Помоги проекту - поделись книгой:
Свободный рынок акций традиционно является одним из главных источников финансирования для быстро развивающихся фирм, нуждающихся в дополнительных капиталовложениях. Периодически на рынке акций появляются новые компании, связанные с новыми технологиями и моделями корпоративного роста. В результате предлагаемых ими проектов возникают мощные финансовые потоки и происходят биржевые спекуляции, а затем появляются новые технологии или производства. Множество примеров такого рода дает развитие биотехнологии за последние 20 лет, а бурное развитие Интернета в конце 1990-х годов вообще не имеет прецедентов в истории биржи с точки зрения немыслимых ожиданий и поразительных спекуляций. В качестве последнего примера резкого всплеска биржевой активности в связи с техническими разработками можно упомянуть бум 2000–2001 годов, относящийся к организации производств различных топливных элементов.
Успех продаж акций новой компании (первое предложение, как говорят биржевики) на рынке во многом зависит не только от самого бизнеса, но и от предыдущих примеров удачного развития похожих проектов. Например, стремительный рост биотехнологий связан с тем, что крупные фармацевтические фирмы, вкладывавшие деньги в их развитие, получая прибыль, «входили во вкус» и легко соглашались финансировать новые проекты в успешно развивающейся отрасли. С другой стороны, многие разработчики программного обеспечения смогли добиться больших успехов, не прибегая к крупным заимствованиям.
Нанотехнология сейчас выступает главным «хитом» сезона на Уоллстрит, однако дальнейший поток инвестиций будет, естественно, зависеть от того, насколько быстро появятся на рынке новые продукты. В некоторых отраслях достигнут значительный успех, то есть нанопродукты уже заняли некоторую часть солидного рынка и маленькие фирмы уступили место крупным производителям (сказанное относится, например, к плазменным телевизионным экранам, нанодобавкам в косметические товары и т. п.). Небольшое число малых компаний рискует организовывать коммерческое производство нанотоваров в краткосрочный период, но большинство фирм предпочитает дождаться смены общей парадигмы развития технологий. Коммерциализация всегда является опасным и рискованным бизнесом, так как новые товары подразумевают «совместимость» наноустройств с макроокружением, организацию крупномасштабного производства и (с учетом заботы американцев о своем здоровье!) получение разрешений соответствующих федеральных агентств.
Инвесторы с Уолл-стрит почти всегда предпочитают простую модель развития бизнеса, основанную на быстром наращивании узкого сектора технологий и производства небольшой группы продуктов, поскольку такая схема обещает принести дивиденды вкладчикам в самые короткие сроки. Однако нынешняя стадия развития нанотехнологий имеет свои особенности, препятствующие развитию по указанной схеме. Дело в том, что сейчас права на интеллектуальную собственность инновационных компаний основываются главным образом на патентах общего действия (зачастую полученных в лабораториях высших учебных заведений). Оформленные таким образом права на интеллектуальную собственность могут быть во многих случаях оспорены при появлении новых продуктов на рынке или в других вариантах использования, поэтому некоторые фирмы даже «накапливают» в своих портфелях такие патенты, надеясь заработать позднее на ранней стадии их коммерциализации. Разумеется, такое положение не устраивает обычных инвесторов и акционеров. С другой стороны, стоит отметить, что указанные тонкости имеют смысл не только с точки зрения научной ценности, но и несколько снижают риски, связанные с возможностью последующих судебных разбирательств по поводу патентов. Вообще говоря, ситуация с патентованием в области нанотехнологий сейчас напоминает дни золотой лихорадки на Клондайке, когда золотоискатели пытались «забить» большее число участков и предъявляли друг другу иногда нелепые требования.
Нанотехнология в некоторых отношениях значительно отличается от других «волн» технологического прогресса. Прежде всего, нанотехнология связана с очень существенной сменой парадигм развития, поэтому она создает не только новые товары, но и новые потребности или рынки, одновременно обещая существенно сократить стоимость товаров и повысить их качество. Многие запатентованные идеи нанотехнологии могут иметь множество приложений, что, естественно, создает сложности для инвесторов. Скорее всего, через какое-то время инвесторы и юристы смогут разобраться с проблемой «многозначности» достижений нанонауки и выработают некую новую модель развития, разделив права интеллектуальной собственности в этой области на «ядро» идеи и возможные приложения, позволяющие создавать новые продукты. В любом случае практика приведет к выработке какой-то модели бизнеса на бирже, соответствующей особенностям нанотехнологических инноваций и желаниям инвесторов расширить рамки возможного применения и коммерциализации.
В настоящее время биржа «гудит» от разговоров о нанотехнологиях, а ведущие фирмы Уолл-стрит уже вкладывают реальные деньги в научные разработки, результатом чего может стать успешное и широкое внедрение продуктов и процессов нанонауки в общественную жизнь и экономику. Следует отметить, что спекулятивный бум и биржевые махинации 2000 года фирм, связанных с развитием Интернета, заставили широкие круги акционеров с некоторой осторожностью относиться к научно-техническим проектам. Многие инвесторы после печальных событий предпочитают иметь дело с крупными компаниями, имеющими надежные и обширные рынки сбыта. Поэтому на рынке частных акционерных компаний нанотехнологические инновационные фирмы фигурируют редко, однако ситуация вполне может измениться после нескольких удачных примеров коммерциализации, демонстрирующих разумность капиталовложений в новую отрасль. В ближайшие несколько лет можно ожидать постепенного возрастания объема акций, выпускаемых нанотехнологическими фирмами для продажи частным лицам, что может, в случае успеха начинания, позднее стать обычной практикой.Глава 6 Государственная политика США в области нанонауки и нанотехнологии
Джеффри М. Холдридж
Одним из основных принципов государственного устройства в США и частного предпринимательства, позволившим стать одной из богатейших стран в мире, является то, что центральное правительство занимается только проблемами, имеющими общенациональное значение, то есть теми, которые по разным причинам не могут быть решены отдельными гражданами, частным бизнесом, правительствами штатов и местными органами самоуправления. Исходя из этого одной из задач федерального правительства отцы-основатели США в конституции объявили необходимость «… способствовать прогрессу науки и полезных искусств» [25] . Ранее считалось, что эта обязанность правительства сводится только к защите интеллектуальной собственности граждан, и именно это положение конституции стало основой создания Ведомства по патентам и торговым знакам США (Patent and Trademark Office, USPTO).
Однако по мере развития науки и технологии выявилось, что они играют значительно более серьезную роль в обеспечении благосостояния нации, вследствие чего правительство США взяло на себя многие дополнительные обязательства по этой статье конституции. Эти обязательства включают сейчас финансирование множества проектов, связанных с научными исследованиями, создание необходимой инфраструктуры научнотехнических работ, а также обеспечение максимально эффективных условий превращения «науки» в «полезные искусства», чтобы граждане страны могли использовать их в частном бизнесе. В этой главе автор постарается описать и объяснить ту непростую (а иногда и уникальную) роль, которую федеральное правительство США вот уже несколько лет играет в очень сложном процессе развития науки и технологии, связанном с изучением и использованием свойств вещества в нанометрическом масштабе. Вообще говоря, правительства других стран тоже будут вынуждены играть какую-то роль в развитии описываемых процессов.
Основная роль федерального правительства в развития нанонауки и нанотехнологий сводится к поддержке НИОКР (научно-исследовательских и конструкторских разработок), особенно в области фундаментальных долгосрочных исследований и тех приложений, которые они могут иметь для прикладных разработок, связанных со специфическими национальными приоритетами (например, с вопросами национальной обороны). Другая, возможно, столь же важная роль правительства заключается в организации национальной системы требуемого образования, включающей профессионально-техническую подготовку, а также формирование поддерживающей инфраструктуры и лабораторно-инструментальной базы обеспечения нанотехнологических исследований. Правительство также должно играть ключевую роль в организации системы передачи новых технологий (развивать которые пока способны главным образом лаборатории в высших учебных заведениях и национальные лаборатории самого правительства) в частный сектор экономики. Пользуясь переданной информацией, промышленность и экономика должны внедрять новые технологии, то есть коммерциализировать их и предоставлять населению страны непосредственные преимущества от их использования (включая новые продукты и услуги, новые рабочие места и поддержку постоянного экономического роста).
Кроме того, правительство должно нести ответственность за развитие столь важной области новых технологий с учетом не только их потенциально положительного влияния, но и опасностей, которые всегда сопровождают технические новинки. Это означает организацию службы контроля состояния окружающей среды и здоровья населения при развитии новых отраслей промышленности и появлении новых товаров.
Наконец, следует выделить еще одну специфическую для нанотехнологий проблему, решение которой тоже должны взять на себя федеральные организации. Дело в том, что нанотехнология создает уникальную ситуацию в истории человечества, когда неожиданно стали сближаться и даже «сливаться» в единое целое научные дисциплины, которые всегда были далеки друг от друга. В качестве яркого примера можно привести биологию и физику, объединение которых ставит перед наукой и образовательной системой страны новые и очень важные задачи. Необходимо разработать и внедрить новые программы обучения, позволяющие легче преодолевать междисциплинарные границы, а также облегчить контакты между исследователями, привыкшими к работе в замкнутых профессиональных сообществах. Можно выделить три основных направления деятельности, в которых правительство может существенно влиять на образовательные и научные процессы, связанные с междисциплинарным характером нанотехнологий: (1) всемерная поддержка развития методов и инструментальных средств работы и визуализации результатов в области нанонауки; (2) создание специальных исследовательских центров и групп, нацеленных на проведение именно междисциплинарных исследований; (3) разработка широкой образовательной программы, позволяющей давать студентам более широкое и многопрофильное образование для развития у них интереса к междисциплинарным и смешанным исследованиям.
6.1. Национальная нанотехнологическая инициатива (ННИ) и Акт о развитии нанотехнологии в XXI веке
Программа, получившая название Национальная нанотехнологическая инициатива США (ННИ), была принята в 2000 году, когда стало очевидным, что преобразования вещества в нанометрическом масштабе и научное объяснение наблюдаемых при этом процессов должны привести к революционным изменениям в науке, технологии и промышленности. Ученые и правительство осознали фантастические перспективы нового этапа развития науки и создали первую программу, позволяющую как-то регулировать и направлять надвигающуюся научно-техническую революцию. Вследствие того что нанонаука охватывает очень широкий круг научных дисциплин и технологий, упомянутая программа с самого начала была достаточно обширной и в ее реализацию оказались вовлечены очень многие федеральные ведомства и правительственные органы США.
