления кадрового кризиса состоит в привлечении заинтересованных субъектов промышленного комплекса РФ к организации учебно-научных производственных центров (УНПЦ), включающих в свой состав филиалы кафедр университетов, научные лаборатории и т.п. УНПЦ позволяют решить ряд организационных проблем при организации учебных и производственных практик, предусмотренных государственным образовательным стандартом для инженерных специальностей и направлений подготовки бакалавров и магистров, осуществлять выполнение реальных курсовых и дипломных проектов, предусматривающих создание новых опытных образцов и технологий, решение задач организации инновационной деятельности. Создание УНПЦ на базе инженерного направления университетов позволяет координировать просветительскую, учебно-методическую, научную работу, развитие дистанционного и открытого образования, целевой подготовки специалистов, переподготовки и дополнительного обучения кадров, подготовки кадров высшей квалификации, внедрение высоких технологий и инновационных разработок в процесс обучения. Бывшие образовательные институты, а теперь университеты, обладают большим потенциалом для создания гибкой системы непрерывного образования, подготовки и переподготовки кадров, повышения квалификации, профессионального образования, в особенности для инновационной сферы, на основе технологий традиционного и дистанционного образования.

Для инновационной экономики характерны интегрированные формы организации как самого воспроизводства, так и отдельных его фаз. Не случайно в развитых странах значимой степенью взаимной интеграции отличается наука и производство, инновации и инвестиции, капиталовооруженность и производительность труда и т.д. Именно макроэкономическая интеграция составляет главную особенность всех тех «моделей», которые считаются наиболее передовыми по реальным результатам: франко-германской, китайской, американской и т. п.

Современная российская экономика, напротив, имеет низкий уровень интеграции. Вместо интеграции преобладают разобщенность и раздробленность: между добывающими и обрабатывающими комплексами промышленности, между предприятиями материального производства и банковским сектором, а также между образованием, наукой и производством.

Преодоление дезинтеграции воспроизводственных цепочек, восстановление их целостности, включение в них действенных научных звеньев, способных превращать достижения НИР и НИОКР в инновации, технологические инвестиции и основные передовые технологии - в этом состоит центральная задача современной государственной политики, ориентированной на конкурентоспособность и подъем национальной экономики.

Таким образом, в сложившейся экономической ситуации в России в настоящее время первостепенное значение приобретает решение проблемы интеграции университетов и отраслевых предприятий в целях обеспечения:

• подготовки специалистов современного профиля, адаптированных к актуальным проблемам развития соответствующей области науки, методам квалифицированной работы на современном научном, стендовом оборудовании, задачам и способам их решения по созданию новых видов наукоемкой продукции;

• предоставление студентам традиционных и качественно новых рабочих мест для проведения производственной практики, дипломного проектирования;

• более полного и эффективного использования научной, информационной, экспериментально-производственной и других составляющих располагаемого потенциала.

Интегрированный УНПЦ - это органическое соединение четырех ключевых компонентов: образовательных учреждений, научных институтов, производства и инновационных центров, занятых продвижением на рынок (коммерциализацией) наиболее перспективных научных достижений и разработок, причем роль последнего из компонентов в современных условиях России становится определяющей. Такая структура способна объединить студентов, преподавателей, ученых, производственников и бизнесменов. Это объединение происходит на базе взаимного интереса, так как оно одновременно позволяет повысить уровень и престиж науки и образования, омолодить научные и преподавательские кадры, укрепить связь разработчиков наукоемкой продукции с ее потребителями, обеспечить востребованность молодых специалистов в ключевых областях отечественной экономики и поднять материальный уровень вовлеченных в процесс сторон. Таким образом, создание таких интегрированных центров в России является крайне важной задачей.

Благоприятные условия для создания оптического УНПЦ сложились за последнее время в системе образования, науки и производства г. Санкт-Петербурга, где в конце 2001 года Министерствами образования, промышленности, науки и технологий, а также Российским агентством по обычным вооружениям были приняты меры по организационному сближению оптических организаций - учебного СПб ГУ ИТМО, научного ГОИ им. С.И. Вавилова и ОАО «ЛОМО» - обладающих высоким педагогическим, научным и производственным потенциалом в области оптических систем и технологий. Таким образом, создание интегрированного оптического УНПЦ «ОТИС» в

Санкт-Петербурге является крайне актуальной и необходимой задачей. Оптическое направление деятельности интегрированного УНПЦ «ОТИС» совпадает с приоритетными направлениями развития науки, технологий и техники (информационно-телекоммуникационные системы, индустрия наносистем и материалы, безопасность и противодействие терроризму, перспективные вооружения, военная и специальная техника) и перечнем критических технологий Российской Федерации. 1.2. Миссия, цель и задачи УНПЦ «ОТИС»

Миссия УНПЦ «ОТИС». УНПЦ «ОТИС» - это структура, объединяющая студентов, преподавателей, ученых, производственников и бизнесменов, позволяющая повысить уровень и престиж оптической науки и образования, омолодить научные и преподавательские кадры, укрепить связь разработчиков наукоемкой оптической продукции с ее потребителями, обеспечить востребованность молодых специалистов в области оптических технологий и систем и поднять материальный уровень вовлеченных в процесс сторон, создать механизмы изменения вектора развития экономики Российской Федерации в сторону экономики знаний, разработать эффективные стратегии коммерциализации научно-технических разработок.

Цель УНПЦ «ОТИС»

• Основной целью организации УНПЦ «ОТИС» является создание интегрированной системы целевой подготовки инженерных и научных кадров для промышленных предприятий, организаций и научных учреждений, работающих в области оптических и информационных технологий по Федеральной целевой научно-технической программе «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники».

• Решение комплексной задачи создания и поддержки деятельности системы эффективного использования научного, производственного и педагогического потенциала организаций-участников в области развития совместных фундаментальных исследований и обеспечения науки и производства с образовательным процессом.

Основне задачи УНПЦ «ОТИС»

• Научно-методическое, нормативно-правовое и организационно-экономическое обеспечение целевой подготовки инженерно-технических и научных кадров для промышленных предприятий, организаций и научных учреждений, работающих в области оптических и информационных технологий по Федеральной целевой научно-технической программе «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники».

• Формирование перечня направлений и специальностей высшего профессионального образования и контингента студентов соответствующего профиля обучения для организации их целевой подготовки.

• Формирование перечня направлений диссертационных исследований в области оптических и информационных технологий, формирование контингента аспирантов и соискателей для организации их целевой подготовки в вузовских и отраслевых аспирантурах.

• Организация мониторинга кадрового обеспечения по оптическим и информационным технологиям.

• Создание современных образовательных программ по специальностям в области оптических и информационных технологий.

• Создание баз данных в области оптических и информационных технологий для дальнейшего совершенствования их инфраструктуры.

2. Модель взаимодействия СПбГУ ИТМО - ОАО «ЛОМО» и структура УНПЦ «ОТИС»

2.1. Модель взаимодействия СПбГУ ИТМО - ОАО «ЛОМО»

При функционально-целевом подходе к организационному сближению образовательных, научных и производственных учреждений с разной правовой формой для большинства интеграционных процессов не требуется юридических действий в виде слияния и на этой основе организации единого юридического лица. Формирование УНПЦ «ОТИС» будет обеспечиваться на первом этапе на основе комплекса взаимовыгодных двухсторонних соглашений по таким направлениям, как развитие научных исследований, обучение и подготовка инженерных и научных кадров, инновационная деятельность. Совместная деятельность будет организовываться путем координации целей и методов при сохранении их индивидуального характера на каждом предприятии или учреждении (ОАО «ЛОМО», базовая кафедра «ЛОМО», ИТЦ, ЦТТ, НИИ «Оптоинформатика», факультет фотоники и оптоинформатики).

Особую роль в активном продвижении процессов организационного сближения призваны играть Координационный совет и Центральная рабочая группа. Главной задачей Координационного совета и Центральной рабочей группы является формирование единых целей и задач развития оптического направления, а также определение путей их реализации.

Приоритетным направлением деятельности УНПЦ «ОТИС» будет являться подготовка квалифицированных кадров для предприятий Северо-Западного ФО в сфере оптических и информационных технологий. Вспомогательными направлениями работы УНПЦ «ОТИС» будут научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, выполняемые в рамках государственных заказов, совместных с промышленностью проектов, а также инициативные проекты, обладающие высоким инновационным потенциалом и представляющие интерес для инвесторов, включая иностранные компании и фонды. При этом модель деятельности УНПЦ предусматривает широкие возможности интеграции ведущих специалистов в области современного оптического производства в лице сотрудников ОАО «ЛОМО» в образовательные программы СПбГУ ИТМО, их участие в формировании учебных программ подготовки студентов, разработки новых курсов и лабораторных практикумов.

2.2. Структура УНПЦ

На начальном этапе создания УНПЦ сформирован Координационный совет и Центральная рабочая группа.

Общее руководство деятельностью УНПЦ «ОТИС» осуществляется Координационным советом, в состав которого входят руководители, ведущие ученые и профессорско-преподавательский состав СПбГУ ИТМО и ОАО «ЛОМО». Конкретный состав Координационного совета определяется на совместном организационном собрании руководителей организаций-участников. Координационный совет возглавляют два сопредседателя:

• ректор СПбГУ ИТМО профессор В.Н. Васильев, являющийся Председателем межведомственного совета по развитию оптического приборостроения, а также Председателем Совета ректоров вузов г. Санкт-Петербурга;

• генеральный директор ОАО «ЛОМО» Аронов А. М.

Оперативное руководство работой УНПЦ «ОТИС» осуществляется Центральной рабочей группой, состав которой определяется совместным приказом руководителей организаций-участников. Центральную рабочую группу возглавляет проректор СПбГУ ИТМО профессор В. О. Никифоров, являющийся одновременно техническим директором ОАО «ЛОМО». Центральной рабочей группой разрабатывается проект Положения об УНПЦ «ОТИС».

В состав УНПЦ «ОТИС» входит Координационный совет, Центральная рабочая группа, представляющая 8 подразделений (рис.1). От ОАО «ЛОМО»:

- ЦКБ и отдел маркетинга (ОМ). От СПб ГУ ИТМО:

- кафедра системотехники оптических приборов и комплексов - базовая кафедра ОАО «ЛОМО» (КСОПК); факультет фотоники и оптоинформатики (ФФиО); факультет оптико-информационных систем и технологий (ФОИСТ); Инновационно-технологический центр (ИТЦ); Центр трансфера технологий (ЦТТ); НИИ «Оптоин-форматика»(НИИО).

3. Организации-участники, входящие в состав УНПЦ «ОТИС»

3.1. Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики

Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики (СПбГУ ИТМО) на сегодняшний день является мировым лидером в области информационных и оптических технологий (интернет-ресурсы университета представлены на портале вуза: http://www.ifmo.ru/).

Университет как высшее профессиональное учебное заведение ведет свою историю с 1900 года, когда решением Государственного совета Российской империи в Санкт-Петербурге было создано особое механико-оптическое и часовое отделение Ремесленного училища цесаревича Николая. Дальнейшее развитие этого учебного заведения соответствовало развитию нашего государства в целом и российского профессионального образования, в частности.

В 1917-1920 гг. путем ряда последовательных преобразований был создан Ленинградский техникум точной механики и оптики. В 1925 г. техникум получил право подготовки и выпуска специалистов с высшим образованием. Первый выпуск инженеров точной механики и оптики состоялся в 1930 г.

