Доклад о состоянии науки в Российской Федерации

Преодоление разрыва между наукой и производством — одна из самых главных и сложных задач на сегодняшний день. В национальной инновационной системе стран с развитым рыночным хозяйством основная роль отводится покупателю — рынку, в то время как в советской практике основная роль отводилась государству. До последнего времени считалось, что там, где рынок диктует спрос на инновации, формируются наиболее эффективные инновационные системы. В развитых странах основные средства на инновации – до 90% – это собственные средства крупных корпораций. Существует еще так называемый малый инновационный бизнес, который развит, в частности, в США, Канаде, Израиле и некоторых других странах. Он выполняет роль своеобразной «закваски», генерирующей пионерные решения, повышающие гибкость инновационного процесса. Эта часть бизнеса ведет разработки на основе грантов и займов. Описанная система складывалась десятилетиями, прошла долгий и сложный путь проб и ошибок и дает, в общем, неплохие результаты.

Подобной бизнес-культуры у нашего предпринимательского корпуса пока нет, интересы получения прибыли при минимальных затратах превалируют над долгосрочными инновационными интересами. Поэтому на стратегическое инновационное мышление нашей бизнес-элиты нельзя рассчитывать. Компании участвуют в основном в конкретных проектах, способных принести быструю и очевидную выгоду. Как правило, это разработки в минерально-сырьевом комплексе с относительно небольшим горизонтом планирования.

Гораздо более перспективным представляется институт государственно-частного партнерства. Сегодня государство недостаточно использует самый распространенный инструмент принуждения бизнеса к инновациям, например, путем введения новых технических регламентов — бывших ГОСТов. Многие нормативы не менялись с советских времен, в частности, на строительство автодорог, железнодорожной сети, износоустойчивости стройматериалов. Уже не один раз откладывается введение новых стандартов на автомобильное топливо — Евро-3 и Евро-4. В странах ЕС, например, с начала 1990-х годов нормативы выбросов CO2 автотранспортом снижены более чем в 5 раз.

По данным статистики, в государственной собственности в России сконцентрировано более 70% технического потенциала страны. Госсектор науки является основным источником отечественных инноваций, именно госсектор может выступать гарантом интересов государства во всех сферах экономики и политики. Идея формирования государственных корпораций в ряде приоритетных направлений — это попытка сформировать высокотехнологичные компании, в рамках которых можно было бы объединить науку и производство для реализации инновационных цепочек.

Современное государство имеет эффективный набор достаточно тонких методов регулирования, которые успешно взаимодействуют с методами рыночного саморегулирования. При этом государство является ведущим звеном в этом сложном взаимодействии и, используя свои возможности, активно влияет на формирование эффективной инновационной политики. Об этом, во всяком случае, говорит опыт ведущих стран.

6. Проекты MegaScience

В июле 2011 г. на совещании в Дубне российские ученые предложили новый способ возрождения и поддержки науки. Речь шла о том, чтобы запустить на территории Российской Федерации мегамасштабные научные проекты по образцу нашумевшего андронного коллайдера. Предложение было оформлено под соответствующим названием «Проекты MegaScience», а общий бюджет составил 133 миллиарда рублей. Часть проектов в минимальных объемах была профинансирована и по ним началась работа. Сегодня вопрос стоит следующим образом – доводить ли эту идею до логического конца или отказаться от ее реализации.

Всего было предложено 6 проектов. Обычному человеку могут быть доступны для понимания, скорее всего, только два из них. Это «Игнитор» и «PEARL». Первый проект касается исследования термоядерного реактора — наподобие тех, которые сейчас работают на атомных станциях, но намного большей мощности. Второй связан с созданием супермощного лазера. Мощность лазера должна составить 5 петаватт (1016 ватт). Для сравнения промышленные лазеры, которые могут плавить и резать металлические листы, имеют мощность порядка единиц киловатт (103 ватт). Иначе говоря, речь идет о лазере в триллионы раз мощнее. Что касается остальных проектов, то сторонний наблюдатель еще может заинтересоваться предложением по изучению «очарованных тау-частиц», но что под ними подразумевается, вряд ли поймет. Достаточно прочитать, что «очарованные (англ. «charm») частицы — D-мезоны — будут получаться при столкновении вещества и антивещества в электрон-позитронном коллайдере».

На упомянутом заседании в Дубне в пользу «проектов MegaScience» было высказано два основных соображения: это вдохнет новую жизнь в умирающую отечественную науку, а также даст ценные знания об устройстве Вселенной. Именно второй пункт и вызвал на заседании, а также в ходе последующих обсуждений самую горячую критику. Поднимался вопрос: зачем нам в России знать, что было в первые секунды после Большого взрыва? Другими словами – зачем нам нужны знания, на получение которых будут потрачены миллиарды, практическая ценность которых мало кому ясна. Запрашиваемое учеными финансирование выглядит несоразмерно большим, особенно в условиях надвигающейся второй волны мирового экономического кризиса, предстоящего снижения цен на нефть, а также при наличии у правительства значительного объема социальных обязательств.