Вначале ННИ относилась лишь к восьми федеральным министерствам, однако уже к моменту подписания документа президентом США выяснилось, что сугубо нанотехнологические разработки уже финансируют одиннадцать ведомств, а еще одиннадцать принимают участие в смешанном финансировании, поскольку развитие нанотехнологии существенно затрагивает их интересы и позволяет повысить эффективность работы. Для координации столь сложной и взаимозависимой деятельности президент США организовал при Национальном совете по науке и технике специальный орган – Подкомитет по науке, инженерии и технологии в области наноисследований (Subcommitee on Nanoscale Science, Engineering and Technology, NSET), объединяющий усилия всех связанных с новой наукой 22 правительственных агентств. В дальнейшем этот подкомитет создал Национальное ведомство по координации развития нанотехнологий (National Nanotechnology Coordination Office, NNCO) с очень небольшим числом сотрудников на постоянной и полной ставке. Ведомство обеспечивает техническую и административную поддержку деятельности NSET во всех вопросах, связанных с внутриведомственными контактами федеральных организаций в описываемой области, а также занимается юридическим обеспечением операций, связанных с общественными отношениями и передачей технологий.
Несколько необычной чертой нанотехнологий (в общественном и юридическом смысле) является то, что они уже получили особый статус и удостоились акта Конгресса США. Каждый год Конгресс принимает тысячи биллей, но лишь очень небольшая их часть относится именно к науке и технологиям (не считая стандартных биллей, связанных с ежегодным возобновлением действия старых законов и т. д.). Очень редко решения о технологиях принимают законодательную форму, но именно это произошло в 2003 году с нанотехнологиями. Конгресс США принял Акт о развитии нанотехнологии в XXI веке (21st century Nanotechnology Research and Development Act), после его подписания президентом Джорджем В. Бушем превратившийся в официальный закон (Public Law 108–153), в котором задачи Национальной нанотехнологической программы определяются следующим образом:
(1) Установление целей, приоритетов и параметров, позволяющих точнее оценивать состояние нанотехнологических исследований в государственном масштабе и вырабатывать соответствующие программы развития; (2) финансировать из федерального бюджета исследования в нанотехнологии и смежных науках, необходимые для достижения поставленных целей, и (3) обеспечивать межведомственную координацию действий для повышения эффективности исследований и выполнения программы.
ННИ сохраняет свое значение в качестве основного документа, которым руководствуется исполнительная власть при выполнении Национальной нанотехнологической программы и осуществлении многих функций, в число которых входят развитие новых технологий и их коммерциализация.
В декабре 2004 года, следуя указаниям и рекомендациям закона 108–153, руководство ННИ выработало Стратегический план развития, определяющий перспективы, цели и стратегию правительства в этой области, описанные выше [26] . В данной главе автор пытается очень кратко обрисовать основные подходы и роль правительства США в руководстве развитием нанотехнологий.
6.2. Научные исследования и развитие
Вплоть до начала Второй мировой войны правительство США играло очень незначительную роль в финансировании научно-технических исследований. Основное финансирование научных разработок осуществлялось частными фондами, корпорациями и высшими научными заведениями, в состав которых входили лаборатории. Из бюджета Министерства обороны США финансировались лишь некоторые прикладные разработки (обычно связанные с новым оборудованием или технологиями для армии и военноморского флота), но не фундаментальные исследования. Серьезную поддержку в 1930-х годах получали только некоторые лаборатории, связанные с разработкой и испытаниями нового авиационного оборудования, которые финансировал Национальный консультативный комитет по аэронавтике (гораздо позднее преобразованный в Национальное управление по авиации и космонавтике, НАСА). Правительство финансировало некоторые фундаментальные исследования в агротехнике через Министерство сельского хозяйства, руководствуясь законом Хэтча (Hatch Act) 1887 года о поддержке науки в провинциальных колледжах. Несколько лучше обстояло дело с фундаментальными исследованиями в области медицины (и соответственно биологии), финансовая поддержка которых со стороны федерального правительства началась с конца XIX столетия. В 1930-е годы это финансирование возросло с образованием Национального института здоровья США (NIH). Существовали и некоторые другие механизмы финансирования и содействия, помимо перечисленных выше, однако в целом следует признать, что до начала Второй мировой войны в США не существовало системы федеральной поддержки научно-технических исследований.
Вторая мировая война наглядно продемонстрировала возросшее значение науки и технологии и заставила правительство США взять на себя поддержку и финансирование не только прикладных разработок, связанных с конкретными военными потребностями, но и серьезной фундаментальной науки. Читатели наверняка слышали о знаменитом письме Альберта Эйнштейна президенту Рузвельту, сыгравшем важную роль в истории ядерного оружия. С тех пор федеральное правительство продолжает финансировать множество фундаментальных и прикладных научнотехнических исследований в физике и других науках. Финансирование и разносторонняя поддержка осуществляются через целый ряд специализированных правительственных учреждений: Научно-исследовательская служба военно-морского флота США (Office of Naval Research, ONR), Комиссия по атомной энергии, Национальный научный фонд (National Science Foundation, NSF) и некоторые другие, большей частью возникшие в годы войны или сразу после нее.
В период холодной войны федеральная поддержка фундаментальных научно-исследовательских работ непрерывно возрастала, охватывая все новые направления, связанные с вооружением (ядерная физика, электроника, материаловедение, космические исследования и т. д.). Применение этих разработок одновременно оказалось исключительно полезным для гражданского сектора экономики, включая ядерную энергетику, производство дешевых и надежных интегральных схем в электронике, внедрение вычислительной техники в банковскую систему, развитие гражданской авиации и т. п. Почти все эти достижения прямо или косвенно связаны с ростом научных знаний о строении вещества на атомномолекулярном уровне.
В конце 1960-х годов общий уровень федерального финансирования фундаментальных исследований и НИОКР несколько снизился (с учетом реального курса доллара), однако в конце 1970-х и середине 1980-х годов вновь стал резко увеличиваться, особенно в области энергетики и обороны [27] . Кроме того, значительно возросла поддержка, получаемая Национальным институтом здоровья США, что было связано сначала с объявлением президентом Ричардом Никсоном «войны с раком», а затем с совместным обещанием республиканской и демократической партий удвоить финансирование Национального института здоровья в первые годы XXI века.
Все послевоенные годы федеральное финансирование фундаментальных исследований оказалось исключительно полезным и плодотворным не только для обороны США, но и для развития гражданских секторов экономики и здравоохранения. Из наиболее крупных достижений за этот период стоит отметить оснащение вооруженных сил США электронной техникой, значительные успехи в медицине и бурное развитие Интернета. Нельзя не заметить, что после окончания Второй мировой войны стандарты американского образа жизни и благосостояния значительно возросли, что в немалой степени связано с научно-техническим прогрессом и новыми научными разработками, щедро финансируемыми федеральным правительством.
Особо следует отметить тот факт, что большая часть фундаментальных исследований в области физики элементарных частиц и физического материаловедения во второй половине XX века осуществлялась (и продолжает осуществляться) в национальных лабораториях правительства США. Эти исследования значительно продвинули наше понимание свойств материи на атомно-молекулярном уровне и создавали новые возможности для измерения, визуализации и управления этими свойствами. Медицинские исследования, проводимые в Национальном институте здоровья, расширяют наши познания о фундаментальных принципах существования жизни и т. д. Еще раз отмечу, что все эти работы щедро финансировались правительством США в течение полувека, и именно это позволило создать научно-техническую основу грядущей нанотехнологической революции наступившего столетия.6.2.1. Участие федерального правительства в развитии нанотехнологий. Проблема разделения фундаментальных и прикладных исследований
Политические партии в последние годы часто спорят об участии федерального правительства в различных научно-технических разработках прикладного характера, однако они единодушны в том, что фундаментальные исследования должны финансироваться государством. Такое согласие вызвано очевидным пониманием как важности таких исследований, так и столь же очевидным фактом, что частные организации никогда не смогут их финансировать. Фундаментальные исследования могут продолжаться десятилетиями, зачастую не обещая никаких прямых прибылей или преимуществ. Более того, в последние годы роль федеральной поддержки таких исследований значительно возросла, так как многие научно-технические разработки стали исключительно дорогостоящими, вследствие чего даже очень крупные и богатые корпорации, такие как AT&T и RCA, вынуждены сворачивать или ограничивать свои научноисследовательские отделы. В этих условиях ключевую роль в организации фундаментальных исследований в нанонауке начинают играть связанные с ННИ организации, такие как Национальный научный фонд, Отдел науки в Министерстве экономики (это министерство занимается в США проблемами ядерной физики) и т. д.
В отличие от фундаментальных исследований (где значение правительственной поддержки никем не оспаривается) участие федеральных ведомств в прикладных научно-технических разработках часто вызывает серьезные общественные дебаты. Разделение исследований на фундаментальные и прикладные не очень существенно для специализированных правительственных ведомств (Министерство обороны, НАСА или Национальный институт здоровья), поскольку они чаще всего бывают заинтересованы именно в прикладных разработках или даже в конкретных материалах или изделиях. Этим агентствам обычно легко вводить нанотехнологические разработки в свои планы и находить для них соответствующие источники финансирования. Например, Министерство обороны всемерно поддерживает проекты создания нанодатчиков (для регистрации или обезвреживания опасных химических, биологических, радиологических или взрывчатых веществ), а НАСА – щедро финансирует работы по созданию сверхлегких и сверхпрочных наноматериалов для космической отрасли. Через Национальный институт здоровья давно финансируются исследования наноструктур, способных проникать в больные ткани и использоваться при радиационной или химической терапии.
Гораздо сложнее обстоит дело с финансированием междисциплинарных исследований, связанных одновременно с несколькими научными или техническими дисциплинами. Именно такие разработки часто являются очень важными и перспективными в нанотехнологических исследованиях, и правительственным ведомствам приходится придумывать новые механизмы для их организации, поддержки и финансирования. С одной стороны, уже существуют и продолжают создаваться небольшие междисциплинарные исследовательские команды, нацеленные на решение конкретных задач. С другой стороны, одновременно правительственные агентства стремятся организовать крупные научно-исследовательские центры, оборудованные разнообразной аппаратурой, а также внести изменения в существующую систему высшего образования для подготовки новых научных кадров – молодых исследователей, не связанных с традиционными специальностями.
6.3. Образование и подготовка научных и технических кадров
Организация системы обучения и подготовки следующего поколения ученых и инженеров, способных решать связанные с нанотехнологией специфические научные проблемы, является одной из важнейших задач федеральных органов. Национальная нанотехнологическая инициатива (ННИ) включает в себя прямую поддержку программ обучения для студентов-старшекурсников, аспирантов и постдоков в университетах, государственных лабораториях и других организациях. Кроме того, связанные с ННИ федеральные министерства и организации имеют собственные системы для привлечения молодых специалистов и их обучения.