В 1930 г. был создан Учебный комбинат точной механики и оптики, в состав которого входил Ленинградский институт точной механики и оптики (ЛИТМО). В 1933 г. ЛИТМО выделился в самостоятельное учебное заведение. В своей дальнейшей многосторонней деятельности ЛИТМО сформировал ряд всемирно-известных научно-педагогических школ, подготовил около 50 тысяч специалистов, работавших и работающих в различных областях науки и техники России, ближнего и дальнего зарубежья.

В 1994 г. институт по итогам государственной аттестации получил статус университета и название Санкт-Петербургский государственный институт точной механики и оптики (технический университет). В 2003 г. по результатам государственной аккредитации вуз был переименован в Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики.

В университете в соответствии с Государственным образовательным стандартом России реализуется многоуровневая система высшего профессионального образования: бакалавр наук - 4 года, дипломированный специалист - 5,5 лет, магистр наук - 6 лет обучения. Учебные планы подготовки позволяют студентам в процессе обучения выбирать уровень подготовки. При этом вся система подготовки в университете нацелена на то, чтобы выпускники вуза были востребованы.

На дневном отделении обучаются более 8 тысяч студентов. В университете работают более 700 преподавателей, из них более 500 докторов и кандидатов наук. Профессиональная подготовка ведется по 33 образовательным программам высшего профессионального образования.

Дневное отделение университета составляют 8 факультетов: инженерно-физический, информационных технологий и программирования, компьютерных технологий и управления, оптико-информационных систем и технологий, фотоники и оп-тоинформатики, точной механики и технологий, естественнонаучный и гуманитарный. В состав факультетов входят 49 кафедр (из них 26 - выпускающих). В институтах РАН и на предприятиях города университет имеет 8 базовых кафедр.

Существенную долю в образовательных программах высшего профессионального образования в университете занимает подготовка специалистов в области оптической науки и техники. Университет выпускает инженеров по 22 специализациям и специальностям, (например, «Оптико-электронные приборы и системы», «Оптические технологии и материалы», «Лазерная техника и лазерные технологии»), а также бакалавров и магистров по направлениям «Оптотехника» и «Фотоника и оптоинформати-ка».

Университет возглавляет с 1988 г. Учебно-методическое объединение (УМО) Минобразования России по оптическому и приборостроительному образованию. Ректор университета, доктор технических наук, профессор В.Н.Васильев является председателем Совета УМО по оптическому и приборостроительному образованию. В состав УМО входят более 70 вузов и ведущих профильных предприятий России и ближнего зарубежья, среди которых Санкт-Петербургский государственный технический университет, Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет, Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ», Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана, Московский государственный университет геодезии и картографии, Московский энергетический институт (технический университет), МАТИ - Российский государственный технологический университет, Новосибирский государственный технический университет, Самарский государственный технический университет и другие. Более подробная информация о деятельности УМО представлена в Интернет по адресу: http://wwwumo.ifmo.ru/.

В соответствии с приказами Минобразования и науки России университет в течение многих лет проводит открытый конкурс на лучшую научную работу студентов по естественным, техническим, гуманитарным наукам в высших учебных заведениях России (раздел «Оптико-электронные приборы и системы, оптические и лазерные технологии») и конкурс выпускных работ по оптическим специальностям и направлениям. Ежегодно в них участвуют работы студентов многих университетов Москвы, Санкт-Петербурга, Томска, Новосибирска, Хабаровска и других городов. Лучшие работы этих конкурсов рекомендуются для участия в Международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика», традиционно проводимой в Санкт-Петербурге.

3.2. Открытое акционерное общество «ЛОМО»

Предприятие хорошо известно в России и за рубежом как крупнейшая российская компания, занимающаяся производством и реализацией оптико-механических и оптико-электронных приборов. Деятельность «ЛОМО» охватывает и такие направления, как производство спектральных приборов, безопасных для глаз лазеров, специальной техники для армии, авиации, флота и космоса.

Основанное в 1914 г., предприятие стало первым в стране производителем оптики и на начальном этапе выпускало продукцию для российской армии. В 1993 г. «ЛОМО» было приватизировано и сейчас представляет собой предприятие со 100% частным капиталом, владельцами которого являются более 16.000 акционеров. На «ЛОМО» работает около 6,5 тысяч сотрудников. Предприятие производит приблизительно 150 видов продукции. Примерно 50% объема продаж компании составляют экспортные поставки в США, Канаду, Германию, Австрию, Израиль и другие страны. «ЛОМО» имеет сертификаты, подтверждающие соответствие системы качества предприятия международному стандарту ISO 9001 от всемирно известной компании ТЮФ (Германия) по гражданской продукции и от фирмы «Оборонсертифика» по продукции оборонного назначения.

В настоящее время модернизация технологических процессов, поиск путей им-портозамещения, снижение себестоимости выпускаемых изделий и повышение их качества являются приоритетными направлениями развития ОАО «ЛОМО». Внедрение и развитие инновационного комплекса, включающего ряд малых дочерних предприятий ОАО «ЛОМО», способствует ускорению коммерциализации новых идей и повышению их экономической эффективности.

«ЛОМО» и УИТМО уже долгие годы связывает крепкая дружба, прочные партнерские отношения. Многие выпускники вуза приходят работать на петербургскую оптическую фирму, а специалисты предприятия принимают большое участие в подготовке кадров молодых ученых - ведут преподавательскую работу в УИТМО, помогают студентам в процессе их научных исследований. «ЛОМО» намерено и дальше укреплять плодотворное и взаимовыгодное сотрудничество с научными школами города, уделяя особое внимание поддержке молодых ученых.

В конце ноября 2002 г. на ОАО «ЛОМО» состоялась церемония присуждения именных стипендий фирмы студентам Технического университета ИТМО. Конкурс на получение именных стипендий проводится предприятием уже третий год подряд. Они назначаются дирекцией «ЛОМО» тем студентам, которые достигли определенных успехов в учебной, научно-производственной и общественной работе. В этом году двум представителям УИТМО присуждена стипендия им. М.П. Панфилова (первый генеральный директор «ЛОМО») и еще двум - стипендия ОАО «ЛОМО».

Привлечение молодых специалистов - выпускников ИТМО к решению производственных задач ОАО «ЛОМО» осуществляется на основе соглашения, предусматривающего участие студентов и аспирантов выпускающих оптических кафедр Университета в научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах, выполняе-

мых в рамках целевого бюджетного финансирования по направлениям, представляющим практический интерес.

4. Мероприятия и реальные шаги интеграции СПБГУ ИТМО - ОАО «ЛОМО»

За отчетный период сделано несколько реальных шагов по пути глубокой интеграции СПбГУ ИТМО и ОАО «ЛОМО» с целью создания УНПЦ «ОТИС».

• Подписано соглашение между СПбГУ ИТМО и ОАО «ЛОМО» о создании УНПЦ «ОТИС».

• Разработана концепция УНПЦ «ОТИС», определены цели и задачи УНПЦ «ОТИС», разработана модель взаимодействия СПбГУ ИТМО - ОАО «ЛОМО» и сформирована структура УНПЦ «ОТИС».

• Создан Координационный совет УНПЦ «ОТИС», возглавляемый двумя сопредседателями - ректором СПбГУ ИТМО Васильевым В.Н. и генеральным директором ОАО «ЛОМО» Ароновым А.М.

• Сформирована Центральная рабочая группа по интеграции СПбГУ ИТМО -ОАО «ЛОМО», представляющая 10 подразделений:

- от ОАО «ЛОМО»: СКБ-09, СКБ-14, СКБ-17 и отдел маркетинга,

- от СПб ГУ ИТМО: кафедра системотехники оптических приборов и комплексов (базовая кафедра ОАО «ЛОМО»), факультет фотоники и оптоинформатики, факультет оптико-информационных систем и технологий, Инновационно-технологический центр, Центр трансфера технологий, НИИ «Оптоинформати-ка».

• разработано и утверждено Положение об УНПЦ «ОТИС».

• проведен ряд совместных научно-технических, инновационных и образовательных проектов (например, НИР: «Исследование путей модернизации продукции «ЛОМО» на базе современных оптико-электронных и цифровых технологий», НИР: «Подготовка совместной программы коммерциализации научных достижений и разработок СПбГУ ИТМО и ОАО «ЛОМО»);

• организован новый факультет фотоники и оптоинформатики. Этот факультет интегрирован в структуру ВНЦ ГОИ им. С.И. Вавилова. Планируется его интеграция в структуру ОАО «ЛОМО»;

• создан новый НИИ «Оптоинформатика» при СПбГУ ИТМО. Планируется, что в 2006 г. новый НИИ будет интегрирован в структуру ОАО «ЛОМО» и ВНЦ ГОИ им. С.И. Вавилова;

• совместно с ОАО «ЛОМО» и ВНЦ ГОИ им. С.И. Вавилова проведен ряд научных, научно-методических конференций:

- II Межвузовская конференция молодых учёных (март 2005),

- «Телематика» (май 2005),

- Международная конференция по когерентной и нелинейной оптике (ICONO/LAT) (май 2005),

- Международная конференция молодых ученых и специалистов «Оптика -2005» (октябрь 2005 г.).

• Принято участие в работе «Круглого стола» на тему «Интеграция науки и образования как необходимое условие инновационного развития экономики России» в рамках девятого Петербургского международного экономического форума (июнь 2005).

• Сформирована Межотраслевая Программа «Фотоника и оптоинформатика» на 2004-2007 гг. (см. Приложение). Программа разработана с учетом и на основе одобренных Правительством Российской Федерации приоритетов и критериев формирования межотраслевых программ, предлагаемых к финансированию за

счет средств Федерального бюджета, региональных и собственных средств организаций.

• В рамках «Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере» сформирована Подпрограмма коммерциализация инновационных проектов «СТАРТ-ЛОМО».

• 7 компаний оптического профиля (ООО «ЛОМО ФОТОНИКА», ЗАО «Премьер Технолоджи», ЗАО «УНП Лазерный Центр ИТМО», ЗАО «Системо Техника», ЗАО «АБС. Патент», ООО «СтартИнТех», ООО «НВ СТАРТ») приняли декларации о присоединении к программе УНПЦ «ОТИС». Они заявили о своей заинтересованности в результатах деятельности УНПЦ «ОТИС», а также о согласии и готовности:

- содействовать осуществлению практической подготовки студентов СПбГУ ИТМО по профильным специальностям силами своих сотрудников по согласованным учебным планам и программам;

- обеспечивать возможность участия студентов СПбГУ ИТМО в работе своих научных подразделений и способствовать формированию у них навыков работы на современном оборудовании и по современным технологиям.

• Принято Положение об экспертах ОАО «ЛОМО» по перспективным научно-техническим направлениям. Сотрудники СПбГУ ИТМО введены в экспертную группу и научно-технический совет ЦКБ ОАО «ЛОМО». Совместно с экспертами проведено 2 семинара и 3 научно-технических совета ОАО «ЛОМО» по перспективным направлениям - «Лазерная техника» и «Микроскопия». Результатом такого взаимодействия стало создание нового совместного конкурентоспособного продукта - «Микровизор».