В целом доводы оппонентов «Проектов MegaScience» основывались на сомнении в том, что России нужны столь масштабные проекты, учитывая непонятные перспективы их практической реализации.

Однако давно известно, что масштабные фундаментальные исследования способны создать качественно новые знания об окружающем мире. В свое время мало кто понимал значение разработки теории строения ядер. Но всего через 20 лет после начала исследований взорвалась первая боевая атомная бомба, созданная как раз на основе «абстрактных знаний». А следом появился и «мирный атом». Или другой пример. Еще 60 лет назад обычная плазма считалась чем-то совершенно экзотическим. Однако с тех пор разработано огромное множество прикладных технологий с использованием этого состояния вещества – ею наносят покрытия на металлические поверхности для придания им твердости, ею контролируемо «травят» (очищают) слои кремния при производстве микроэлектроники. Другими словами, плазма сегодня – неотъемлемая часть технологического арсенала. Электронная микроскопия, в рамках которой образец исследуется с помощью пучка электронов, 50 лет назад являлась сверхноваторством, а сегодня это один из главных исследовательских методов для работы на уровне отдельных атомов и молекул. Иначе говоря, значительную часть фундаментальных наработок удается конвертировать в технологии, причем в достаточно короткое время.

Российских ученых, выступивших с проектом Megascience, интересуют именно те области мироздания, где задействованы большие силы и высокие энергии. Фундаментальные знания на субъядерном уровне могут очень скоро обернуться гигантскими выгодами. Не исключено, что и экстремальные состояния ядерных частиц в скором будущем найдут свое применение в технологических приложениях.

Пока уровень неопределенности результатов в представленных проектах достаточно высок, но стоит положиться на компетентность российских ученых. Разговор лучше вести не с позиции «выброшенных денег», а с позиции «высокорискованных инвестиций». Вполне возможно, что подобные инвестиции окупятся в ближайшем будущем, как минимум, получением доступа к «прирученной энергии», причем в гигантских количествах.

Впрочем, каким образом шесть отдельных локальных экспериментальных комплексов могут способствовать оздоровлению всей российской науки? Ключевую роль здесь играет масштабность проекта. В свое время именно подобные амбициозные проекты позволили Советскому Союзу стать великой научной державой.

Работа в крупном, известном на мировом уровне научном проекте дает любому ученому огромную прибавку в статусе, что принципиально значимо для отечественных специалистов, которые за последние 20 лет оказались на глубокой «социальной периферии». Реализация проектов даст сигнал всему обществу, что в нашей стране ученые вновь востребованы.

Долгосрочный масштабный проект со значительной долей вероятности станет базой для формирования сильных научных школ, которые возникают только вокруг большой и активно действующей научной инфраструктуры. Не случайно почти все ученые из бывшего СССР, которые успешно реализовали себя за рубежом, относят себя к той или иной известной школе – это ученики Капицы, Йоффе, Алферова. Они сегодня возвращаются в Россию, уже имея свои успешные инновационные бизнесы. Если заработают большие установки, тогда появятся молодые генераторы великих идей, часть из которых сможет заложить новые традиции в рамках уже российской науки.

Наконец, масштабность проекта означает совсем другой уровень деятельности российских ученых в международном масштабе. Когда в Сколково приглашают одного, двух или пятерых иностранных ученых, это задает высокую планку качества для одной, двух или пяти научных команд в России. При реализации любого из проектов MegaScience в работу будут одновременно вовлечены сотни научных коллективов. И даже при небольшой концентрации иностранных специалистов все российские команды вынуждены будут подтянуть свои стандарты работы под общие требования.

Второй фактор оздоровления науки кроется в выстраивании научно-производственной инфраструктуры. С одной стороны, осуществление любого из мега-проектов невозможно без больших дополнительных работ – строительства научных центров, оснащения их оборудованием, в том числе уникальным. Поскольку все комплексы будут находиться на территории России, большая часть заказов на создание элементов инфраструктуры будет передана российским компаниям. У таких компаний появится долгосрочный заказ на новые кадры и возможность долгосрочного планирования финансовых поступлений. Отсутствие научно-производственной базы не дает расти научно-ориентированным производственным предприятиям сегодня, а, в конечном итоге, это одно из главных препятствий, мешающих развитию современной прикладной науки в России.