Агентства ННИ разрабатывают новые учебные курсы для вузов, специально предназначенные для профессиональной подготовки следующего поколения исследователей и инженеров. В этих курсах особый упор делается на междисциплинарный характер изучаемых явлений и объектов. Кроме того, подготавливаются учебники и программы, призванные ознакомить с основными идеями нанонауки учеников старших и средних классов в общеобразовательных школах и колледжах. Блестящие перспективы, которые открывает нанотехнология для карьеры и бизнеса, служат дополнительным стимулом для привлечения студентов в научно-технические высшие учебные заведения.
Столь же важной представляется задача профессионального обучения техников и рабочих, которым в близком будущем придется организовывать новые нанотехнологические производства. Решение этой задачи помимо прямого профессионального обучения включает в себя создание нового учебного оборудования. Агентства ННИ серьезно занимаются этой проблемой, создавая программы подготовки технических кадров, подготовленных для производства и дальнейшей эксплуатации новых устройств и оборудования. Эти программы предназначаются в первую очередь для молодежи в местных колледжах и училищах, так как они будут способствовать созданию новых рабочих мест.
Очень интересной и сложной задачей является проведение продуманной политики подготовки населения страны к грядущим изменениям, связанным с развитием нанотехнологии в целом. К сожалению, широкое распространение научно-фантастической литературы невысокого качества и легкомысленная информация, распространяемая многими сайтами в Интернете, уже привело к массовым заблуждениям и предрассудкам относительно нанотехнологии. Широкая общественность чаще всего воспринимает нанотехнологию в качестве либо фантастической возможности решения всех стоящих перед человечеством проблем, либо наоборот – в качестве страшной опасности. Предсказывать будущее (особенно будущее столь сложного явления, как развитие нанотехнологий и их воздействие на жизнь общества) всегда очень трудно, однако правительство обязано разъяснять гражданам, что в близкой перспективе новая наука не способна ни решить все мировые проблемы, ни превратить все окружающее в «серую слизь», как любят предсказывать некоторые мрачные фантасты.
Ознакомление населения с достижениями нанотехнологий удобнее всего осуществлять организацией выставок (например, в научных музеях), а также лекциями, которые работники научных центров ННИ могли бы проводить в школах и колледжах. Конечно, население должно быть предупреждено и о реальных опасностях, которые могут быть связаны с развитием новых технологий (например, уже сейчас ясно, что некоторые виды наночастиц могут вызывать аллергию или другие заболевания). Было бы очень полезно, если бы агентства ННИ могли объяснять населению задачи и цели правительства в этой области и шире знакомить людей с реальным состоянием исследований и ситуации в целом (например, следует пропагандировать сайт ННИ, посвященный воздействию нанотехнологий на здоровье населения и состояние окружающей среды) [28] .
6.4. Оборудование и аппаратура
Нанотехнологические исследования все чаще требуют разработки очень сложного оборудования и контрольно-измерительной аппаратуры. Можно даже сказать, что одним из ключевых моментов в создании нанонауки стала разработка сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) лабораторией фирмы IBM (Цюрих) в 1980-х годах. Именно аппаратура типа СТМ позволяет ученым «изображать, измерять, моделировать и манипулировать материальными объектами в нанометрическом диапазоне» [29] . Эффективное использование столь сложных инструментов создает, в свою очередь, дополнительные технические трудности, например, требует строительства специальных помещений и зданий, способных обеспечить очень высокий уровень вибро-, термо– и звукоизоляции, и т. д. Многие нанотехнологические исследования и процессы просто не имеет смысла проводить без создания мощной и сложной инфраструктуры.
Программа ННИ предусматривает несколько вариантов решения этой сложной проблемы, поскольку лишь некоторые, очень крупные исследовательские организации могут создавать такую инфраструктуру за счет собственного бюджета. Известно, что интересные научные открытия часто осуществляются небольшими исследовательскими группами или даже учеными-одиночками, которые не могут закупать сложное и дорогое оборудование. Кроме того, даже самое блестящее научное достижение должно пройти длительный путь, прежде чем сможет стать полноценным коммерческим продуктом, вследствие чего на этапе внедрения любой исследователь сталкивается с необходимостью иметь доступ к специальной и сложной контрольно-измерительной аппаратуре. Повторю, что только очень большая корпорация или организация может позволить себе организовать собственную инфраструктуру для решения нанотехнологических задач, а правительство США заинтересовано в максимально широком вовлечении небольших высокотехнологических стартовых компаний, которые всегда служили «двигателем» американской экономики и осуществляли наиболее важные инновационные и коммерческие проекты в нашей истории.
Поэтому, возможно, самой важной задачей правительства и связанных с ННИ агентств станет именно обеспечение возможностей использования сложной аппаратуры и оборудования самым широким кругом ученых и инженеров, работающих в университетах, лабораториях фирм или в одиночку. Руководство ННИ придает этому аспекту своей деятельности очень большое значение и предпринимает серьезные шаги для того, чтобы все исследователи в данной области могли получить доступ к современной аппаратуре и приборам, основываясь лишь на профессиональной квалификации и личных достижениях. Наиболее важными элементами программы ННИ в этом направлении выступают два очень крупных проекта: (1) создание Министерством обороны США пяти крупных региональных центров Национальной сети для разработчиков нанотехнологий (Nanoscale Science Research Center, NSRC) по всей стране и (2) создание Национальным научным фондом так называемой Национальной сети инфраструктуры нанотехнологических исследований, объединяющей тринадцать ведущих университетов и находящуюся в их распоряжении аппаратуру [30] . Кроме того, Национальный научный фонд поддерживает и другую систему, в которую входят семь университетов со своим специализированным оборудованием, относящимся к моделированию поведения наноструктур и связанных с ними систем [31] . [Более подробно читатель может ознакомиться с политикой ННИ в создании инфраструктуры наноисследований и другими программами в книге «Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований». М., Мир, 2002.
Еще одна очень важная обязанность правительственных организаций состоит в поддержке разнообразных исследований, связанных с разработкой дорогостоящей аппаратуры для наноисследований. Все последние годы прогресс в описываемой области был связан с атомно-силовыми и другими зондовыми микроскопами, позволяющими оперировать отдельными атомами. Естественно ожидать, что дальнейшее развитие нанонауки потребует создания какой-то совершенно новой аппаратуры и новых приборов. В разработке инструментальной базы ключевую роль может играть Национальный институт стандартов и технологии (NIST), а также связанные с нанотехнологиями некоторые университеты, получающие финансирование от Национального научного фонда.
6.5. Передача технологии
Программа ННИ рассматривает нанонауку и нанотехнологию в качестве следующей «научно-технической и промышленной революции» [32] , однако для реализации этой концепции требуется, чтобы результаты научно-исследовательских и конструкторских разработок могли быть быстро и эффективно переданы частным корпорациям, которые обеспечат коммерциализацию новых товаров или услуг. Роль правительственных организаций в этом случае выглядит крайне простой и сводится к обеспечению прямого контакта (поскольку задачу коммерциализации нанотехнологий
Естественно, что в последнем из предложенных вариантов ключевую роль должно играть Ведомство патентов и торговых знаков США, которое уже включилось в выработку юридических норм, связанных с правами на интеллектуальную собственность в области нанонауки и нанотехнологии. В частности, задействованы учебные программы по патентованию в этой области, налажены деловые отношения с патентоведами Европы и Японии и начата работа по идентификации и классификации патентов, связанных с нанотехнологиями, что должно значительно облегчить патентный поиск и оформление лицензий. Наиболее сложной проблемой в передаче технологий в целом всегда была организация связи между специалистами, осуществлявшими научно-исследовательские и конструкторские разработки, и теми лицами или организациями, которые организуют на этой основе коммерческое производство, продажу и последующее обслуживание выпускаемых товаров. Деятельность по организации передачи информации от участвующих в ННИ научных организаций в конкретные секторы промышленности осуществляет Подкомитет по науке, инженерии и технологии в области нанотехнологий (NSET). Такое взаимодействие уже создано и успешно функционирует в электронике, полупроводниковой технике и химии, а в настоящее время оно устанавливается и в других отраслях производства (биотехнологии, аэрокосмическая техника и автомобильная промышленность).
Агентства, вовлеченные в ННИ, постоянно организуют встречи и конференции, на которых ученые из университетов и правительственных лабораторий встречаются с представителями промышленности и бизнеса, рассказывая о последних результатах и их возможных приложениях. Совместное использование аппаратуры и приборов в упомянутых выше региональных центрах Национальной сети для разработчиков нанотехнологий также способствует развитию связей между всеми заинтересованными сторонами, повышая вероятность интересных научных идей и их коммерциализации. Очень важную роль при этом играют и две более обширные программы правительства США, нацеленные на развитие инновационных фирм и малого бизнеса в целом: Small Business Innovation Research и Small Business Technology Transfer. Эти программы часто поддерживают нанотехнологические инновации на самой ранней стадии развития, особенно если мелкие предприятия возникают на основе академических исследований.
Наконец, следует отметить очень важную роль правительственных учреждений в разработке и поддержанию системы стандартов, которые жизненно необходимы для успешной коммерциализации любой технологии. Этой проблемой занимаются два института, отвечающие в США за систему стандартов. Во-первых, еще в сентябре 2004 года Национальный институт стандартов США (American National Standards Institute, ANSI) образовал специальный Совет по нанотехнологическим стандартам (Nanotechnology Standards Panel, NSP), в котором сопредседателем со стороны правительства выступает директор Национальной службы координации нанотехнологических исследований (National Nanotechnology Coordination Office, NNCO). Кроме того, известный и весьма авторитетный Национальный институт стандартов и технологии NIST (National Institute of Standards and Technology) отдельно разрабатывает по правительственному заказу систему стандартов в области нанотехнологий.
6.6. Проблема ответственности за развитие нанотехнологий
Важность и разнообразие нанотехнологических исследований, а также возможность их революционного воздействия на промышленность и социальную структуру общества, требуют от правительства очень серьезного изучения всех потенциальных последствий применения новых технологий, включая опасности и риски. Ответственное развитие нанотехнологии было названо одной из четырех главных целей принятого в 2004 году Стратегического плана ННИ. Важность проблемы ответственности отмечалась и в предыдущих программах и документах руководства ННИ, особенно относящих к образованию и исследованиям. Конкретные действия в рамках ННИ включают разнообразные исследования по воздействию развития нанотехнологий на состояние окружающей среды, здоровье граждан и безопасность условий жизни. Кроме того, многие исследовательские и образовательные программы в этой области посвящены различным аспектам влияния новых технологий и наноматериалов на общественную и социально-экономическую ситуацию в широком смысле слова, включая вопросы образования, трудоустройства, этики и законодательства.