• Проведен конкурс именных стипендий, учрежденных ОАО «ЛОМО». Назначены на стипендию имени М.П. Панфилова 5 студентов СПбГУ ИТМО:

- Богатинский Е., студент гр. 5314, кафедра оптико-электронных приборов и систем;

- Лазарева Е., студентка гр.5314, кафедра оптико-электронных приборов и систем;

- Слутовский С., студент гр.5314, кафедра системотехники оптических приборов и комплексов;

- Авсянникова Н., студентка гр.6301, кафедра прикладной и компьютерной оптики;

- Струтинская Ю., студентка гр.6323, кафедра системотехники оптических приборов и комплексов

5. Долгосрочный учебно-научно-организационный план развития УНПЦ «ОТИС»

Исходя из целей УНПЦ «ОТИС», можно сформулировать стратегические задачи и долгосрочный научно-учебно-организационный план развития:

• научно-методическое, нормативно-правовое и организационно-экономическое обеспечение целевой подготовки инженерно-технических и научных кадров для промышленных предприятий, организаций и научных учреждений, работающих в области оптических и информационных технологий по Федеральной целевой научно-технической программе «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники»;

• формирование перечня направлений и специальностей высшего профессионального образования и контингента студентов соответствующего профиля обучения для организации их целевой подготовки;

• формирование перечня направлений диссертационных исследований в области оптических и информационных технологий, формирование контингента аспирантов и соискателей для организации их целевой подготовки в вузовских и отраслевых аспирантурах;

• организация мониторинга кадрового обеспечения по оптическим и информационным технологиям;

• создание современных образовательных программ по специальностям в области оптических и информационных технологий;

• создание баз данных в области оптических и информационных технологий для дальнейшего совершенствования их инфраструктуры;

• координация просветительской, учебно-методической, научной работы;

• развитие дистанционного и открытого образования,

• целевая подготовка специалистов, переподготовка и дополнительное обучение кадров, подготовка кадров высшей квалификации, повышение качества подготовки специалистов путем активного использования результатов научных исследований и разработок в учебном процессе, широкого привлечения студентов к их выполнению;

• внедрение высоких технологий и инновационных разработок в процесс обучения;

• целенаправленное использование научного потенциала для решения задач обновления производства и проведения социально-экономических преобразований в регионе;

• освоение, развитие и использование инновационных проектов с целью ускорения формирования рынка наукоемкой научно-технической продукции и интеллектуальной собственности;

• опережающее развитие фундаментальных исследований для создания и освоения новых технологий, укрепления лидирующего положения вузовской науки по основным направлениям вуза;

• защита интеллектуальной собственности и авторских прав исследователей и разработчиков как основы укрепления и развития вузовской науки;

• создание собственной производственной базы в виде опытных производств (участков) с целью эффективной реализации разрабатываемых технологий, а также материальной поддержки сотрудников университета, аспирантов и студентов.

6. Программа коммерциализации «прорывных» научных достижений и разработок СПбГУ ИТМО и ОАО «ЛОМО»

В документе «Основы политики Российской Федерации в области развития науки и технологии на период до 2010 года и дальнейшую перспективу» поставлены две взаимосвязанные стратегические задачи - обеспечить переход к инновационному пути развития страны и формирование национальной инновационной системы, создающей благоприятные условия для продвижения новых технологий в производстве, развитие венчурного финансирования инновационных проектов и объектов инновационной инфраструктуры.

Для реализации этих стратегических задач необходимо выработать эффективную стратегию инновационной деятельности УНПЦ «ОТИС», отвечающую современным экономическим условиям. Основы этой стратегии можно свести к следующим положениям.

1. Инновации являются фундаментом экономического развития, обеспечения экономического роста, повышения эффективности воспроизводства, расширения ассортимента и повышения качества продукции. Снижение инновационной активности свидетельствует о застое и ведет к технологическому и экономическому кризису, падению конкурентоспособности продукции. Поэтому одна из важнейших задач - создание максимально благоприятных условий для инновационной деятельности и непосредственное участие в реализации базисных инноваций.

2. На рубеже XXI века в мире развернулся глубочайший научно-технологический переворот, суть которого - в становлении индустриального технологического способа производства и адекватного ему шестого технологического уклада, который будет определять условия эффективности, качества и конкурентоспособности на мировом рынке и в национальных отношениях в 20-50-е гг. наступившего столетия. Для России этот переход начался с наиболее неблагоприятных стартовых позиций, удельный вес отечественных производителей товаров и услуг на мировом и внутреннем рынках сократился в два и более раз, многократно уменьшилось число инноваций. Поэтому в первую очередь необходимо преодолеть негативные тенденции, сделать реальный поворот к стратегии научно-технологического прорыва.

3. Суть инновации - в освоении новейших научно-технических достижений и незамедлительной их коммерциализации. Наиболее привержена инновациям молодежь, однако наблюдается значительное постарение кадрового потенциала, многократное сокращение притока в науку талантливой молодежи, миграции за рубеж значительной ее части. Если эти тенденции сохранятся еще несколько лет, процесс разрушения научно-технического потенциала может стать необратимым. В то же время возможности исследований в университетах, обладающих естественным притоком молодых пытливых умов и талантов, используются совершенно недостаточно. Поэтому одна из главных стратегических задач УНПЦ «ОТИС» - на основе использования образовательных ресурсов привлечь к инновационной деятельности молодых ученых, специалистов, создать новое поколение интеллектуальных менеджеров и коммерсантов.

4. Стратегия инновационной деятельности УНПЦ должна опираться на долгосрочные, периодически обновляемые прогнозы научно-технического развития, рынка и реализоваться в научно-технических и инновационных целевых программах. Поэтому необходимо сосредоточить усилия на реализации узкого круга стратегических приоритетов, определенных аналитиками развития науки, техники и бизнеса.

При формировании стратегических приоритетов инновационной деятельности УНПЦ на долгосрочную перспективу необходимо опираться на следующие методологические принципы.

1. Стратегические приоритеты инновационной деятельности должны, прежде всего, учитывать общие закономерности научно-технического развития мирового сообщества. В настоящее время осуществляется переход от пятого технологического уклада, связанного с широким использованием компьютерной техники и технологий, к шестому технологическому укладу, в котором обеспечивается непрерывное совершенствование изделий и продуктов на всех этапах их жизненного цикла - от научного обоснования до утилизации использованных экземпляров. Стратегические приоритеты УНПЦ должны учитывать указанные закономерности научно-технического развития в мире, поскольку научные и конструкторские исследования, не вписывающиеся в общую научно-техническую направленность мирового развития, обречены на провал.

2. Второй принципиальный фактор, который следует учитывать при формировании инновационной деятельности - наличие заделов в приоритетных фундаментальных исследованиях, конструкторских разработках. Основной причиной падения уровня научных исследований в России стало резкое сокращение их финансирования, лишившее научные коллективы возможности приобретать оборудование и материалы, необходи-

мые для постановки и осуществления новых научных экспериментов. Уровень исследований удержался преимущественно в теоретических областях, не требовавших значительных финансовых затрат: математике, теоретической физике, лингвистике, программировании и некоторых других. Однако именно эти направления фундаментальных исследований в настоящее время наиболее востребованы в мире, что свидетельствует о неэффективном использовании созданного задела. Соответственно, приоритеты УНПЦ должны быть отданы областям с наибольшим заделом.

3. Третий важнейший методологический принцип формирования приоритетов инновационно-технологического развития - оценка возможности использования существующей и вновь создаваемой научно-технологической базы для проведения прикладных исследований на прорывных научных направлениях. Отмеченные выше приоритетные направления фундаментальных исследований не требуют больших капитальных и текущих затрат. Однако для их реализации в производственных технологиях потребуется разработка новой техники и новых материалов, подготовка соответствующих кадров. Должен быть оценен инновационный потенциал создания новых продуктов и технологических процессов, по возможности проведен сравнительный анализ технических и функциональных характеристик разрабатываемых в стране продуктов с зарубежными аналогами, создаваемыми промышленно развитыми странами.

4. Четвертый принцип: формирование приоритетов инновационно-технологического развития должно осуществляться с учетом возможных размеров сегмента внутреннего и внешнего рынков продукции. В этих целях необходимо составить долгосрочный прогноз географического распространения технологических процессов, лежащих в основе второй и третьей стадии шестого технологического уклада, оценить место продуктов и процессов, разрабатываемых в России, в этих технологических процессах, а также наличие возможных конкурентов на мировом рынке этих продуктов и процессов.

5. Последний по месту, но не по значению методологический принцип определения стратегических приоритетов инновационно-технологического развития - возможность финансового обеспечения реализации всей технологической цепочки создания продуктов и соответствующих производственных мощностей. Для финансового обеспечения стратегических приоритетов инновационного технологического развития должны привлекаться как отечественный, так и зарубежный частный капитал, а также государственные ресурсы. Последние следует использовать, прежде всего, для поддержки фундаментальных исследований на приоритетных направлениях стратегии инновационно-технологического развития, для расшивки узких мест, связанных с неопределенностью эффективности в далекой перспективе приоритетных прикладных исследований, а также для формирования государственного заказа на продукцию приоритетных технологий, обеспечивающую безопасность страны.

Частный капитал инвестируется в технологии, по которым прозрачна перспективная эффективность вложений. Поэтому частным инвесторам должна быть предоставлена прогнозная информация о возможном ареале распространения инновационных продуктов и технологий, о предполагаемой структуре затрат на их воспроизводство и о возможной эффективности производства, а иностранному инвестору - дополнительно -также информация о государственных гарантиях по защите иностранного капитала.

Формирование системы критериев оценки относительной перспективности основных направлений инновационно-технологической стратегии УНПЦ имеет целью обеспечить максимальную реализацию имеющихся фундаментальных, изобретательских и конверсионных заделов.

Принцип критической проверки. Подход, базирующийся на этом принципе, состоит в отказе от априорной апелляции к догмам и недопущении догматизации в решении научных задач. Согласно этой концепции, в контексте обоснования того или иного

научного утверждения речь идет не о его априорном признании или столь же априорном отбрасывании, а о критическом исследовании и проверке.

Важное преимущество метода критической проверки состоит в том, что с его помощью можно значительно расширить поле научного поиска перспективных научных направлений, которые могут реализоваться в базисных инновациях.

Экспериментальная обоснованность инновационно-технологических проектов. Принцип надежного экспериментального обоснования играет ключевую роль при оценке перспективности альтернативных научно-технологических направлений. Известны многочисленные примеры грубых ошибок в определении перспектив многих технологических инноваций, допущенных самыми авторитетными специалистами. Например, в 1977 г. президент корпорации Digital Equipment К. Олсон заявил, что не существует причин, по которым кто-то захочет иметь дома компьютер, а в 1981 г. появилась фирма Apple. Подобные ошибки обусловлены, главным образом, тремя причинами. Во-первых, это твердая уверенность их авторов в догматах усвоенной ими научной парадигмы, неспособность заглянуть за ее пределы. Во-вторых, это следование жестким принципам классической рациональности. Третий источник ошибочных прогнозов состоит в недоверии к эксперименту.

Критерии приоритетов инновационно-технологической стратегии. Методология определения приоритетов варьируется в зависимости от того, к какому классу направлений относятся рассматриваемые инновационные проекты - фундаментальные исследования, изобретательские предложения или конверсионные заделы. Отличие фундаментальной научной работы от всех прочих научных исследований - это ее базовое значение для широкого круга принципиально новых инновационных технологий. Именно фундаментальные научные достижения служат теоретической основой научно-технологического прорыва и смены технологических укладов.

Иной подход необходимо использовать при ранжировании инновационных изобретений. Для решения этой задачи может быть использован системный комплекс критериев относительной ценности проектов:

1. техническая новизна;

2. приоритетность, или сопоставление с альтернативными решениями;

3. практическое значение;

4. экономическая эффективность;

5. техническая безопасность;.