С другой стороны, нужно учитывать еще одно важное преимущество проектов MegaScience. Они будут строиться не на пустом месте. В свое время Советский Союз опередил страны-конкуренты в строительстве гигантских исследовательских комплексов. Например, ПИК в Гатчине был заложен более 30 лет назад. Естественно, сейчас проект принципиально переработан. Технологии в нем – новые, а инфраструктура – уже имеющаяся. Такая ситуация прослеживается во всех шести проектах: заменяется и обновляется та часть советской инфраструктуры, которая устарела и развалилась, а рабочая часть заполняется новой «начинкой». В итоге за половину проектной стоимости возникает полностью современная установка. С учетом «потерь» и расширения бюджета можно получить такую же или даже меньшую цену, которую платят развитые страны за сооружение у себя аналогичных научных объектов.

Обсуждая возможность реализации мегапроектов, нельзя обойти вопрос об их коррупционной составляющей. Стороннему наблюдателю проект в нынешнем его виде покажется, в первую очередь, новым способом нецелевого расходования бюджетных средств. На фоне неуклонно возрастающего объема коррупционного рынка в нашей стране такие подозрения не могут не выглядеть обоснованными.

Однако у проектов MegaScience есть солидная антикоррупционная «подушка». Хотя в ходе работы возможна коррекция сроков и бюджета, но подобные масштабные проекты имеют четкие границы и конечную цель. Если конечная цель – построить реактор нового типа, то этот реактор в итоге должен работать и давать энергию.

На данный момент в программу Megascience включены шесть проектов.

Первые два должны обеспечить новый рывок в ядерной науке и ядерной энергетике. Реакции, происходящие с атомными ядрами, таят в себе неисчерпаемый запас энергии. Но какие именно реакции лучше подходят для использования в энергетических установках – это, прежде всего, вопрос возможностей наших технологий.

1. Например, слияние  ядер с превращением более  легких элементов в более тяжелые  – это весьма привлекательный  с энергетической точки зрения  процесс. Но чтобы начать «собирать»  энергию, надо сначала нагреть  компоненты смеси до 150 миллионов  градусов. Из какого материала  должны быть произведены стенки  предполагаемого «реактора», чтобы  они выдерживали такой нагрев, ученые пока не выяснили. Но  есть способы удерживать нагретую  плазму (а при таких температурах  вещество существует в виде  плазмы) с помощью магнитного  поля. Такие технологии стремительно  совершенствуются. Разработке таких  технологий посвящен первый проект  — реактор термоядерного синтеза  в г. Троицке. Реактор «Игнитор»  при сопоставимой мощности по  проекту должен быть почти  в 40 раз меньше своего ближайшего  аналога, который сейчас строится  во Франции (кстати, с участием  России).

2. Лазер PEARL в Нижнем  Новгороде может быть еще одним  ключом к закрытой пока двери  термоядерного синтеза. Его огромная  мощность позволяет очень быстро  нагреть небольшой объем вещества  до 100-200 млн градусов, необходимых  для начала термоядерной реакции. По сути, PEARL – это альтернатива  токомаку «Игнитор», в котором  нагрев плазмы должен происходить  с помощью электрического тока.

Какой из подходов окажется более перспективным пока сказать сложно – ученым как раз не хватает экспериментальных данных о том, что делает с веществом и с вакуумом лазерное излучение такой высокой мощности.

3. Высокопоточный  пучковый исследовательский реактор (ПИК) в г. Гатчина Ленинградской  области – это гигантская по  размерам, очень сложная и дорогостоящая  разновидность микроскопа. В отличие  от обычного микроскопа, где в  качестве «щупа» используется  видимый глазом свет, в Пучковом  Исследовательском Комплексе применяется  поток нейтронов (составных элементов  атомного ядра). С помощью такого  инструмента можно получать информацию  о том, что и как располагается  внутри атомных ядер, как изменения  в ядрах связаны с микро- и  макроскопическими свойствами вещества. Самый простой и понятный прикладной  аспект этого проекта – возможность  изучения того, как меняются свойства  материалов в условиях сильной  радиоактивности. Это, в частности, необходимо для создания новых  ядерных установок и научно-обоснованного  предсказания сроков службы их  конструкционных материалов.

4. MARS — источник  синхротронного излучения (СИ) четвертого  поколения, который планируется  создать в Курчатовском институте  в Москве. Синхротрон – это  гигантское кольцо, в котором  разгоняют до огромных скоростей  небольшие количества заряженных  частиц, например, электронов. Каждый  раз, когда разогнанный пучок  электронов поворачивает (а электроны  должны летать по кольцу), все  электроны испускает энергию  в виде кванта света. Испускаемый  при поворотах такого пучка  импульс излучения (синхротронное  излучение) обладает уникальными  характеристиками. Именно его используют  для исследования по принципу  работы обычного микроскопа, но  точность, яркость и длинна волны  таковы, что дают возможность  характеризовать структуру молекул. Особенно ценные достижения с  помощью СИ были получены на  биологических молекулах, фактически  это способ исследовать логику  работы биологических машин на  самом глубоком молекулярном  уровне. Четвертое поколение синхротронов  имеет лучший набор характеристик  из тех, что сегодня есть в  мире.