Некоторые потенциально опасные последствия развития нанотехнологий уже начали беспокоить общественное мнение и средства массовой информации. Из них следует прежде всего выделить действительно серьезную проблему возможной опасности новых технологий и наноматериалов для окружающей среды и здоровья людей. Упоминавшийся выше Подкомитет по науке, инженерии и технологии в области наноисследований (Subcommitee on Nanoscale Science, Engineering and Technology, NSET) уже сформировал специальную межведомственную рабочую группу для обмена информацией между всеми заинтересованными исследовательскими и правительственными организациями, включая Исполнительный комитет (Executive Office) при президенте США [33] . Эта рабочая группа помогает также организовывать теоретические и прикладные социологические разработки, имеющие отношение к развитию нанотехнологий и научным прогнозам последствий их развития, а также содействует сбору и распространению информации по всем вопросам, относящимся к этим технологиям. Некоторые промышленные группы и организации уже неоднократно выражали желание, чтобы правительство выработало ясную юридическую процедуру безопасной и разумной коммерциализации нанотехнологических процессов и товаров, считая выработку такой правовой базы одной из основных задач правительства для успешного развития бизнеса в новой отрасли.
6.6.1. Существующее законодательство и ответственное развитие нанотехнологий
Проблема юридического обоснования деятельности сейчас волнует многих специалистов, промышленников и бизнесменов, которые опасаются, что развитие нанотехнологий приведет к появлению в дальнейшем новых законодательных актов и ограничений, связанных с обеспечением охраны окружающей среды, здоровья населения, техники безопасности на производстве или даже экономической стабильности страны. Эти вопросы действительно очень сложны, поскольку у нас пока слишком мало серьезных исследований возможных социальных, экологических и медицинских последствий широкого применения нанотехнологий. С другой стороны, представляется разумным, что развитие нанотехнологий не должно привести к значительному изменению существующих сейчас правовых и юридических норм регулирования научной и коммерческой деятельности. Ниже обсуждаются некоторые юридические нормы, процедуры и правила, относящиеся к здоровью населения и безопасности, которые могут быть связаны с развитием нанотехнологий. Возможно, опыт прошлого позволит нам в будущем избежать серьезных изменений в законодательстве, регулирующем коммерческую деятельность.
6.6.2. Юридические проблемы организации исследований
Федеральные ведомства и правительственные организации, занимающиеся руководством и финансированием различных научно-технических исследований, к настоящему времени накопили огромный опыт решения связанных с наукой этических, медицинских и социальных проблем. Любая организация, лаборатория или юридическое лицо, пользующиеся финансовой поддержкой Национального научного фонда (ННФ), обязаны дать письменное обязательство подчиняться всем правилам и ограничениям, определяемым федеральным законодательством и дополнительными актами. Это касается, в первую очередь, любых разработок в области рекомбинантных ДНК и опытов над людьми, экспериментов с животными и т. д. ННФ обладает вполне достаточной властью и возможностями, чтобы приостановить или вообще прекратить любые осуществляемые с его участием исследования, ссылаясь на то, что они нарушают условия финансирования или просто на «другие разумные причины» [34] . Обычно представители ННФ строго контролируют финансируемые ими программы, проводя регулярные проверки на местах, во время которых тщательно изучаются условия работы, а также методы и цели конкретных исследований. Все другие связанные с научные исследованиями правительственные организации также создали подобные системы контроля.
6.6.3. Проблемы контроля
Естественно, что для исследований в частных фирмах (без финансирования со стороны правительства) давно существуют и другие методы юридического и практического контроля, многие из которых могут быть применены и к нанотехнологическим разработкам. В частности, к коммерческим товарам вполне применимы ограничения закона 1972 года о безопасности потребительских товаров (разработанного Комиссией по контролю безопасности потребительских товаров), который накладывает на производителей и торговцев серьезную ответственность за качество товаров. При обнаружении недостаточной безопасности выпускаемых товаров, по закону требуется отозвать их из торговой сети и обеспечить замену уже проданных образцов или компенсацию [35] . Существует также закон 1970 года об охране здоровья трудящихся и обеспечении безопасности производства (разработанный Комиссией по безопасности на производстве при Министерстве труда), регулирующий условия производства и технику безопасности на рабочих местах, в том числе в государственных и частных научно-исследовательских лабораториях [36] .
Национальный институт техники безопасности и здоровья (NIOSH) руководит сетью центров контроля за условиями работы на производстве, которые осуществляют регулярные проверки и информируют заинтересованные министерства об обнаруженных нарушениях [37] . Уже сегодня NIOSH сотрудничает с правительственными организациями, вырабатывая правила обращения с наноматериалами при исследованиях, а также стандартные условия проверки безопасности выпускаемых коммерческих наноизделий или наноматериалов.
Далее, производство, импорт и использование любых новых или существующих химических веществ регулируется правилами Акта о токсических веществах 1976 года, разработанного Агентством по защите окружающей среды (Environmental Protection Agency, EPA) [38] . Это же агентство выработало несколько других постановлений и правил (включая акты о чистоте воздуха и воды), которые могут быть связаны с применением нанотехнологий. Внутри Национального института здоровья создан специальный отдел, занимающийся экологическими проблемами медицины, который тоже разрабатывает рекомендации, регулирующие деятельность правительственных организаций в научно-технической сфере [39] . Очень важное юридическое значение для всех рассматриваемых вопросов имеет известный федеральный закон о продуктах питания, лекарственных препаратах и косметических средствах (ставший продолжением и развитием Акта о чистоте продуктов и лекарств 1906 года), в соответствии с которым любой новый фармацевтический и медицинский препарат подвергается тщательной проверке при контролируемых условиях [40] .
Согласно большинству этих юридических норм при проведении любых разработок с частным финансированием исследователи обязаны сообщать правительственным органам о непредвиденных и опасных эффектах от применения нового материала или процесса. Кроме того, те же правительственные постановления позволяют немедленно организовать судебный процесс против любых лиц или организаций, выпускающих или импортирующих опасные для населения продукты и лекарства. В настоящее время все указанные организации сотрудничают с упомянутым выше Подкомитетом по науке, инженерии и технологии в области наноисследований (NSET) и его рабочими группами.
В качестве интересного примера такого сотрудничества, представляющего одновременно научный и юридический интерес, можно отметить проводимую сейчас членами подкомитета NSET большую и сложную объединительную работу в университетах, промышленности и научных учреждениях по созданию ясной системы номенклатурных обозначений для создаваемых наноматериалов. Стандарты и номенклатура необходимы как для юридического и правового оформления результатов нанотехнологических разработок, так и для последующей коммерциализации и использования производимых материалов. Другим примером может служить организованные в 2005 году Агентством по защите окружающей среды (EPA) публичные слушания и дискуссии относительно применимости к наноматериалам закона о контроле над токсическими веществами, причем идея таких слушаний возникла почти случайно на основе одной из пробных программ Агентства [41] .
В Акте о развитии нанотехнологии в XXI веке учтена даже специфика развития новой науки, так как в нем особо оговариваются дополнительные меры предосторожности при проведении междисциплинарных исследований. Одной из целей этого закона называется «строгое соблюдение этических, юридических и социальных норм» при любых исследованиях. Кроме этого, закон предусматривает контроль за деятельностью ННИ со стороны Национального совета по науке и технологии при президенте США, наличие отдельной Комиссии советников по нанотехнологии и составление регулярных (раз в три года) обзоров деятельности ННИ для Академии наук США. Надзор и контроль осуществляются также NNCO и Отделом политики в области науки и технологии (при исполнительном комитете президента), что позволяет тщательно следить за научно-технической деятельностью в рамках ННИ.
Подводя итоги, можно сказать, что в США уже созданы механизмы, позволяющие контролировать развитие нанотехнологии, а сейчас эти механизмы постепенно совершенствуются.
Джефри М. Холдридж является вице-президентом обслуживающей правительственные службы фирмы WTEC Inc. (http://www.wtec.org), а в настоящее время работает аналитиком Службы координации национальной нанотехнологической программы США (http://www.nano.gov.html.about/nnco.html). Мнения, заключения, выводы и рекомендации автора отражают его личную точку зрения и не обязательно отражают позицию правительства США или фирмы WTEC Inc. Часть текста взята непосредственно из Стратегического плана Национальной нанотехнологической инициативы (см. http://www.nano.gov/NNI_Strategic_Plan_2004.pdf).
Глава 7 Обзор академических исследований США в области нанотехнологии
Джулия Чен
В настоящий момент очень большая часть нанотехнологических исследований США осуществляется в лабораториях высших учебных заведений и университетов, поэтому именно эти академические разработки формируют образ новой технологии в обществе. Основная часть таких исследований финансируется Национальным научным фондом, а часть работ поддерживают заинтересованные в результатах министерства и правительственные ведомства (Министерство обороны, Министерство энергетики, Национальный институт здоровья, НАСА, Министерство сельского хозяйства и Агентство охраны окружающей среды).
Национальный научный фонд является независимым федеральным учреждением, которое обеспечивает финансирование научно-технических исследований в колледжах и университетах, относящихся к самым разнообразным научным дисциплинам (от математики и компьютерной техники до социологии). Нанотехнологией называют всю совокупность наук, занимающихся теми свойствами веществ, устройств, структур и систем, которые существенно зависят от нанометрического масштаба объектов или процессов. Поэтому представляется совершенно естественным, что именно фундаментальные исследования в университетских лабораториях должны стать решающим этапом превращения абстрактных наноэлементов в коммерческие товары.
Нанонаука возникает на «стыке» наук и направлений, и практически все университеты в какой-то степени всегда занимались и занимаются сейчас той областью нанотехнологий, которая соответствует их традиционной направленности. Большинство учебных заведений широко пользуются правительственным финансированием для стипендий молодым исследователям, закупке оборудования и т. п. Это требует от правительственных организаций серьезного анализа эффективности существующих механизмов финансовой поддержки и общей оценки состояния дел в этой новой, обширной и бурно развивающейся области исследований и образования. В этой главе читатель найдет общую информацию о финансировании нанотехнологических исследований Национальным научным фондом США (NSF) и главных направлениях научного поиска в настоящее время.