6. надежность;

7. экономическая совместимость.

Следует подчеркнуть, что комплекс этих критериев носит целостный, системный характер, а потому, если по какому-либо из указанных критериев для того или иного предложения выполнить оценку невозможно, то рассмотрение этого предложения целесообразно отложить. Систему инновационных критериев можно перевести на количественный уровень определения относительной ценности инновационных проектов. Для этой цели пригоден способ, основанный на составлении альтернативных уточняющих вопросов по каждому из перечисленных критериев.

Оценка приоритетов инновационно-технологической стратегии в области конверсионного задела осуществляется с помощью третьего варианта системной методологии. Решающими критериями в этом случае являются:

- возможность решения задач двойного назначения (повышения обороноспособности страны и народнохозяйственная нацеленность);

- степень завершенности работы;

- конкурентоспособность на мировом и внутреннем рынке;

- готовность производственно-технологической базы к проведению проекта в жизнь;

- наличие дополнительных источников финансирования со стороны заинтересованных спонсоров.

Условия реализации фундаментальных, изобретательских и конверсионных заделов. 30 марта 2002 г. Президент В.В. Путин утвердил «Основы политики Российской Федерации в области развития науки и технологий на период до 2010 г. и дальнейшую перспективу». В этом документе развитие науки отнесено к числу высших приоритетов России и отмечена базовая роль отечественной фундаментальной науки, имеющей признанные научные школы и достижения мирового уровня, а также развитую систему высшего образования. Этот документ может приобрести основополагающее значение для развития в России науки как базы для технологического прорыва к историческому этапу постиндустриальной трансформации. В качестве следующего, решающего шага необходим переход от ориентации на сырьевые отрасли к поддержке инновационным наукоемких технологий.

Согласно мировой статистике, для нормального развития научных исследований в стране на них необходимо выделять не менее 4% ВВП, в противном случае начнутся необратимые процессы свертывания и распада научной деятельности. В России финансирование науки отстает от этого критического показателя в два раза. Кроме того, основная часть этих денег выделяется Российской академии наук, хотя в Советском Союзе большинство инновационно-технологических разработок выполнялось предприятиями отраслевой науки, а не менее половины докторов наук - базового костяка научных исследований - трудилось в системе высшей школы. Перераспределение сильно оскудевших финансовых средств поддержки науки главным образом в пользу РАН ведет, очевидно, к недоиспользованию того новаторского научно-технологического потенциала, которым обладает страна. При этом следует иметь в виду, что многие научные центры, как находящиеся в системе РАН, так и относящиеся к отраслям народного хозяйства и к высшим учебным заведениям, нуждаются даже не столько в прямой финансовой поддержке, сколько в продуманной системе преференций (льготы по налогообложению, по оплате энергоресурсов, по льготному растаможиванию приборов и экспериментального оборудования, по льготам для независимых спонсоров, готовых к финансовой поддержке научных исследований и др.).

На основе приведенных выше критериев выбора стратегических приоритетов произведен отбор научно-технологических приоритетов и реализующих их критических технологий для УНПЦ «ОТИС» из числа приоритетных направлений, определенных правительством России.

Основу научно-технологического и инновационного прорыва составляют фундаментальные исследования межотраслевого характера и долгосрочные прогнозы, разработку которых должны осуществлять ученые. Приоритетное значение при этом имеют исследования, которые занимают ключевое место в постиндустриальной научной парадигме, разработка фундаментальных основ ведущих направлений шестого ТУ.

Инновационную деятельность предполагается вести в области новейших опто-информационных технологий и систем фотоники и оптоинформатики, эффективных систем программирования и моделирования, создания информационных систем в областях образования, науки и т.п.

Среди производственных технологий новых поколений, ключевое значение приобретают СЛЬБ-технологии, обеспечивающие электронное сопровождение на протяжении всех стадий жизненного цикла изделий и их быструю адаптацию к конкурентным колебаниям конкретных рынков.

Исходя из приоритетов в области космической оптики как Университета ИТМО, так и «ЛОМО», особую роль приобретает инновационная деятельность по разработке новых оптических и оптико-информационных изделий для космоса, средств космической связи и т. д.

Обеспечение безопасности страны и населения невозможно без оснащения Вооруженных сил и правоохранительных органов техническими средствами новых поколений, в том числе и предназначенных для борьбы с терроризмом - данный аспект, несомненно, должен входить в список приоритетных.

Заключение

Принято соглашение о создании интегрированного учебно-научно-производственного центра «Оптические технологии и системы» (УНПЦ «ОТИС») на базе СПб ГУ ИТМО и ОАО «ЛОМО».

Определены цели и задачи нового УНПЦ «ОТИС». Сформулирована концепция и сформирована структура УНПЦ «ОТИС». УНПЦ «ОТИС» предназначен решать задачи организации учебных и производственных практик, предусмотренных государственным образовательным стандартом для инженерных специальностей и направлений подготовки бакалавров и магистров. Создание интегрированной структуры УНПЦ позволит координировать просветительскую, учебно-методическую и научную работу, обеспечит целевую подготовку специалистов, переподготовку и дополнительное обучение кадров, подготовку кадров высшей квалификации. Формирование УНПЦ «ОТИС» обеспечивается на основе комплекса двухсторонних взаимовыгодных соглашений по таким направлениям, как развитие научных исследований, обучение и подготовка инженерных и научных кадров, инновационная деятельность. Деятельность УНПЦ «ОТИС» организуется путем координации целей и методов при сохранении индивидуального характера СПбГУ ИТМО и ОАО «ЛОМО».

Разработана модель взаимодействия СПбГУ ИТМО - ОАО «ЛОМО» и утверждено Положение об УНПЦ «ОТИС».

Сформирован Координационный совет, структура и Центральная рабочая группа УНПЦ «ОТИС». Определены участники рабочей группы: от ОАО «ЛОМО» - ЦКБ и отдел маркетинга, от СПб ГУ ИТМО - кафедра системотехники оптических приборов и комплексов (базовая ОАО «ЛОМО»), факультет фотоники и оптоинформатики, факультет оптико-информационных систем и технологий, Инновационно-технологический центр, Центр трансфера технологий, НИИ «Оптоинформатика».

Разработан долгосрочный учебно-научно-организационный план развития УНПЦ «ОТИС» и программа коммерциализации наиболее перспективных («прорывных») научных достижений и разработок СПбГУ ИТМО и ОАО «ЛОМО».

Приложение.

Фотоника и оптоинформатика - приоритетные направления УНПЦ «ОТИС»

Фотоника - область науки и техники, связанная с исследованием и использованием светового излучения (или потока фотонов) в оптических элементах, системах и устройствах, в которых распространяются, модулируются и детектируются оптические сигналы, а также производиться их отображение или запись.

Оптоинформатика - область науки и техники, связанная с использованием оптики и фотоники в обработке, передаче и хранении информации, построении телекоммуникационных линий, создании оптического компьютера. Термин «Оптоинформатика» в России и за рубежом - относительно новый, но в последнее время он активно проникает в научную сферу:

- как самостоятельное направление в России оно выделено постановлением президиума РАН «Об утверждении основных направлений фундаментальных исследований» от 2003 года;

- комитет с одноименным названием появился в Optical Society of America - крупнейшем объединении оптиков США;

- конференции «Оптоинформатика» стали регулярными в International Commision for Optics - крупнейшей организации европейских ученых.

Фотоника и оптоинформатика (ФОИ) являются взаимосвязанными направлениями и определяют дальнейшее развитие информационного общества. Основные составляющие ФОИ: (1) оптические телекоммуникационные системы; (2) лазерные системы; (3) системы детектирования, отображения, обработки и хранения оптического излучения; (4) оптические материалы; (5) оптоэлектроника. Все вышеперечисленные составляющие также структурированы и, в свою очередь, состоят из направлений. Основными направлениями оптических телекоммуникационных систем являются: (а) волоконная оптика; (б) системы спектрального мультиплексирования и демультиплексирования оптических сигналов; (в) системы оптического переключения каналов, в том числе на основе микроэлектромеханических устройств; (г) оптические волоконные усилители;

(г) оптические компоненты волоконной линии (разветвители, изоляторы, фильтры). Лазерные системы можно подразделить на: (а) полностью твердотельные; (б) газовые; (в) полупроводниковые; (г) нелинейно-оптические преобразователи лазерного излучения;

(д) прочие, в том числе ренгеновские и гамма-лазеры. Системы детектирования, отображения и обработки оптического излучения подразделяются на: (а) приемники-измерители оптического излучения УФ, видимого и ИК диапазонов спектра; (б) матричные приемники (CCD, CMOS и т.д.); (в) системы машинного видения; (г) спектральные приборы; (д) ИК визуализаторы; (е) голографические оптические устройства; (ж) прочие. Оптические материалы подразделяются на: (а) лазерные; (б) нелинейно-оптические; (в) магнито- и электрооптические; (г) стекла с уникальными характеристиками; (д) оптические покрытия; (е) полимерные оптические материалы. Оптоэлектроника представлена как: (а) интегрально-оптические системы и устройства; (б) излучающие структуры; (в) нанооптоэлектроника; (г) излучатели терагерцового диапазона спектра.

Покажем преимущества развития ФОИ на основе двух примеров. Одно из важнейших направлений ФОИ - развитие и создание новых оптических телекоммуникационных систем. Уже в настоящее время в мире доминирует использование оптических волоконных линий на основе многомодового волокна (на расстояния до 1 км) и одно-модового волокна (на расстояния до 200 км без повторителей) для передачи информации со скоростью до 40 Гб/c, причем использование спектрального уплотнения и полностью оптического усиления на основе вынужденного комбинационного рассеяния позволило исследователям из Lucent Technologies (США) передать по одному волокну поток информации 2,5 Тб/с при использовании 64 спектральных каналов на расстояние 4000 км и достичь на сегодняшний день рекорда удельной передачи информации 1016 бит - км/с [2]. Для примера можно отметить, что передача сигнала с плотностью 10 Гб/c возможна по специальному коаксиальному кабелю только на расстояние нескольких метров, а передача сигнала с плотностью выше 100 Гб/с вообще невозможна.

Возникает вопрос, зачем нужны столь большие плотности передачи информации? Для дальнейшего развития мирового информационного общества необходима система глобального Интернета с предоставлением любому пользователю канала с плотностью не менее 2,5 Мб/c («fiber to home» - волокно в каждый дом) для реализации таких возможностей, как цифровое интерактивное телевидение высокой четкости, видеотелефон, быстрый доступ к информационным банкам данных и т.д. Несложный расчет показывает, что для организации такой связи между Москвой и Санкт-Петербургом при числе потенциальных пользователей 2 млн. необходима линия с пропусканием 10 Гб/c. Для связи между странами необходима плотность на два-три порядка больше, т.е. 1-10 Тб/c. В настоящее время в мире строятся несколько систем с пропусканием

10 Гб/c, например, между Пертом и Мельбурном через Аделаиду в Австралии на расстояние 3875 км [3], разрабатывается подобная система связи между исследовательскими и образовательными центрами 30 европейских стран, включая бывшие прибалтийские республики СССР [4]. Для разработки и создания новых волоконных систем с полностью оптической обработкой информации и необходимо развивать инфраструктуру ФОИ.