7.1. Механизмы финансирования исследований Национальным научным фондом США (NSF)
Национальный научный фонд (NSF) давно разработал многоступенчатую систему финансирования нанотехнологических исследований. Важнейшую роль в этом играет принятая пять лет назад специализированная Программа для центров поддержки нанонауки и наноинженерии (Nanoscale Science and Engineering, NSE). Эти центры охватывают финансовой поддержкой проекты самого разного масштаба и длительности, от небольших грантов (на один год или конкретное исследование) до выделения крупных сумм на долговременные (5 и 10 лет) фундаментальные разработки. Каждый тип предлагаемых грантов представляет исследователям разные возможности сотрудничества и предполагает определенный уровень технологической «зрелости» фирм и организаций, желающих связаться с академическими лабораториями для получения технической информации. Кроме того, NSF финансирует также ряд так называемых первичных программ (не обязательно связанных непосредственно с нанотехнологиями) по математике, физике, технике и биологии. Многие из таких программ позднее объединяются с нанотехнологическими исследованиями. Краткие данные о финансируемых NSF проектах можно найти на веб-сайте NSF (www.fastlane.nsf.gov).
7.1.1. Центры по нанонауке и наноинженерии (Nanoscale Science and Engineering Centers, NSEC)
Обычно центры по нанонауке и наноинженерии выделяют гранты на пятилетнюю программу исследований, продлевая ее при необходимости на следующие пять лет. Объем финансовой помощи, особенно индивидуальным исследователям, обычно невелик, но основная задача центров состоит в поддержке междисциплинарных и системных исследований, а также в организации развитой инфраструктуры исследований и системы образования. Каждый из центров имеет специализацию и руководствуется собственным видением развития нанотехнологий, собирая полную информацию о работах, относящихся к конкретной области нанонауки. В настоящее время существует 14 таких центров (см. таблицу 7.1), а организация еще двух планируется по результатам конкурса в 2005 финансовом году.
Табл. 7.1. Центры по нанонауке и наноинженерии (Nanoscale Science and Engineering Centers, NSEC), финансируемые Национальным научным фондомФинансирование нанотехнологических исследований, осуществляемых междисциплинарными группами (NIRT)
Обычно междисциплинарные исследовательские группы получают на нанотехнологические проекты четырехгодичные гранты. При этом в состав группы должны входить по меньшей мере три ведущих исследователя, имеющих некоторый опыт и известность в области исследований. Такие гранты представляют особый интерес для разработчиков технических и промышленных методик, уже добившихся определенных успехов и желающих завершить свои разработки в короткие сроки. Ежегодно выдается от 50 до 70 грантов этой категории.
7.1.2. Гранты на поисковые работы в области нанотехнологий
Обычно такие гранты выдаются только на год и связаны с очень интересными и важными проектами на самой ранней стадии исследований, когда требуется быстро выяснить саму возможность развития в данном направлении. Ежегодно выдается от 50 до 70 грантов этой категории. Стоит отметить, что помимо самого гранта Национальный научный фонд предоставляет соискателям возможность пользоваться двумя весьма важными национальными сетями для разработчиков нанотехнологий, то есть дает доступ к развитой инфраструктуре измерительной аппаратуры и вычислительной техники.
7.1.3. Национальная сеть нанотехнологической инфраструктуры (National Nanotechnology Infrastructure Network, NNIN)
Пятилетний план (с возможностью последующего продления на 5 лет) развития Национальной сети нанотехнологической инфраструктуры (NNIN) с годовым бюджетом 14 миллионов долларов был утвержден в 2004 году. Он стал продолжением предыдущего успешного проекта создания так называемой Национальной сети для разработчиков нанотехнологий (National Nanofabrication Users Network, NNUN). Начало организации NNUN относится к 1994 году, когда Корнеллский университет объединил с этой целью разработчиков из ведущих учебных заведений США, в число которых вошли Корнелльский университет, Технологический институт штата Джорджия, Гарвардский университет, университет Говарда, университет штата Северная Каролина, Пенсильванский университет, Стэнфордский университет, Калифорнийский университет в Санта-Барбаре, Мичиганский университет, университет штата Миннесота, Мичиганский университет, университет штата Нью-Мексико в Остине и Вашингтонский университет. План изначально подразумевал дальнейшее значительное расширение, что и стало возможным при переходе к описываемой сети NNIN. [C начальным этапом развития сети NNUN читатель может ознакомиться в книге «Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований». М., Мир, 2002, глава 11.
7.1.4. Сеть вычислительной нанотехнологии (Network for Computational Nanotechnology, NCN)
Созданная в 2002 году университетом Пердю (город Лафайет, штат Индиана) сеть вычислительной нанотехнологии (NCN) объединяет несколько крупных университетов, связанных с новейшими разработками (Северозападный, Стэнфордский и Иллинойский университеты, Техасский университет в Эль-Пасо, университет штата Флорида и т. д.). Основное назначение NCN состоит в обеспечении доступа потребителей и участников к новейшим алгоритмам, методам моделирования, программному обеспечению и вычислительной технике.
7.1.5. Программы образования и подготовки технических кадров
Еще в 2003 году Национальный научный фонд предложил добавить в программу развития нанотехнологий специальные курсы нанотехнологического образования для студентов (Nanotechnology Undergraduate Education, NUE), к которым в 2004 году были присоединены общие курсы образования в области нанотехнологий (Nanoscale Science and Engineering Education, NSEE). Помимо этого, в планы Национального научного фонда входит финансирование нескольких других независимых общенациональных программ обучения: центры специализированного обучения (Centers for Learning and Teaching, NCLT), система неформального научного образования (Informal Science Education, NISE) и инструкции по развитию материаловедения (Instructional Material Development, NIMD). Целью всех этих программ является повышение интереса молодежи не только к самим нанотехнологиям, но и к связанным с ними перспективам карьеры и бизнеса.
7.2. Главные направления исследований, финансируемых ННИ и ННФ
Во многих работах подчеркивается, что характерной особенностью нанотехнологий является их «многогранность» и связь с множеством технологий в самых разных отраслях промышленности. Это отчетливо прослеживается при анализе направленности финансируемых проектов и инициатив. Ниже очень кратко рассмотрена проблема тематики наноисследований в США за последние пять лет.
В исходном варианте Национальной нанотехнологической инициативы [42] были обозначены девять основных задач (или, как любят говорить американцы, вызовов), причем авторы уделили большое внимание проблеме стыковки интересов различных ведомств и согласованности их работы. Начальный список приоритетов имел следующий вид:
1. Создание наноструктурных материалов с заданными свойствами.
2. Наноэлектроника, оптоэлектроника и магнитные материалы.
3. Наноэлектроника для здравоохранения, диагностики и т. д.
4. Нанопроцессы и охрана окружающей среды.
5. Использование нанотехнологий для преобразования и аккумулиро¬вания энергии.
6. Разработка и использование микроспутников для космической техники.
7. Разработка биологических нанодатчиков для диагностики и предот¬вращения угрозы применения биологического оружия.
8. Проблемы экономики и безопасности транспорта.
9. Нанотехнологии и национальная безопасность.
Позднее к этому списку были добавлены еще две важные задачи, а именно «Изготовление нанообъектов» и «Создание инструментов и метрологической базы для нанотехнологии». Кроме того, три последних пункта программы были объединены под общим названием «Использование нанотехнологий для обнаружения химических, биологических, радиологических и взрывчатых веществ, а также для защиты от их применения». В самом последнем официальном документе под названием «Национальная нанотехнологическая инициатива. Стратегический план» (декабрь 2004 года) главные задачи нанотехнологических исследований в США перечислены в следующем порядке:
1. Фундаментальные исследования нанометрических объектов, явлений и процессов.
2. Наноматериалы.
3. Наноустройства и системы.
4. Разработка инструментов и аппаратуры, а также метрологии и стандартов в области нанотехнологии.
5. Нанопроизводство.
6. Создание возможностей для исследований, обеспечение аппаратурой и т. д.
7. Социальные проблемы, связанные с развитием нанотехнологий.
Легко заметить, что речь идет лишь о новой формулировке основных задач, поставленных в исходном варианте Национальной нанотехнологической инициативы. Еще проще свести всю программу к четырем следующим задачам, которые поставило себе правительство США: (1) создать научно-исследовательскую базу самого высокого уровня в области нанотехнологий; (2) создать возможность «превращения» новых технологий в реальные коммерческие продукты, новые рабочие места и т. п.; (3) развить необходимую для нанотехнологий инфраструктуру, систему высшего и технического образования, подготовить квалифицированные рабочие кадры, начать производство аппаратуры и инструментов; (4) обеспечить гармоничное и разумное развитие нанотехнологий.
Анализируя и классифицируя направления развития нанотехнологий, Отделение нанонауки при Национальном научном фонде рекомендовало разделить все исследования в данной области на девять главных разделов:
• Нанометрические биосистемы.
• Наноструктуры, новые явления и управление квантовыми процессами.
• Наноустройства и архитектура систем.
• Наномасштабные процессы в окружающей среде.
• Теория многомасштабных и комплексных явлений; моделирование нанопроцессов.
• Наномасштабные производственные процессы.
• Социальные и образовательные процессы, связанные с бурным развитием нанотехнологий.
Широкий охват тематики делает обсуждение предлагаемых проектов на технических семинарах и заседаниях подкомитетов очень интересным, причем не только для руководства ННФ, но и для самих ученых. Объединение по столь широко определенным отраслям знаний и связь отделов делает обсуждение более плодотворным и ценным. Любая компания, заинтересовавшаяся какой-либо конкретной разработкой, может при обсуждении гораздо лучше представить себе возможности применения новой продукции. С другой стороны, предложивший новый материал или устройство ученый (например, придумавший новый тип биомедицинских датчиков) может получить грант не только по разделу «Нанометрические биосистемы», но и по разделу «Наноустройства и архитектура систем» и т. д. Во всех случаях принятие решения о финансировании исследований сопровождается весьма интересным и полезным обсуждением всеми заинтересованными сторонами. Более того, в результате обсуждения в широком кругу специалистов могут быть преодолены ограничения и предполагаемые слабости некоторых проектов, например, за счет их объединения с другими проектами или использования для новых целей. Такая специфика обсуждения очень характерна для нанотехнологий с их разнообразием применения и междисциплинарным подходом.
Ниже приводится более подробное описание тематики по указанным разделам, составленное на основе рекомендаций ННФ [43] .
• Нанометрические биосистемы. Под это определение подпадают проекты фундаментальных исследований в области нанобиоструктур и связанных с ними процессов, нанобиотехнологии, биосинтезу и биообработке материалов, а также к решению нанотехнологических проблем, относящихся к биоматериалам, биоэлектронике, сельскому хозяйству, энергетике и здравоохранению. Особое внимание уделяется проектам по установлению зависимости биологических функций вещества в нанометрическом масштабе от его химического состава, поведения отдельных молекул и физических характеристик. В качестве характерных примеров исследований по этому разделу можно указать проекты по изучению органелл и субклеточных комплексов (типа рибосом, или так называемых молекулярных моторов); создание наноразмерных зондов и устройств для геномики, протеомики, клеточной биологии и изучения биотканей на наноуровне; синтез наномасштабных материалов на основе принципов биологической самосборки.
• Наноструктуры, новые явления и управление квантовыми процессами. Исследования по этому разделу связаны с изучением новых эффектов и свойств материалов в нанометрическом масштабе, включая фундаментальные физические и химические явления, а также с разработкой аппаратуры, необходимой для экспериментальных работ и методик синтеза. В этом направлении особый интерес представляют проекты, нацеленные на преодоление факторов, препятствующих миниатюризации устройств до нанометрических размеров. Область возможной коммерциализации и применения проектов этой группы очень широка и охватывает важнейшие направления развития. К этой группе относятся: молекулярная электроника, наноструктурные катализаторы, новые лекарственные препараты, квантовые компьютеры, расчеты ДНК-структур, разработка чипов с очень высокой степенью интеграции, создание и двух– и трехмерных наноструктур заданной формы, наномасштабная гидродинамика (флюидика), биофотоника, обработка поверхности, процессы смазки наноповерхностей и т. д.
• Наноустройства и архитектура систем. К этой группе относятся разработки новых устройств и аппаратуры для сборки, обработки и изготовления нанообъектов, а также для любых других манипуляций, связанных с изменениями масштабов и размеров. Кроме того, к данной группе причисляют многие побочные проекты, связанные с обработкой наноструктур: теория проектирования и архитектуры нанообъектов, специализированное программное обеспечение, создание автоматических систем сборки систем из большого числа разнообразных нанообъектов. В далекой перспективе можно мечтать о создании «умных» систем, способных самостоятельно не только собирать и анализировать информацию, но и адекватно реагировать на нее.
• Наномасштабные процессы в окружающей среде. Исследования в этом направлении нацелены на понимание роли наноструктур и нанопроцессов в окружающем нас мире (от ядра Земли до верхних слоев атмосферы). Особый интерес вызывает изучение происхождения, распределения и состава множества наноструктур, естественным образом возникающих в природе под воздействием самых разнообразных физико-химических условий. Очень важным является изучение наномасштабных взаимодействий на различных поверхностях (органические и неорганические твердые тела, жидкости и газы, живые и неживые системы). Типичными темами проектов этого раздела являются исследования процессов биоминерализации наноструктур, молекулярного связывания на поверхностях минералов, переноса ультрадисперсных частиц в коллоидах и аэрозолях, изменения пылевых частиц в межпланетном пространстве. Изучение таких систем не только помогает лучше понять молекулярные процессы в окружающем нас мире, но и обещает помочь в будущем выработать более действенные методы борьбы с загрязнением окружающей среды, развить новые методики очистки воды, создать экологические чистые источники энергии (например, на основе искусственного фотосинтеза) и биотехнологические производства, понять роль микробов в геологических процессах взаимодействия поверхности минералов с водой и воздухом и т. д.
• Теория многомасштабных и комплексных явлений, моделирование нанопроцессов. Развитие нанотехнологий связано с изучением множества новых часто непонятных объектов, устройств и процессов, что требует не только создания новых приборов и инструментальной базы исследований, но и разработки принципиально новых теоретических подходов, включая программное обеспечение для крупномасштабного компьютерного моделирования. Новые технологии ставят перед учеными исключительно сложные задачи в квантовой физике и химии, моделировании многочастичных систем, молекулярной динамике, развитии моделей поведения дискретных и сплошных сред, стохастических методов и так называемой наномеханики. Особый интерес сегодня представляет изучение многомасштабных и комплексных явлений во времени, когда взаимодействия в больших атомно-молекулярных системах позволяют исследователям «уловить» связь между структурами, их свойствами и функциональными характеристиками. Успехи в этом направлении позволят реально создавать наноструктуры с заданными свойствами и архитектурой, что представляет огромную важность для развития химии и биологии, а также для разработки электронных устройств, многофункциональных материалов и т. д.
• Наномасштабные производственные процессы. Конечной целью исследований в этом направлении является разработка различных методов создания наноструктур (включая самосборку) и дальнейшего их объединения в более крупные наносистемы, а затем, возможно, и в макроскопические объекты. В настоящее время изучаются механизмы процессов в нанометрическом масштабе и возможности использования новых инструментов, вырабатываются общетеоретические концепции высокоскоростного синтеза наноструктур и их обработки, а также разрабатываются методы увеличения «объема производства» в уже существующих методиках создания таких структур. Темами исследований в этом направлении выступают теоретические и экспериментальные методики производства и обработки, моделирование процессов создания наноустройств, экономическая оценка имеющихся или предлагаемых способов производства, поиск новых возможностей применения и т. п. В будущем такие работы должны позволить нам создать крупномасштабные производства, развить новые методы работы, организовать эффективную промышленную инфраструктуру в новых отраслях.
• Социальные и образовательные процессы, связанные с бурным развитием нанотехнологий. Известно, что серьезный прогресс в технике всегда нуждается в организованной социальной поддержке и одновременно почти всегда сам приводит к значительным изменениям в общественной жизни, причем зачастую эти изменения имеют неожиданный характер. Учитывая особую важность нанотехнологий для науки и производства в целом, мы обязаны очень серьезно изучить этические, социальные и другие проблемы, которые неизбежно будут возникать по мере увеличения масштабов промышленной революции, ожидаемой в связи с бурным развитием нанотехнологий. Помимо этого, мы не должны забывать, что развитие нанонауки и технологии автоматически означает значительное возрастание уровня наших знаний о фундаментальных законах природы. Результатом этого станут важные изменения во всех существующих научных дисциплинах (от биологии до астрономии), которые, безусловно, также будут проявляться в самых разных явлениях общественной жизни, включая множество новых товаров и услуг. Предварительное изучение или прогнозирование воздействия научно-технического прогресса на социальные явления должно помочь нам, с одной стороны, лучше подготовиться к возможным экономическим проблемам, а с другой – более точно определить будущее место нанотехнологий в коммерции, здравоохранении и охране окружающей среды. Помимо сугубо практических целей (развитие новых производств потребует существенных изменений в программах научной и профессиональной подготовки нового поколения), мы должны задуматься и об этических проблемах, которые нанотехнологии уже ставят перед правительствами разных стран и даже человечеством в целом. Например, сейчас существует непростая задача выбора приоритетов развития, и некоторые проблемы уже можно определить достаточно точно. Должны ли мы выделять средства на исследование возможностей искусственного интеллекта, в потенциале способного превзойти интеллект человека? Должны ли мы способствовать созданию все более разнообразных наночастиц или следует ограничиться лишь теми частицами, которые мы в какой-то степени уже изучили и представляем себе их воздействие на здоровье человека и окружающую среду? Каким образом совмещать разноплановые интересы ученых из разных областей науки и техники? Каким образом может быть учтен риск использования и широкого внедрения новых технологий? Этот список вопросов можно легко продолжить и расширить по конкретным проблемам, и мы сейчас очень нуждаемся в разумных оценках социальных, этических и экологических последствий тех процессов, которые возникнут при широком и бурном развитии новых технологий.
Помимо семи перечисленных и обсужденных направлений развития нанотехнологий, Национальный научный фонд заключил специальное соглашение (торжественно озаглавленное Меморандум согласия) с огромной Корпорацией исследований полупроводниковой техники (Semiconductor Research Corporation) о включении в список восьмого направления приоритетных исследований, связанного с наноэлектроникой на кремниевой основе и даже вне этого ограничения! Национальному научному фонду пришлось пойти на включение этого специализированного направления (названного Silicon Nanoelectronics and Beyond) в список приоритетов, поскольку корпорация щедро финансирует многие университетские разработки исходя из интересов входящих в нее компаний. В этом направлении речь идет об исследованиях в конкретной области (наноэлектронике), которые поддерживаются совместно Национальным научным фондом и конкретным сектором экономики, что позволяет финансирующим организациям более рационально и продуманно использовать свои возможности. По-видимому, эта форма сотрудничества является достаточно эффективной, поскольку сейчас некоторые другие крупные правительственные организации (Министерство обороны, Министерство энергетики и т. д.) также стараются выработать смешанные формы финансирования, составляя собственные списки интересующих их проектов и затем согласовывая выделение грантов по специфической тематике с Национальным научным фондом.7.3. Направления исследований в будущем
Механизм федерального финансирования нанотехнологических исследований можно сравнить с тем, как мальчишки бросают камешки в пруд. Выделение гранта на пять лет создает первый «круг» результатов, который постепенно распространяется по всей поверхности пруда, соответствующего всей области исследований. Следующий камень, попавший в другое место пруда, создает второй «круг», который в процессе распространения накладывается на первый, создавая между работами определенное взаимодействие, возможно, таящее в себе интересные научные результаты. Можно сказать, что в «пруду» нанотехнологий уже расходится много взаимодействующих кругов, обеспечивающих появление все новых идей и разработок. Первичный импульс задается в основном пятилетними грантами, что и было подтверждено в декабре 2003 года Конгрессом США, принявшим Акт о развитии нанотехнологии в XXI веке [44] .
Сказанное определяет и логически продолжает существующую практику государственного финансирования нанотехнологических разработок, однако стоит вспомнить, что (по мере получения практически ценных результатов) в процесс поддержки и направления разработок включаются промышленные группировки, заинтересованные обычно в скорейшем коммерческом использовании уже полученных результатов. Как правило, важные научные открытия приводят к появлению на рынке новых коммерческих товаров примерно за 20–30 лет, однако темпы промышленного прогресса постоянно возрастают, поэтому сроки появления нанотехнологических «новинок», по-видимому, будут сокращаться [45] . Можно с уверенностью полагать, что в ближайшие годы широкая общественность познакомится с больших числом таких товаров и услуг, причем многие новинки будут относиться к здравоохранению и экологии. Учитывая этот прогноз, важнейшие федеральные ведомства и учреждения, связанные с медициной и охраной, уже начали финансировать дорогостоящие разработки, направленные на методики выявления, переработки и оценки токсичности наночастиц и наноматериалов [46] .
Многие из последних открытий в области нанотехнологий связаны с тем, что исследователи стали изучать в нанометрическом масштабе уже известные квантово-механические явления или физико-химические свойства обычных материалов. С другой стороны, специалисты надеются, что наиболее интересные открытия в будущем будут связаны с исследованиями на границах научных дисциплин и с комбинациями различных методик и технологий. Стоит вспомнить, что уже в самых первых работах по нанотехнологиям исследователи отмечали явное сближение или даже «слияние» ранее казавшихся далекими областей науки. В нанотехнологиях как бы объединяются в единое целое микроэлектроника, биотехнологии, информационные технологии и так называемая когнитивистика (сочетание наук, относящихся к изучению процессов познания), что обещает в будущем значительно расширить не только наши знания, но и сами возможности человеческого организма и человеческого интеллекта.