Оценим предельные возможности оптических волоконных линий. При использовании волокон (или систем волокон), прозрачных в диапазоне 400-1800 нм1 полоса пропускания составляет ~ 1 ПГц (1015 Гц), при использовании спектральных каналов, разделенных на 100 ГГц, и полосой информационного сигнала 40 Гб/c по ним возможна передача информации со скоростью 100 Тб/c. Одно такое волокно способно обслужить одновременно 4 млрд. потенциальных пользователей, что, очевидно, является далекой перспективой.

В результате развития и создания все более мощных компьютеров и сетей компьютерной связи люди работают более эффективно, не вставая с рабочего стола, связываются со всем миром и получают информацию из всех уголков земного шара, отдыхают более комфортно. Появление мощных цифровых электронно-вычислительных машин (ЭВМ) стало возможным благодаря созданию технологии интегрирования миллионов транзисторов и межсоединений на кремниевых микрочипах. Начиная с 70-х годов число электронных компонентов, расположенных на микрочипе, удваивалось каждые 18 месяцев, позволяя компьютерам развивать вдвое большие скорости счета (рис. 13). Хотя эта тенденция, которая была предсказана в 60-х годах Гордоном Муром [5] из фирмы Intel, может продолжаться в течение следующих нескольких лет, предел скорости, с которой интегральные схемы смогут работать, скоро будет достигнут. Сейчас можно купить персональный компьютер с процессором, работающим на тактовой частоте 3 ГГц, но появление настольного компьютера, с электронным микрочипом на 100 ГГц через 10 лет с точки зрения современной науки кажется проблематичным. Даже если размер отдельного элемента будет значительно уменьшен путем использования ренгенолитографии, частота интегральной схемы будет ограничена временем переключения в транзисторах, которое практически не уменьшается с его габаритами.

transistors

Рис. 1. Развитие микропроцессоров (закон Mypa)(www.intel.com)

1 В настоящее время обычно используется полоса пропускания 10 ТГц (1013 Гц) вблизи 1550 нм

Недавно [6] был проведен анализ перспектив и фундаментальных ограничений на параметры существующих и будущих электронных интегральных схем. Одни из наиболее важных параметров микрочипов - время и мощность, затрачиваемая на одно переключение в отдельном транзисторе. На рис. 2 приведена обобщенная картина предельных параметров СМОБ-технологии. Линии а и Ь представляют собой термодинамический и квантово-механический пределы, линии с и ё обуславливают пределы материала (кремния), линия е - пределы транзистора как устройства, { - логической ячейки, g - системы из логических ячеек. Нижние границы линий е, g с обратно пропорциональной зависимостью мощности от времени переключения обусловлены наличием минимума энергии на переключение транзистора. Верхние границы с квадратичной зависимостью (Р ~ ¿2) обусловлены минимумом времени, требуемого на переключение транзистора. Системные ограничения (линия g) - более жесткие и в основном связаны с наличием емкости электрических межсоединений между логическими ячейками. В работе предполагается, что предел характеристик микрочипов расположен в области 1 рис. 2., с временем переключения 50 пс (20 ГГц) и средней мощностью 500 мкВт, что соответствует энергии 25 фДж на одно переключение.

Switching

Рис. 2. Предельные параметры микроэлектронных и оптических компьютеров

Исходя из вышесказанного, микроэлектроника, скорее всего, не сможет гарантировать прогресс в информационных технологиях, и необходимо искать альтернативные решения, обеспечивающие более плотную и более быструю информационную связь между логическими элементами.

XXI век называют веком оптических технологий, основываясь на бурном развитии в конце XX века таких направлений, как волоконно-оптическая связь, полупроводниковая оптоэлектроника, лазерная техника, являющиеся составляющими частями ФОИ. Однако это может быть только началом широкого использования ФОИ в информационных технологиях. Возможности использования света в обработке информации практически безграничны. Если использовать свет для передачи данных между чипами или логическими элементами, проблемы с временем задержки на межсоединениях не будет существовать, поскольку передача информации будет происходить действительно со скоростью света. Большое число световых пучков может свободно проходить по

одной и той же области пространства, пересекаться и не влиять друг на друга. Параллельный многоканальный характер оптических информационных систем явным образом вытекает из двумерной природы светового потока, а оптика пучков, свободно распространяющихся в пространстве, естественно подходит для создания в широком масштабе параллельных соединений между различными плоскостями информационных устройств.

Современная оптическая система может разрешать и отображать миллионы пикселов, каждый из которых может быть информационным каналом с частотной шириной полосы передачи свыше 40 ГГц. Следует также отметить возможность спектрального уплотнения, позволяющего по одному световому пучку передать сотни и тысячи каналов, которые практически не влияют друг на друга. Пространственное и спектральное разделение информационных каналов даже при небольшой скорости обработки одного канала позволяет реализовать гигантские скорости общей обработки информации.

Чтобы использовать уникальные возможности оптики для обработки информации, необходимо разработать подходящие технологии создания устройств генерации, детектирования оптических сигналов, а также оптических логических элементов, управляемых светом. Элементарная оптическая ячейка должна потреблять энергии меньше, чем элемент микрочипа, быть интегрируемой в большие массивы и иметь возможность связи с большим числом подобных элементов. Именно это является основной задачей ФОИ в ближайшие десятилетия.

Начиная с середины 80-х годов, исследователи ФОИ интенсивно работали над созданием полностью оптических компьютеров нового поколения [7-9]. Сердцем такого компьютера должен был стать оптический процессор, использующий элементы, в которых свет управляет светом, а логические операции осуществляются в процессе взаимодействия световых волн с веществом. Значительные усилия, направленные на создание оптического компьютера, привели к определенным успехам. Принципиальным недостатком макетов первых оптических компьютеров являлась неинтегрируемость его отдельных компонентов. Исходя из этого, основной задачей следующего этапа работ по оптическому компьютеру было создание его интегрального варианта.

В настоящее время ведутся работы по созданию интегрального модуля гибридного оптоэлектронного компьютера с логической матрично-тензорной основой, названного HPOC (High Performance Optoelectronic Communication) [10]. В устройстве планируется использовать входную матрицу вертикально-излучающих лазерных диодов, соединенную планарными волноводами и обычной оптикой с матрицами переключения, на основе дифракционных оптических элементов, и выходную систему, состоящую из матрицы лавинных фотодиодов, совмещенной с матрицей вертикально-излучающих диодов. В модуле используется GaAs, Bi-CMOS и CMOS технологии, а оптические межсоединения организованы с использованием свободного распространения световых пучков в пространстве и в волноводах, что организует квази-четырехмерную структуру. Опытные образцы показали производительность 4.096 Тб/c, а оценки показывают, что данная система способна развить скорость 1015 операций в секунду с энергией менее 1 фДж на одно переключение.

Как пример одного из последних достижений фотоники и оптоинформатики на рис. 3 иллюстрируется созданный в 2004 г. коммерческий оптический процессор с быстродействием, в тысячу раз превышающим быстродействие электронных аналогов. Такой процессор, решающий задачи расчета траекторий баллистических ракет, установлен на спутнике NASA США. Эти процессоры планируется установить и на самих баллистических ракетах.

Следует отметить, что размеры и вес системы, построенной из модулей, на настоящее время превышают размеры используемых сейчас микрочипов. Анализ состояния современных разработок ФОИ показывает, что полностью оптический процессор

может быть построен из так называемых фотонных кристаллов и квазикристаллов - материалов с периодической структурой, которые могут управлять и манипулировать потоками фотонов. В 1986 г. Эли Яблонович из Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе высказал идею создания трехмерной диэлектрической структуры, подобной обычным кристаллам, в которой бы не могли распространяться электромагнитные волны определенной полосы спектра [11].

Spatial Light Modulator

(SLM)

Basic Function: 256x2&6

Vector-Martг1н Multiplication

Рис. 3. Первый коммерческий оптический процессор

Такие среды получили название фотонных структур с запрещенной зоной (photonic bandgap) или фотонных кристаллов (photonic crystals). В настоящее время с использованием идеологии фотонных структур созданы беспороговые полупроводниковые лазеры и лазеры на основе редкоземельных ионов, высокодобротные резонаторы, оптические волноводы, спектральные фильтры и поляризаторы [12]. Изучением фотонных кристаллов занимаются в 21 стране мира (в том числе и в России), и количество публикаций растет по экспоненциальному закону, что свидетельствует о расцвете данного направления. Предсказания всегда трудны, однако прогнозы на будущее фо-тонно-кристаллических устройств довольно-таки оптимистичны. Уже сейчас в исследовательских лабораториях создаются полупроводниковые лазеры и мощные одномо-довые светотодиоды с использованием трехмерных фотонно-кристаллических резонаторов, волноводные оптические цепи с 90°-ными поворотами, оптические лимитеры, суперпризмы, фотонные волокна. Через несколько лет большинство этих устройств появится на мировом рынке высокотехнологичных изделий. Но, все-таки, главная перспектива для таких структур - это интегральный фотонно-кристаллический процессор - фотонный микрочип. Основные предпосылки для его создания уже сделаны - определена структура логических ячеек, созданы фотонные цепи, в недалеком будущем обязательно появится фотонно-кристалический аналог транзистора [13, 14]. Оценки показывают, что при существующем темпе развития первые фотонные микрочипы могут

появиться приблизительно через 10 лет. Рассматривая развитие электронных микрочипов - от момента создания первого процессора фирмой Intel в 1970 году до их повсеместного использования прошло 25-30 лет - можно предположить аналогичную тенденцию и для оптического компьютера.

Оценим предельные возможности использования технологий ФОИ для оптического компьютера. Время оптического переключения «свет-свет» на основе нелинейно-оптических эффектов ограничена временем возмущения электронных оболочек атомов, которое составляет 10-15 с, однако квантовые флуктуации уменьшают это время на порядок. Соответственно, максимальная тактовая частота оптического компьютера может составлять 0,1 ПГц (1014 Гц), что на 4 порядка выше существующих электронных аналогов. Однако для переключений с такой тактовой частотой необходимо иметь управляющий сигнал с такой же тактовой частотой, т. е. световой сигнал, модуляция в котором осуществляется на уровне одного колебания светового поля. Более реалистичным кажется использование терагерцового излучения (с частотой порядка 1 ТГц, субмиллиметровые длины волн) как модуляционного для светового излучения [15]. Соответственно, более реально определить предел быстродействия оптического компьютера тактовой частотой 1-10 ТГц.

В передовых технологических странах мира, начиная с 1996 г., наблюдается значительный рост интереса к ФОИ. Об этом свидетельствуют ежегодно проводимые с 1990 г. международные конференции, объединенные общим названием «Photonics»". Например, конференция "Photonics West - 2002" (Сан-Хосе, 19-25 января 2002 г., США) собрала около 15000 участников, несмотря на мировой кризис в области телекоммуникаций и падение экономических условий в мире (2000-2002 гг.). Помимо чисто научных журналов, посвященных проблемам ФОИ, выпускается несколько научно-коммерческих и популярных журналов: Photonics Spectra (c 1966 г. см. сайт www.photonics.com), Laser Focus World (c 1964 г. см. сайт www.laserfocusworld.com), WDM Solutions (c 1998 г. см. сайт www.wdm-solutions.com), Lightwave Europe (c 2002 г. см. сайт www.lightwave-europe.com). Следует отметить, что вложения в данную область исчисляются десятками миллиардов долларов США в год.

На сегодняшний день направление «Фотоника и оптоинформатика» признано во всем мире. Доход от продаж относящихся к нему устройств и систем, по оценкам экспертной фирмы Strategies Unlimited из США, составляет свыше 4 миллиардов долларов в год и в последние три года стабильно растет.

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Года

Рис. 4. Доходы предприятий, выпускающих компоненты и устройства фотоники и оптоинформатики

Прогноз научного и инновационного освоения и рыночного распространения фотоники и оптоинформатики в ведущих странах мира

I. Период до 2010 г.

По оптическим телекоммуникационным системам. Повсеместное распространение волоконных линий связи со скоростью 10 Гб/с, соединение в единую волоконную сеть ведущих стран мира со скоростью не менее 2,5 Гб/с. Внедрение полностью оптических систем мультиплексирования и демультиплексирования оптических сигналов с управляемым переключением между каналами. Разработка фотонно-кристаллических волокон с минимальными потерями в видимой области спектра. Внедрение систем интерактивного цифрового телевидения и видеотелефонии через Интернет. Разработка и внедрение линий волоконной связи со скоростью 1 Тб/с.

По лазерным системам. Полностью твердотельные системы с полупроводниковой накачкой достигнут непрерывной мощности 100-500 кВт при к.п.д. не менее 30%, что позволит их широко использовать в технологических процессах обработки материалов. Создание полностью твердотельных лазерных систем в сине-голубом и зеленом областях спектра с полупроводниковой накачкой. Широкое внедрение полупроводниковых лазеров сине-голубого диапазона спектра позволит создать и широко использовать перезаписываемые DVD-диски с объемом до 100 Гб. Создание эффективных нелинейно-оптических устройств позволит разработать и создать лазер перестраиваемого излучения от УФ до среднего ИК диапазона спектра, в том числе лазерных систем домашнего кинотеатра. Разработка и создание ренгеновских лазеров для систем литографии с элементом разрешения до 10 нм. Повсеместное использование фемтосекундных лазеров, разработка и создание лазеров аттосекундного диапазона длительностей.

По системам детектирования, отображения и обработки оптического излучения. Промышленный выпуск высокоэффективных неохлаждаемых приемников ИК диапазона спектра для систем оптической томографии и ночного видения. Создание CCD и CMOS матриц 10000x10000 элементов и широкое использование в фотокинотехнике, полная замена фотопленки. Дальнейшее совершенствование и микроминиатюризация спектральных приборов и создание на их основе малогабаритных приборов мониторинга окружающей среды (в том числе индивидуального пользования). Создание голографической перезаписываемой памяти с плотностью 1 Тб/см2.

По оптическим материалам. Разработка и создание широкой гаммы лазерных сред для полупроводниковой накачки, создание оптических материалов с высокой радиационной и тепловой стойкостью для систем космического базирования. Разработка и создание новых нелинейно-оптические материалов с высокими эффективностями преобразования, в том числе и на основе фотонно-кристаллических структур.

По оптоэлектронике. Создание интегрального оптического процессора и оптического компьютера с тактовой частотой 100 ГГц. Создание солнечных элементов с квантовой эффективностью 80% для космических электростанций.

II. Период до 2020 г.

По оптическим телекоммуникационным системам. Повсеместное распространение волоконных линий связи со скоростью 1Тб/с, соединение в единую глобальную волоконную сеть стран мира со скоростью не менее 100 Гб/с. Использование фотонно-кристаллических волокон с минимальными потерями в видимой области спектра, что позволит достичь скорости передачи информации до 1 Пб/c. Внедрение систем интерактивного цифрового объемного (голографического) телевидения и видеотелефонии через Интернет. Разработка и внедрение линий волоконной связи со скоростью 1 Пб/с.

По лазерным системам. Увеличение выходной мощности полностью твердотельных систем с полупроводниковой накачкой до 1МВт позволит их использовать для передачи солнечной энергии из космоса. Широкое использование ренгеновских лазеров

для систем литографии с элементом разрешения до 10 нм позволит создать фотонно-кристалические структуры для полностью оптического компьютера.

По системам детектирования, отображения и обработки оптического излучения. Дальнейшая микроминиатюризация систем, широкое встраивание в бытовую технику.

По оптическим материалам. Продолжение работ по разработке фотонно-кристаллических структур.

По оптоэлектронике. Разработка и создание макетов интегрального оптического процессора и оптического компьютера с тактовой частотой до 1 ТГц. II. Период до 2030 г.

По оптическим телекоммуникационным системам. Повсеместное распространение волоконных линий связи со скоростью 10 Тб/с, соединение в единую глобальную волоконную сеть стран мира со скоростью не менее 1 Тб/с.

По лазерным системам. Увеличение выходной мощности полностью твердотельных систем с полупроводниковой накачкой до 10 МВт позволит их реально использовать как оружие для «Звездных войн» и для предотвращения космических катаклизмов (уничтожение астероида, болида, падающего на Землю, и т.д.). Разработка и создание полупроводниковых лазеров УФ диапазона спектра позволит создать DVD-диски с объемом до 1 Тб.

По системам детектирования, отображения и обработки оптического излучения. Дальнейшая микроминиатюризация систем, широкое встраивание в бытовую технику.

По оптическим материалам. Продолжение работ по разработке фотонно-кристаллических структур.

По оптоэлектронике. Широкое использование интегрального оптического процессора и оптического компьютера с тактовой частотой до 1-10 ТГц.

Прогноз развития фотоники и оптоинформатики в России

Оптический комплекс Российской Федерации по многим направлениям научных разработок ФОИ находится на уровне промышленно развитых стран, а по некоторым направлениям, таким как оптоэлектроника, даже опережает их, о чем свидетельствует вручение Нобелевской премии академику РАН Ж.И. Алферову. Однако по уровню выпуска конкурентноспособных изделий ФОИ Россия значительно отстает от передовых стран, и за последние годы общая ситуация значительно ухудшилась. В связи со снижением платежеспособного спроса на продукцию оптического комплекса произошли резкий спад производства и отток высококвалифицированных кадров. На настоящее время в России практически отсутствует база изготовления оптических волокон с требуемыми характеристиками для волоконных линий связи большой плотности, не ведутся разработки оптических элементов следующего поколения волоконно-оптических линий связи (полностью оптических усилителей, устройств спектрального уплотнения и т. д.). Практически отсутствуют разработки в направлении оптического компьютера и его составных частей. В области лазерной техники существует значительное отставание по материальной базе.

До 2010 г. в России будет формироваться база ФОИ, преодолевая отставание от передовых стран. Основной упор необходимо сделать на подготовку квалифицированных кадров - научных работников, инженеров. Следует отметить, что высокотехнологичные компании, как правило, организуются из лиц, имеющих степень PhD (наш аналог кандидата наук). Таким образом, подготавливая высококвалифицированные кадры, можно преодолеть отставание.

До 2020 г. необходимо минимально сократить разрыв, а в некоторых областях выйти вперед. Прежде всего необходимы разработки полностью оптического интегрального процессора, основанного на новых принципах.

К 2030 г., при должном финансировании, Россия должна выйти на лидирующие позиции в мире в области ФОИ.

Объем инвестиций

В настоящее время наибольшие вложения идут в сферу производства лазерной техники. Мировой лазерный рынок в 2002 г., по прогнозам, должен составить 6,2 млрд. долларов США, что на 10% выше показателей 2001 г. [16]. Несмотря на падение рынка на 36% в 2001 г. по сравнению с 2000 г., средний рост лазерного рынка, начиная с 1996 г., составляет 16,9% [17], что позволяет надеяться на рост рынка до 10 млрд. долларов США к 2005 г. Большая часть лазерного рынка относится к сфере оптических телекоммуникационных систем - 47%; сфера лазерных систем для обработки материалов составляет 26%; за ними следуют системы оптического хранения информации (системы CD-ROM, CD-RW, DVD) - 14%; системы медицинских лазеров - 8%; лазеры для научных исследований - 1,5%; остальные - 3,5% [16, 17].

Несмотря на падение телекоммуникационного рынка в 2001 г., продолжается рост рынка оптических компонент для систем телекоммуникаций. Так, если общие инвестиции в телесоммуникационные системы стремительно упали с 134 млрд. (2000 г.) до 29 млрд. (2001 г.) долларов США, то инвестиции в оптические компоненты упали только с 1,8 млрд. (2000 г.) до 1,3 млрд. (2001 г.) долларов США [18]. Положительным моментом является то, что около 3,7 млрд. долларов США были вложены в производство оптических компонент в течение 1999-2001 г. г. [18]. В 2002 г. ожидается увеличение инвестиций в оптические компоненты телекоммуникационных систем: по оптимистическим прогнозам 30%, по пессимистическим 10% [18]. Если ориентироваться на среднюю цифру роста рынка лазеров для телекоммуникационных систем в 2002 г. (16% [17]), то можно ожидать увеличения инвестиций в оптические компоненты до 2 млрд. долларов США к 2005 г.

Следует отметить, что такая фирма, как Intel, обратила внимание на разработку оптических телекоммуникационных систем, и в 2001 г. 1 млрд. долларов был затрачен на разработку новых оптоэлектронных интегральных схем и изделий [19]. Доход от продаж оптических интегральных схем в 2005 г., по прогнозам, должен достичь 3 млрд. долларов США [19].

В России основной объем инвестиций ФОИ идет посредством реализации Федеральной программы «Национальная технологическая база», рассчитанной на 2002-2006 гг. В программе существуют два раздела, посвященные ФОИ - раздел «Технологии коммуникаций» (общий объем НИОКР 1034,6 млн. руб.) и раздел «Оптоэлек-тронные, лазерные и инфракрасные технологии» (объем НИОКР 503 млн. руб, капитальные вложения 344 млн. руб.). Существуют предложения по увеличению вдвое финансирования по разделу «Оптоэлектронные, лазерные и инфракрасные технологии», однако они будут реализованы в 2003 г.

Существуют также отдельные программы, связанные с ФОИ, Российских агентств по обычным вооружениям, по системам управления, авиационно-космического агентства, однако общее финансирование на порядок меньше, чем программа «Национальная технологическая база». Таким образом, общее финансирование ФОИ в России можно определить суммой приблизительно 2-2,5 млрд. руб. на 2002-2006 гг., или 400500 млн. руб в год. Такие цифры, конечно, явно недостаточны для развития ФОИ.

Подготовка кадров по направлению «Фотоника и оптоинформатика»

Образовательные программы и учебные курсы университетов должны поддерживать ключевые перспективные направления науки, техники и технологии. Для УНПЦ «ОТИС» таким направлением должны стать фотоника и оптоинформатика.

Для развития направления науки, техники и технологий «Фотоника и оптоинформатика» нужны высококвалифицированные специалисты, которые умеют решать задачи создания полифункциональных оптических материалов и систем, миниатюризации и интеграции оптических элементов и устройств, разработки полностью оптических сверхбыстродействующих устройств передачи, обработки и записи информации, оптических технологий искусственного интеллекта и так далее.

Десятки ведущих университетов мира осуществляют подготовку по сходным направлениям (Photonics, Photonics Networks и др.), выпускники которых востребованы компаниями, выпускающими высокотехнологическую продукцию (Coherent, Schott, Lucent Technology и др.) Подготовка высококвалифицированных кадров по данному направлению соответствует долгосрочным планам развития России и отвечает тенденциям Болон-ского процесса по сближению образовательных систем разных стран.

Экспертная оценка Межведомственного Совета по развитию оптического приборостроения России, в который входят руководители крупнейших предприятий ряда министерств, а также представители Академии наук, показывает, что востребованность бакалавров и магистров в области фотоники и оптоинформатики на сегодня превышает 400 человек в год, а к 2010 году будет составлять 2000 человек.

Однако к началу настоящего проекта бакалавров и магистров по «Фотонике и опто-информатике» в рамках самостоятельного образовательного направления в России не готовили. Возникал естественный вопрос: можно ли было организовать подготовку специалистов по «Фотонике и оптоинформатике» в рамках близких направлений? Анализ ГОСов России показал, что такая подготовка в их рамках не представилась возможной.

Значимым заделом по данному проекту является открытие в 2004 году нового образовательного направления подготовки бакалавров и магистров, поддерживающего стратегически важную для России область науки, техники и технологий - «Фотоника и оптоин-форматика». Согласно подготовленному участниками проекта образовательному стандарту, бакалавры и магистры должны получать глубокие знания и практические навыки в области оптической физики, теории информации и кодирования, архитектуры вычислительных систем, оптического материаловедения, оптической информатики, систем и технологий фотоники и так далее.

План мероприятий Программы "Фотоника и оптоинформатика»

Содержание проблемы и обоснование необходимости ее решения программными методами. Межотраслевая программа «Фотоника и оптоинформатика» на 2004-2007 годы (далее именуется - Программа) разработана в соответствии с совместным приказом Министерства промышленности, науки и технологий Российской Федерации, Министерства образования Российской Федерации и Российского агентства по обычным вооружениям.

Традиционно вопросами развития фотоники и оптоинформатики занимается оптический комплекс Российской Федерации, который по многим направлениям научных разработок и качества выпускаемых приборов (например, космическая оптика) находится на уровне промышленно развитых стран. Однако за последние годы общая ситуация в оптическом комплексе значительно ухудшилась. В связи со снижением платежеспособного спроса на продукцию комплекса произошли резкий спад производства и отток высококвалифицированных кадров. Особую тревогу вызывает резкое сокращение научно-

исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию оптической продукции нового поколения, разрыв в цепи «фундаментальные исследования - опытно-конструкторские работы - производство - рынок». Усилия предприятий отрасли, предпринимаемые для преодоления сложившейся острокритической ситуации, оказываются недостаточными. Настоящая Программа предусматривает объединение усилий различных ведомств по сохранению потенциала оптического комплекса, его структурному преобразованию и созданию предпосылок развития в приоритетных направлениях науки, технологий и техники Российской Федерации.

Наряду с США, Германией, Францией, Японией, Россия обладает уникальным оптическим комплексом, полностью реализующим цикл создания оптических приборов и систем - от фундаментальных и поисковых работ до производства оптических материалов и серийной продукции. В нашей стране накоплен потенциал, который позволяет поддерживать мировой уровень технологии оптических материалов и покрытий, спектроскопии, дифракционной оптики, проектирования оптических систем, лазеров, голографии, квантовой оптики, приборов высокоточного наведения, прицеливания и обнаружения, оптико-электронного приборостроения аэрокосмического назначения, оптического станкостроения.

В состав оптического комплекса России входят научные организации и промышленные предприятия Министерства промышленности, Министерства образования и науки Российской Федерации и Российского агентства по обычным вооружения, научно-исследовательские организации Российской Академии наук, а также ряд предприятий Российского космического агентства и других ведомств.

Программа разработана с учетом и на основе одобренных Правительством Российской Федерации приоритетов и критериев формирования межотраслевых программ, предлагаемых к финансированию за счет средств федерального бюджета, региональных и собственных средств организаций.

Программа учитывает особенности современной международной и внутренней ситуации и исходит из необходимости не допустить отставания от мирового уровня по приоритетным направлениям развития науки и техники, критическим технологиям федерального уровня и в области важнейших видов наукоемкой продукции.

Программа направлена на решение следующих основных задач:

1) создание широкой номенклатуры конкурентоспособных оптических приборов нового поколения общепромышленного, научного и медицинского назначения на базе использования достижений фундаментальных, поисковых и прикладных исследований, научно-технологического задела;

2) разработка технологий подготовки и повышение профессионального уровня кадров для оптического комплекса;

3) активизация процессов коммерческого использования оптических и оптоинформаци-онных технологий.

Программа будет реализовываться на основе следующих принципов:

- комплексности и инновационности разработок и создания нового поколения изделий фотоники и оптоинформатики;

- сосредоточения основных усилий на создание конкурентноспособной на мировом рынке оптической продукции;

- непрерывности процесса от фундаментальных исследований и разработки технологий до опытно-конструкторской разработки промышленных технологий, создания на их основе образцов наукоемкой оптической продукции нового поколения и выхода на рынок высокотехнологичных изделий;

- гибкости выбора конкретных проектов, реализуемых в рамках Программы, возможности маневра отраслевыми, региональными и собственными бюджетными средствами органи-

заций-участников и их концентрации на приоритетных направлениях для обеспечения наибольшей эффективности Программы;

- обеспечении эффективного управления реализацией Программы и контроля за целевым использованием выделенных средств;

- конкурсного отбора проектов для реализации в рамках Программы с целью обеспечения наибольшей ее эффективности;

- создания условий для продуктивного сотрудничества государства и частного бизнеса, основанных на сочетании экономических интересов и соблюдении взаимных обязательств.

Цель, задачи и сроки выполнения Программы. Целью данной Программы является создание информационно-телекоммуникационных технологий нового поколения, основанных на оптических принципах, обеспечение потребностей реальных секторов экономики страны, наращивание экспорта и увеличение импортозамещения в области систем и устройств фотоники и оптоинформатики на основе развития научно-технического и производственного потенциала оптического комплекса.

Для реализации указанной цели требуется выполнение ряда задач, включающих создание широкой номенклатуры конкурентоспособных устройств, систем и технологий фотоники и оптоинформатики различного назначения на базе использования достижений фундаментальных, поисковых и прикладных исследований, научно-технологического задела; подготовку и повышение профессионального уровня специалистов в области фотоники и оптоинформатики.

Достижение цели Программы осуществляется путем скоординированного выполнения комплекса взаимоувязанных программных мероприятий, ни одно из которых не может быть успешно выполнено автономно, вне связи и без опоры на достижения, получаемые в процессе реализации других мероприятий. В результате общий эффект от реализации Программы существенно превосходит сумму результатов выполнения ее отдельных мероприятий. Каждое программное мероприятие представляет собой комплекс научно-исследовательских, опытно-конструкторских и других работ, требующих значительных ресурсных и временных затрат, и не может быть выполнено в результате разовых или краткосрочных действий. Из числа первоочередных программных мероприятий в оптическом комплексе должны быть выбраны те, которые могут обеспечить быстрейшую отдачу вложенных средств.

В Программе предусмотрена система количественных показателей, позволяющих оценить степень соответствия результатов реализации отдельных мероприятий поставленным целям и задачам.

Срок реализации Программы: 2004-2007 г. г.

Система программных мероприятий. Программные мероприятия включают в себя проведение научно-исследовательских работ по созданию новых методов и технологий и опытно-конструкторских работ по созданию новых устройств и систем фотоники и опто-информатики, в том числе:

- создание материалов, элементной и приборной базы фотоники и оптоинформатики;

- разработка оптических систем и технологий передачи, обработки, анализа и хранения информации, систем искусственного интеллекта;

- разработка оптических приборов и систем диагностики в медицине и экологии, контроля безопасности атомной энергетики, качества сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов, космической разведки, борьбы с терроризмом и др.

- подготовка молодых специалистов и повышение профессионального уровня кадров, работающих в области фотоники и оптоинформатики.

Реализация основных мероприятий программы осуществляется в рамках следующих подпрограмм:

- новые принципы фотоники и оптоинформатики;

- оптические методы и системы передачи информации;

- оптические методы и системы обработки и хранения информации;

- методы и системы управления излучением в фотонике и оптоинформатике;

- материалы для фотоники и оптоинформатики;

- методы и системы фотоники и оптоинформатики для борьбы с терроризмом;

- методы и приборы для измерений и диагностики;

- фотоника и оптоинформатика в образовании.

Подпрограмма «Новые принципы фотоники и оптоинформатики». Основные мероприятия этой подпрограммы состоят в проведении фундаментальных поисковых работ по разработке новых принципов и концепций создания нового поколения оптических информационно-телекоммуникационных систем, в том числе при использовании:

- лазерных импульсов фемто- и субфемтосекундной длительности;

- оптических методов квантовой обработки информации;

- фотонно-кристаллических структур;

- голографических технологий систем искусственного интеллекта.

Результатами выполнения данной подпрограммы будет:

- разработка новых методов сверхбыстрой передачи и обработки информации с использованием световых импульсов с малым числом колебаний фемто- и субфемтосекундного диапазона длительностей;

- разработка и экспериментальная реализация оптических методов квантовой обработки информации;

- разработка и создание голографических методов реализации основных принципов информатики мозга;

- разработка новых методов информационной голографии на базе широкодиапазонных перестраиваемых по частоте фемтосекундных источников света;

- создание новой элементной базы для У-разветвителей, оптических ключей, мультиплексоров и демультиплексоров на основе одно- и двумерных фотонных кристаллов;

- разработка методов использования системы двумерный фотонный кристалл / металлическая пленка с регулярным рельефом в качестве сверхчувствительного детектора одиночных молекул и квантовых точек.

Подпрограмма «Оптические методы и системы передачи информации». Основные мероприятия этой подпрограммы состоят в разработке и создании устройств для сверхбыстрой передачи информации в оптическом диапазоне по волоконно-оптическим линиям и в свободном пространстве. В результате выполнения подпрограммы будут разработаны:

- методы генерации спектрального суперконтинуума с заданными параметрами и способы его модуляции, которые обеспечат скорость передачи информации по волоконно-оптическим линиям связи до 1 Тб/с;

- двухмерные фотонные структуры (микроструктурированные волокна) для систем сверхскоростной передачи информации;

- экспериментальный комплекс для одновременного измерения хроматической дисперсии, поляризационной модовой дисперсии и хроматической дисперсии второго порядка;

- экспериментальные образцы многоканальных мультиплексоров и демультиплексоров для высокоскоростных волоконно-оптических линий связи, а также технология их производства;

- методы и устройства оптической передачи информации в УФ диапазоне спектра на расстояния от единиц см до 10 км с пропускной способностью до 10 Гбит/сек.

Подпрограмма «Оптические методы и системы обработки и хранения информации». В данной подпрограмме предлагается выполнить работы, направленные на соз-

дание элементной базы оптических компьютеров, систем хранения информации на основе оптических и квантовых методов, в том числе такие, как:

- разработка математической модели лингвистического нейропроцессора на базе Фурье-оптики и моделей самоорганизации на основе конкуренции в нейронных структурах;

- разработка нелинейно-оптических методов обработки информации на основе диагностики состояния поляризации света в веществе, использования явления комбинационного эха, порождаемого предельно короткими импульсами, диссипативных оптических соли-тонов;

- разработка методов оптического когерентного контроля квантовых состояний в «нульмерных» полупроводниковых наноструктурах (квантовых точках) для систем квантовой информатике и криптографии;

- разработка физических принципов квантовооптической памяти;

- разработка протокола квантовой криптографии на основе кутритов;

- разработка методов резонансной оптической обработки информации в технике фотонного эха;

- разработка полупроводникового лазера фиолетового диапазона спектра, на базе нитридов металлов III группы для оптических устройств обработки и хранения информации в DVD формате.

Подпрограмма « Методы и системы управления излучением в фотонике и опто-информатике». Мероприятия подпрограммы направлены на создание новой элементной базы, приборов, систем и технологий управления когерентным излучением. В результате выполнения подпрограммы будут разработаны и изготовлены:

- светодиоды, оптические усилители и лазеры для ближней ИК области, включая 1,54 мкм, на основе кремния, легированного редкоземельными элементами;

- новые когерентные и некогерентные источники излучения в вакуумной ультрафиолетовой области спектра, использующих в качестве рабочей среды излучение гетероядерных димеров тяжелых инертных газов;

- преобразователи частоты лазерного излучения на основе новых принципов ВКР генерации в высокодобротных резонаторах и с использованием фазового квазисинхронизма;

- селекторы и узкополосные фильтры на основе объемных и динамических голограмм;

- жидкокристаллические и светоуправляемые модуляторы света;

- нелинейные абсорберы и частотные преобразователи излучения;

- голограммные поляризационно-независимые дифракционные решетки для ближней ИК-области спектра;

- устройства пассивной синхронизации мод лазерного излучения на основе современных низкоразмерных гетероструктур;

- широкополосные оптические модуляторы лазерного излучения на эффекте нарушенного полного внутреннего отражения;

- устройства на основе использования плазменного резонанса в поверхностных кластерных наноструктурах и изменении оптическим методом размеров кластерных структур для управления спектральными характеристиками;

- спектрометр с многоэлементной регистрацией и оптоволоконным входом;

- радиационно-стойкие детекторы ультрафиолетового излучения на основе поли- и монокристаллических алмазных пленок;

- тонкопленочные приемники излучения ИК и субмиллиметрового диапазонов спектра на основе жидких кристаллов.

Подпрограмма «Материалы для фотоники и оптоинформатики». В ходе выполнения подпрограммы предполагается разработать и создать новые перспективные оптические материалы для интегрально-оптических устройств систем телекоммуникаций, в том числе:

- полифункциональные лазерные фоторефрактивные стекла для волноводных оптических усилителей света и микролазеров;

- стеклокристаллические материалы, легированных ионами переходных металлов, для высокоэффективных пассивных лазерных затворов;

- магнитооптические стекла и оптическое волокно на их основе с постоянной Верде, на 10-15 % превышающей нынешний мировой уровень, для оптических изоляторов Фарадея;

- светочувствительные халькогенидные стекла для объемных голограммных оптических элементов;

- многослойные микрорезонаторные гетероструктуры для матричных оптоэлектронных устройств.

Подпрограмма «Методы и системы фотоники и оптоинформатики для борьбы с терроризмом». Основные мероприятия по подпрограмме заключаются в разработке оптических приборов и устройств для борьбы с терроризмом, а также для целей радиационной безопасности и решения задач разведки, в том числе:

- разработка оптического комплекса, способного детектировать пары тринитротолуола с концентрацией меньше чем 8 «ррЬ» на расстоянии до 10 м;

- создание многоспектрального авиационного сканирующего радиометра нового поколения;

- разработка и создание волоконно-оптических систем мониторинга ядерных объектов;

- создание оптических схем и конструкций космических телескопов дифракционного качества разрешения, спектральной аппаратуры и систем лазерной локации для разведки и целеуказания, работающих в УФ, видимой и ИК областях спектра;

- разработка устройств для измерения неровностей слепка пули и края плоского объекта с обработкой результатов измерения на ЭВМ.

Подпрограмма «Методы и приборы для измерений и диагностики». Основные мероприятия по подпрограмме заключаются в разработке оптических приборов нового поколения для решения широкого спектра задач промышленного и научного характера в базовых отраслях - металлургии, нефтехимии, машиностроении, лесопромышленном и аграрном комплексах - при осуществлении экспрессного и лабораторного технологического контроля, а также в обеспечении контроля за окружающей средой в режиме мониторинга для определения загрязняющих веществ в атмосфере, воде и почве, в том числе в создании нового поколения высокоэффективных спектрофотометров для ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областей спектра с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Основные ожидаемые результаты по подпрограмме:

- создание поляриметрической аппаратуры для неразрушающего контроля параметров полупроводниковых материалов и изделий;

- разработка технологий и установок на основе методов ближнепольной оптики для тестирования элементов интегральной оптики;

- разработка и изготовление экспериментального образца мобильной оптико-электронной интерферометрической системы для восстановления топографии поверхностей различных сложных объектов;

- разработка новых методов и аппаратуры оптической томографии микронного разрешения;

- разработка унифицированного комплекса отечественных автоматических анализаторов ДНК;

- создание новой элементной базы малогабаритных спектрометров комбинационного рассеяния света;

- разработка комплекса аппаратуры контроля параметров поверхностной и объемной однородности материалов, заготовок, покрытий и изделий, в том числе сложной формы, на основе метода зонального спектрофотометрирования;

- создание лабораторного макета комплекса аппаратуры, позволяющей проводить анализ широкого класса жидких и газообразных проб с пределами обнаружения на уровне единиц «процент/миллиард»;

- разработка и создание экспериментального образца газоанализатора для определения предельно низких уровней содержания молекулярных газов в смесях;

- разработка и изготовление экспериментального образца цифрового портативного спек-троколориметра;

- разработка сверхвысокочувствительных люминесцентных методов и аппаратуры определения загрязнения токсичными элементами питьевой воды, воздуха и пищевых продуктов;

- разработка новых неинвазивных оптических методов и средств медицинской диагностики для решения проблем систем жизнеобеспечения и защиты человека;

- изготовление опытного образца лазерного стереоинтровизора;

- создание образцов нового поколения офтальмологических асферических объективов;

- создание эффективного рельефного оптоэлектронного модулятора, преобразователя оптического изображения в поверхностную структуру;

- разработка интерферометров для контроля формы плоских и сферических оптических поверхностей диаметров от 3 мм до 30 мм с погрешностью 0,005 мкм;

- разработка и внедрение в производство ТУ на пленкообразующие материалы для оптических покрытий; разработка нестандартных средств контроля и аттестации;

- создание единой информационной базы данных по оптическим постоянным широкого класса материалов и веществ.

Подпрограмма «Фотоника и оптоинформатика в образовании». Основная цель мероприятий подпрограммы - создание условий формирования квалифицированных кадров для оптической науки и промышленности. Мероприятия по подпрограмме будут направлены на:

- создание новых и модернизацию существующих учебно-исследовательских оптических лабораторий;

- создание методов и средств дистанционного обучения, электронных тестов и учебников, виртуальной лаборатории, образовательных сайтов;

- разработку концепции объединения академической, вузовской и отраслевой науки в целях формирования кадров высшей квалификации для оптической науки и промышленности.

Ресурсное обеспечение Программы

Ресурсное обеспечение Программы предусматривает смешанную систему инвестирования с привлечением:

- средств Федерального бюджета;

- внебюджетных средств, формируемых за счет собственных сред организаций и предприятий-исполнителей Программы, с возможным привлечением отечественных и иностранных инвесторов (банков, фондов, коммерческих структур).

Финансирование по программе намечается осуществлять с привлечением дополнительных внебюджетных источников, что может быть осуществлено за счет создания необходимых условий и предпосылок для повышения заинтересованности инвесторов и самих предприятий в создании конкурентоспособной продукции.

Объем финансирования научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по всем направлениям Программы за счет внебюджетных средств составит одну четвертую часть от общей стоимости работ и будет уточняться по результатам проведения конкурсного отбора исполнителей мероприятий Программы.

Распределение ассигнований по направлениям Программы будет уточняться в установленном порядке в ходе выполнения программных мероприятий и с учетом актуальности проектов для обеспечения национальных интересов государства. Финансирование работ (проектов) по Программе будет осуществляться на конкурсной основе.

Оценка эффективности реализации Программы

Успешное выполнение Программы позволит:

- разработать и создать образцы высокотехнологичной, наукоемкой оптической продукции мирового уровня, обеспечивающей отечественными разработками потребности основных секторов экономики (перерабатывающую промышленность; оборонную промышленность; сферу медицинского обеспечения; системы экологического мониторинга; системы управления, связи и телекоммуникации);

- сформировать научные и технологические основы для повышения экспортных возможностей и конкурентоспособности выпускаемой продукции, закрепления традиционных и освоения новых сегментов мирового рынка оптических изделий и приборов;

- сохранить и создать новые рабочие места на отечественных предприятиях оптической промышленности;

- сохранить существующие оптические научные школы, обеспечить преемственность поколений и подготовки высококвалифицированных кадров для оптической промышленности, преодолеть наметившееся опасное для безопасности страны отставание от мирового уровня по приоритетным направлениям науки и критическим технологическим направлениям.

Литература к Приложению

1. Стратегические приоритеты инновационно-технологического развития России. / Под ред. Ю.В. Яковца. М.: МФК, 2002. 179 с.

2. Фотоника. / Под ред. М. Балкански, П. Лалемана. М.: Мир, 1978. 416 с.

3. Gnauck A. All-Raman-amplified spans transmit at 10 petabit-km/s. // Laser Focus World. 2002. V.38. №5. P.11.

4. Mabon M. Soliton solution for longest overland, repeaterless link. // Lightwave Europe. 2002. V.1. №3. P.30-31.

5. Research network goes live. // Lightwave Europe. 2002. V.1 №5. P. 33. (www.dante.net).

6. Moore G.E. Progress in digital integrated electronics. // IEEE IEDM Tech. Dig. 1975. P. 1113.

7. Meindl J.D. Low power microelectronics: retrospect and prospect. // Proc. IEEE. 1995. V. 83. P. 619-635.

8. McAulay A.D. Optical Computer Architectures: the Application of Optical Concepts to Next Generation Computers, John Wiley & Sons, New York, NY (1991).

9. Arrathoon R. ed. Optical Computing: Digital and Symbolic, Marcel Dekker, New York, NY (1989).

10. Feitelson D. G., Optical Computing: A Survey for Computer Scientists, MIT Press, Cambridge, MA (1988).

11. Guilfoyle P.S., McCallum D.S. High-speed low-energy digital optical processors. // Optical Engineering. 1996. V. 35. P. A3-A9.

12. Yablonovitch E., Inhibited spontaneous emission in solid-state physics and electronics. //Phys. Rev. Lett. 1987. V. 58. P. 2059-2061.

13. Photonic & Sonic Band-Gap Bibliography. http://home.earthlink.net/~jpdowling/pbgbib.html#Y.

14. Sajeev J., Marian Florescu. Photonic bandgap materials: towards an all-optical microtransistor. // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2001. V. 3. P. S103-S120.

15. Беспалов В.Г., Васильев В.Н.. Информационные технологии, оптический компьютер и фотонные кристаллы. / В кн.: Проблемы когерентной и нелинейной оптики, СПб, 2000. С. 88-110.

16. Беспалов В.Г., Крылов В.Н., Путилин С.Э., Стаселько Д.И. Генерация излучения в дальнем ИК диапазоне спектра при фемтосекундном оптическом возбуждении полупроводника InAs в магнитном поле. // Опт. и спектр. 2002. Т 92. № 5. С.409-416.

17. Kincade K., Anderson S.G. Review and forecast of the laser markets. Part I: Nondiode lasers. // Laser Focus World. 2002. V.38. №1. P.81-105.

18. Kincade K., Anderson S.G. Review and forecast of the laser markets. Part II: Diode lasers. // Laser Focus World. 2002. V.38. №2. P.61-81.

19. Nighan B., Chang M. Rebooting: The next opportunities in photonics. // Laser Focus World. 2002. V.38. № 3. P.S9-S11.

20. Bechtel G. Optical IC market speeds up. // WDM Solutions. 2001.V.3. № 7. P. 29.