Столь серьезные задачи лишь подчеркивают важность координации научно-исследовательских работ, осуществляемых самыми разными специалистами. Возможно даже, что процесс организации делового сотрудничества между учеными, инженерами, промышленниками и социологами в очень обширной области новых технологий окажется весьма поучительным и полезным.
7.4. Поддержка специальных направлений академических исследований со стороны некоторых ведомств, связанных с ННИ
В Национальной нанотехнологической инициативе участвуют многие федеральные ведомства США, поддерживающие особые или специализированные направления нанотехнологических исследований.
Прежде всего стоит отметить Министерство обороны, которое финансирует многие разработки, относящиеся к материаловедению и широкому кругу других технических проблем, представляющих интерес для вооруженных сил. Во многих случаях, однако, цели проектов носят весьма общий характер, а их результаты могут быть использованы и в гражданском секторе (например, некоторые из финансируемых военными разработок относятся к новейшим типам катализаторов, датчикам, солнечным батареям, энергетическим устройствам и средствам защиты от химического, биологического или радиологического оружия). Кроме того, Министерство обороны, в рамках ННИ широко участвует в финансировании множества исследований, относящихся к наноэлектронике, нанофотонике и наномагнитным материалам, а в последнее время уделяет особое внимание проектам по спиновой электронике и квантовой информатике. При известном Массачусетском технологическом институте Армия США создала Институт армейской нанотехнологии (Institute for Soldier Nanotechnology), специализирующийся на передаче и использовании тех результатов нанотехнологий, которые могут применяться для повышения боеспособности вооруженных сил. Особо можно отметить инициативу Министерства обороны по финансированию ряда так называемых межинститутских исследований (Multi-University Research Initiative, MURI), нацеленных на решение сложных и специфических проблем.
Очень большое число наноисследований в высших учебных заведениях финансируется Министерством энергетики (которое в США традиционно занимается и проблемами ядерного оружия). Министерство проявляет основной интерес к изучению фундаментальных свойств вещества в нанометрическом масштабе, созданию новых видов катализаторов, энергетическим установкам, сборке и архитектуре нанообъектов и созданию новых материалов [47] . Кроме того, Министерство энергетики участвует в финансировании работ по созданию новейшего программного обеспечения, позволяющего моделировать наномасштабные и обычные системы и процессы вообще.
Следует также особо отметить, что Министерство энергетики создало собственную специализированную сеть из пяти научно-исследовательских центров по нанотехнологиям (Nanoscale Science Research Centers, NSRCs) на базе мощных национальных лабораторий правительства США, предоставляющую академическим разработчикам свои микроскопы, источники излучения, высокоэффективную аппаратуру и сложное оборудование. Этот подход представляется весьма важным и интересным, поскольку многие небольшие университеты и колледжи не могут позволить себе закупать дорогостоящее новейшее оборудование для сложных экспериментов в области нанонауки. Впрочем, эта проблема относится и к большим университетам, руководство которых, по понятным причинам, также часто отказывается закупать дорогие и высокоспециализированные приборы (например, особые источники света и т. д.) для интересных, но, возможно, разовых экспериментов. Возникающее противоречие легко решают упомянутые центры NSRC, предоставляющие свою аппаратуру не только финансируемым министерством исследователям, но и многим другим участникам нанотехнологического «сообщества».
Эти центры были созданы при национальных лабораториях в Окридже, Аргонне, Брукхейвене и имени Лоуренса в Беркли (кроме того, один объединенный центр был создан совместно лабораториями Сандия и Лос-Аламос). В тех случаях, когда пользователи соглашаются публиковать результаты исследований открыто (то есть поделиться ими с научной общественностью), центры NSRC предоставляют рабочее время, материалы и свою техническую помощь совершенно бесплатно, а при желании сохранить полученные данные в тайне – пользователи оплачивают только фактические расходы лабораторий. Перечисленные центры уже сейчас оказывают серьезную помощь разработчикам, особенно в материаловедении и теоретических расчетах, требующих мощных компьютеров. Они представляют собой важные элементы общенациональной сети инфраструктуры нанотехнологических исследований (National Nanotechnology Infrastructure Network) и сети вычислительной нанотехнологии (Network for Computational Nanotechnology), которые последовательно создаются в рамках Национальной нанотехнологической инициативы. [Заинтересовавшийся организацией исследований министерствами обороны и энергетики читатель найдет их подробное описание в книге.
Национальный институт здоровья, объединяющий множество организаций и ведомств, широко финансирует нанотехнологические исследования медицинской направленности, которые могут быть позднее использованы для диагностики, предотвращения и лечения различных заболеваний, а также разработки многих видов новой медико-биологической аппаратуры, как для научной, так и для практической работы. Ценность нанотехнологий для медицины и биологии связана, прежде всего, с тем фактом, что новые методики позволяют ученым проводить измерения и осуществлять манипуляции в масштабах, сравнимых с размерами отдельных клеток. Уже сегодня на основе нанотехнологий созданы ценные приборы и устройства, позволяющие получать информацию о макромолекулярных процессах, происходящих в отдельных клетках или органах организма. Некоторые финансируемые разработки относятся к весьма перспективному направлению, связанному с ранней диагностикой опасных заболеваний, так как в настоящее время выявлены контрастные агенты, позволяющие обнаруживать даже очень небольшое количество раковых клеток в тканях на начальной стадии развития опухоли. Ценность таких работ повышает и то, что нанотехнологии создают возможность так называемой «направленной» доставки препаратов в пораженные участки тканей без хирургического вмешательства. Вообще говоря, стоит отметить, что в биологии и фармацевтике очень сложно ввести четкие определения, и поэтому Национальный институт здоровья финансирует множество других исследований, которые не относятся формально к нанотехнологиям, но основаны на молекулярном подходе, то есть на исследовании и учете процессов, происходящих в нанометрическом масштабе.
Агентство защиты окружающей среды (Environmental Protection Agency, EPA) финансирует проекты, прямо или косвенно связанные с методами обнаружения и обезвреживания экологически опасных веществ. Помимо этого, в последние годы EPA уделяет все большее внимание изучению воздействия самих наноматериалов и нанопрошков на здоровье населения и состояние окружающей среды. В частности, в 2004 году EPA начало осуществлять (совместно с Национальным институтом здоровья и Национальным научным фондом) обширную специализированную программу исследования реакций человеческого организма на различные наноматериалы, уже поступившие в коммерческое производство. Агентство намерено не только расширять эту программу, но и финансировать аналогичные исследования в других странах.
Комическое агентство НАСА финансирует большое число разнообразных программ, некоторые из которых носят общий характер. Например, НАСА курирует часть проектов, относящихся к гипотетическому будущему «слиянию» нанотехнологий, биотехнологий и информационных технологий (по мнению некоторых специалистов, этот подход позволит понять самоорганизацию структур в природе). С другой стороны, НАСА, естественно, поддерживает много проектов, непосредственно относящихся к развитию авиационно-космической техники (включая датчики для анализа внеземных материалов, системы контроля состояния космонавтов и т. д.) или к материаловедению (большое внимание сейчас уделяется весьма популярным исследованиям возможностей использования нанотрубок в получении особо прочных и легких материалов). Кроме того, стоит отметить, что НАСА организовало четыре центра поддержки академических исследований (University Research, Engineering and Technology, URETI), многие разработки в которых относятся к междисциплинарным проблемам, связанным именно с нанотехнологиями. Центры организованы на базе отделения Калифорнийского университета в Лос-Аламосе (UCLA), Техасского университета A&M, Принстонского университета и университета Пердю. Гранты выдаются на исследования в течение 5 лет, но НАСА обещает при необходимости продлевать их еще на пять лет.
7.5. Заключение
Возможности правильного использования результатов академических исследований во многом зависят от правильной системы организации их поддержки и финансирования. Финансирующие организации должны внимательно изучать собственные потребности и намечать конкретные цели, то есть решить, желают ли они создать совершенно новую технологию, довести уже существующую в лабораториях новую технологию до внедрения в коммерческое производство или получить чисто научную информацию о неизвестных процессах и революционные идеи. Каждая из таких задач требует собственного подхода. Наметив конкретную цель в какой-то области науки, финансирующие ведомства далее могут начать поиск исполнителей по имеющимся базам данных и определить форму своего участия (организация центров, новых групп или финансирование индивидуальных исследований).
Существует и более активный подход к использованию академических исследований, когда именно промышленные организации или бизнесмены становятся организаторами или инициаторами процесса передачи информации. Например, деловые круги могут организовывать конференции и семинары (для создания реальных связей с академическими учреждениями), поддерживать конкретные исследования или просто поддерживать в разной форме талантливых студентов, способных в перспективе к творческой работе.
Глава 8 Механизмы передачи и использования результатов академических исследований в области нанотехнологий
Ларри Джильберт, Майкл Кригер
На первый взгляд непосредственная коммерциализация академических исследований представляется сложным процессом, в котором множество обстоятельств должны точно «совпасть» друг с другом при благоприятствующей обстановке. Успешный процесс передачи результатов академической разработки в производство трудно описать единой идеализированной моделью (прежде всего, из-за большого числа «игроков» и «элементов» процесса), поэтому ниже предлагается его схема, в которой основное внимание уделяется элементам, а не процессу в целом.
Университеты были и остаются основным источником новых идей в области нанотехнологий, что объясняется широкой поддержкой таких исследований со стороны федерального правительства, обеспечиваемой постоянно развивающейся и расширяющейся системой грантов и правительственных контрактов [48] . К сожалению, такие работы (в противоположность обычным исследованиям, проводимым корпорациями или частными лицами) остаются малоизвестными или малодоступными для широкого круга заинтересованных предпринимателей, инвесторов и т. д. Сложность проблемы нанотехнологий связана еще и с тем, что их внедрение зачастую требует крупных капиталовложений и команы талантливых исследователей (а не изобретателей-одиночек). В настоящее время в научных лабораториях получено множество интересных результатов (главным образом благодаря правительственной поддержке), так что перед предпринимателями и инвесторами стоит реальная задача – найти ценные идеи и превратить их в коммерческие товары и услуги.
Процесс превращения знаний в рыночные продукты специалисты называют
1. Научный сотрудник, условно называемый профессором, обнаруживает некое интересное явление, имеющее отношение к технологии (этот этап можно назвать «открытием»).
2. Открытие регистрируется в отделе передачи технологий универ – ситета.
3. Отдел оформляет получение предварительного патента (provisional patent) для защиты прав на связанную с открытием интеллектуальную собственность (intellectual property, IP).
4. Отдел «продает на рынке» открытие или передает каким-либо путем право представлять коммерческие интересы профессора тем лицензиатам (фирмам, имеющим государственное разрешение на ведение операций), которые готовы оплатить патентование, развить технологию до уровня коммерческого производства и выставить ее на продажу.
Чтобы процесс передачи технологии не показался читателю слишком простым и легким, следует напомнить о трех условиях или трудностях, стоящих на пути реализации каждого открытия.
Во-первых, в указанных последовательных операциях должны постоянно участвовать все три заинтересованные стороны (ученые, организации и компании), причем сотрудничество должно быть связано со всеми видами деятельности, от технической разработки до коммерческого производства. Любое существенное недоразумение или нарушение условий сотрудничества (например, навязывание или использование неразумных условий лицензирования) в этой ситуации приводит к нарушению «графика» появления товара на рынке или не позволяет запатентовать данное изделие вообще.
Во-вторых, результат открытия (продукт и т. д.) может попасть из университетской лаборатории на полки магазинов и другими путями (некоторые из них описываются ниже).
Наконец, третье (и наиболее серьезное) препятствие заключается в сложности самого процесса продажи открытия. Мы недаром взяли в кавычки слова «продает на рынке», описывая деятельность отделов передачи технологии. Дело в том, что торговля научно-техническими идеями и разработки носит весьма специфический характер и происходит, строго говоря, на основе весьма странной и противоречивой информации. С одной стороны, из университетских отделов передачи технологий (компетенция которых является явно недостаточной) поступают фантастические предложения о немыслимых ранее технологиях, а с другой – «достоверность» этой информации подтверждается научными публикациями, сообщениями на веб-сайтах и т. п., составляемыми самими авторами, журналистами, бывшими студентами и т. п. [50]
Ниже описываются некоторые особенности, закономерности и «ловушки» процессов передачи технологий, которые необходимо учитывать всем лицам и организациям, вовлеченным в процесс коммерциализации научных идей, то есть передачи информации из академической сферы в промышленность.8.1. He существует стандартных методов передачи технологий!
Характерной особенностью процессов передачи технологий является их разнообразие и неповторимость. Выше уже отмечалось, что в данной статье рассматривается не столько сам процесс передачи технологий (как нечто цельное), а его отдельные стадии и компоненты. Такой подход может показаться читателю неправильным, но в действительности он диктуется характерными и фундаментальными особенностями описываемого социально-экономического явления. Дело в том, что хотя каждая коммерциализация технической идеи может рассматриваться в виде отдельного процесса, сами эти процессы очень плохо подаются обобщению. Слово
Иными словами, предполагается существование набора точных рекомендаций, во всех случаях обеспечивающих (по крайней мере теоретически) успех научно-технических инноваций.
Удивительно, но часто многообещающие и перспективные проекты коммерциализации научных идей проваливаются по простой причине – их организаторы считают свою задачу просто «процессом», требующим правильного осуществления всех этапов, в то время как любое внедрение требует «искусства», то есть учета совершенного уникального сочетания компонент. Раскручивая инновационные проекты, организаторы должны постоянно уделять внимание научному персоналу, решению интересной научно-технической задачи, срокам работ и их финансовому обеспечению, меняющемуся состоянию рынка и многим другим факторам.
Главными слагающими успеха при этом часто выступают мотивации человеческого поведения и отношения между всеми участниками проекта. Необходимо учитывать отношения исследователей с руководством и администрацией университета, а также отношения самого руководства с коммерческими структурами. Ниже рассматриваются отдельно различные факторы, правильное сочетание которых обеспечивает успех при передаче научных идей или новых технологий из университетских лабораторий в промышленность.
8.2. Почему университеты занимаются передачей технологий?
Возможно, заголовок станет понятнее, если учесть, что по статистике лишь очень небольшое число университетских отделов передачи технологий приносит прямую прибыль, хотя бы оправдывающую расходы на их содержание. Собственно говоря, у руководства и администрации университетов нет прямой финансовой выгоды от этих отделов и их деятельности, но необходимость передачи технологий диктуется и другими факторами, некоторые из которых перечисляются ниже.
• Отношения с правительством. Финансируя деятельность университетов, правительство США требует от них (по меньшей мере), чтобы результаты проводимых исследований становились доступными для лиц и организаций, желающих их внедрять.
• Справедливое желание получать прибыль. Коммерциализация открытий может оказаться весьма доходным делом, если университет заранее оговорит свое финансовое участие в работе стартовой инновационной компании.
• Желание профессорско-преподавательского состава. Очень многие преподаватели и работники университетских лабораторий, конечно, серьезно заинтересованы в коммерциализации своих научных идей по самым разным причинам (от желания прославиться, заработать больше денег или перейти на работу в частный сектор до стремления просто получить авторское вознаграждение за патент или изобретение).
• Человеческие отношения. В тех случаях, когда профессора, преподаватели и выпускники университета добиваются успеха в области бизнеса, они часто выступают в качестве «доноров», вовлекая своих коллег в новые проекты внедрения или коммерциализации [51] .
8.3. Как происходит передача технологии?
Технологии могут передаваться из университетских лабораторий в коммерческое производство различными путями, пять из которых описаны ниже в разделе «Виды деловых отношений». Обычно университет оформляет для профессора, сделавшего открытие или получившего интересный научный результат, временный или даже полноценный патент, затем (как предложено в описанной выше простейшей модели передачи технологии) какая-то коммерческая структура изъявляет желание внедрить это открытие или результат в промышленность, для чего ей необходимо прежде всего заключить с университетом лицензионное соглашение. На основе такого соглашения может быть организована стартовая инновационная компания (старт-ап) с участием университетских исследователей. В соглашении оговариваются условия оплаты, которые в зависимости от вида лицензии могут включать в себя выплату единовременной суммы, авторского вознаграждения после внедрения изобретения и т. д.
На практике предлагаемая простая картина взаимоотношений бизнеса и науки значительно усложняется из-за нескольких дополнительных факторов. Прежде всего, любое серьезное и успешное внедрение научного открытия требует (помимо очевидной необходимости приобретения соответствующего патента) знания некоторых конкретных технических приемов, так называемого «ноу-хау», которым обычно обладает сам изобретатель-профессор, его аспиранты или другие сотрудники. Из этого вытекает, что помимо лицензии фирма должна заручиться и личной поддержкой профессора и его сотрудников, как правило, это достигается заключением соответствующего соглашения о сотрудничестве или найме на работу. Отсутствие информации «ноу-хау» обычно делает использование патента бессмысленным.
В данной работе очень кратко (и с учетом всего сказанного выше) рассматриваются общие вопросы, связанные с возникновением технологий, особенностями академических исследований и отношений науки с бизнесом при коммерциализации научно-технических разработок.
8.3.1. Источники технологии
Выше уже отмечалось, что передача информации осуществляется посредством лицензирования или другой формы приобретения интеллектуальной собственности, принадлежащей университетам и защищенной существующей патентной системой [52] . Действительно, право собственности на изобретение и практически любое открытие, совершенное в стенах высших учебных заведений, остается за последними (разумеется, если они не отказываются от этих прав). Эта система основана как на служебных обязательствах профессорско-преподавательского состава, студентов и служащих, так и на ограничениях закона Бэя – Доула (Bayh– Dole Act) – основного юридического акта, регулирующего вопросы права в университетах, финансируемых федеральным правительством США [53] .
Каким образом администрация университета узнает об открытии и разрешает сообщить о нем? В данном случае она ведет себя точно так же, как администрация крупной корпорации, в лаборатории которой совершено какое-то открытие. Обычно администрация позволяет исследователю обнародовать свои результаты после того, как обеспечивается их предварительная патентная защита. Во многих случаях общая информация о технологии становится открытой, например, после публикации или доклада о результатах исследования на научных конференциях и т. п. Слишком слабая или слишком жесткая патентная «защита» может затруднить внедрение любой технологии, особенно в тех случаях, когда коммерциализация требует вложения больших средств.
8.3.2. Какими мотивами руководствуется администрация, раскрывая информацию?
Одной из целей открытой публикации результатов исследований является поиск и привлечение инвесторов для оплаты полной патентной защиты ценных изобретений и внедрения технологии в промышленность. Многие фирмы с разумным и «просвещенным» руководством финансируют связанные с образованием специальные программы, позволяющие самим ученым провести дополнительные исследования и выяснить более точно, какова ценность новой технологии и может ли она стать объектом патентования? Поиск дополнительных инвестиций приводит к тому, что многие организации демонстративно раскрывают содержание принадлежащих им патентов, выплачивая своим исследователям вознаграждение за публикацию более подробных сведений.
С другой стороны, некоторые университеты проводят совершенно противоположную политику в области информации и патентных прав. Администрация таких университетов сама патентует открытия и сохраняет права на интеллектуальную собственность, практически не выплачивая исследователям единовременного вознаграждения. Преимуществом этой системы является то, что в тех случаях, когда ценная технология доходит до коммерциализации, университет (сохранивший права на интеллектуальную собственность) может выплачивать своим изобретателям очень высокие авторские вознаграждения. Процентные отчисления изобретателям (royalty) в таких случаях могут доходить до 25–50 %, что значительно выше суммы, которую они могли бы получить, передав открытие в частный сектор.
8.3.3. Необходимость создания атмосферы доверия
Несмотря на очевидную привлекательность политики, направленной на получение высоких авторских вознаграждений, руководство университетов обычно официально заявляет, что оно поддерживает стремление правительства шире внедрять новые технологии и поэтому является сторонником открытой публикации результатов. Таким образом, реальное отношение самих ученых, то есть профессорско-преподавательского и технического состава, к деятельности собственных университетских отделов передачи технологий (доверие или недоверие) является ключевым моментом в проблеме опубликования результатов и последующей защите этих результатов патентами, лицензиями от этих отделов и т. д. При этом вполне вероятна ситуация, когда отделы передачи технологий вообще бездействуют, так что обсуждать их работу не имеет смысла.
Однако психологическая проблема доверия, играющая столь важную роль в процессах передачи технологий, заслуживает особого рассмотрения. В широком смысле слова, отсутствие доверия в рассматриваемых ситуациях может быть обусловлено целым рядом совершенно независимых причин и обстоятельств:
• Общее недоверие ко всякому административному руководству.
• Убежденность профессорско-преподавательского состава в том, что руководство университета зависит от правительственных или деловых кругов, вследствие чего не способно защитить интересы исследователей и самого университета.
Поделиться книгой: