Основные черты и противоречия современного этапа НТП

  Конвергенция  технологий. В течение более четверти века информационные технологии занимали центральное место во всех прогнозах инновационного развития и реально демонстрировали не только ускоренные темпы наращивания основных технологических параметров, но и быстрый рост производства и рынков. В последние годы внимание экспертов переключилось на начавшийся процесс практически одновременного развития широкого спектра научных и технологических областей, в основе которого, по всеобщему признанию, лежат принципиально новые возможности, открывшиеся с использованием конвергенции разных дисциплин на основе достижений информационных технологий.

  Быстрое развитие и переход в стадию зрелости любой тематической области НИОКР  приводят к формированию множества  новых технологических направлений, которые часто взаимосвязаны  или перекрывают друг друга. Данная конвергенция технологий через 20-30 лет  может привести к результатам, значительно  превышающим сумму эффектов каждой отдельной технологии. Так, очевидно начало конвергенции нано, био и информационных технологий, но данными процессами взаимопроникновение различных технологий, безусловно, не ограничится.

  Среди новых и весьма перспективных  технологий, активно развивающихся  в последнее время, можно выделить биоинформатику. Она сформировалась на основе синтеза молекулярной биологии, генетики, физиологии, математики, информатики, физики и химии, что определяет ее конвергентную природу и дает возможность прогнозировать появление крупных достижений в будущем. Разработки в данной области позволят значительно продвинуться в сфере здравоохранения, ветеринарии, сельского хозяйства, промышленных технологий, восстановления природных ресурсов и окружающей среды.

  Методы  биоинформатики позволяют не просто обрабатывать огромный массив данных о механизмах хранения, передачи и  реализации биологической информации на разных уровнях: генома, клетки, взаимодействия между клетками организма, популяции  в целом, но и выявлять закономерности, которые не всегда можно заметить при обычном эксперименте, предсказывать  функции генов и зашифрованных  в них белков, строить модели взаимодействия генов в клетке, конструировать лекарства. Сравнительно недавно в науке  появился термин "биология in silico", буквальный смысл которого - "биология на кремнии", или, иными словами, проведение биологического эксперимента на компьютере.

  Фармацевтическая  промышленность США, расходующая на создание нового лекарства в среднем 15 лет работы и 900 тыс. долл. (за последние 10 лет данный показатель утроился), возлагает большие надежды на развитие новых технологий, ожидая сокращения рабочего цикла не менее  чем на 2 года и затрат примерно на треть уже в ближайшие 2 года. Именно наука о жизни открыла для  информационных технологий новое и  весьма перспективное направление  для разработок и стимулирования массового спроса. По оценкам Интернэшнл Дейта Корп., уже в 2002 г. мировой  рынок информационных технологий, специализирующихся на решении задач в области "био-фармы", составлял 14,6 млрд долл., 51% которого приходился на долю США. Эксперты ожидают, что данный рынок будет расти в ближайшие  годы не менее чем на 19-25% ежегодно.

  Перспективы нанотехнологий. В настоящее время многие специалисты в России и за рубежом полагают, что в ближайшие 10-20 лет крупные технологические нововведения будут связаны с формирующимся в настоящее время междисциплинарным направлением, опирающимся на применение нанотехнологий. Ожидается, что по масштабам воздействия на экономику и другие сферы жизни общества это направление может со временем встать в один ряд с информационными и биотехнологиями.

  Термин "нанотехнология" отражает в первую очередь размеры взаимодействующих  между собой объектов и расстояния между ними. Нанометр (нм) - это одна миллиардная часть метра, т.е. расстояние, которое в миллион раз меньше одного миллиметра. Для сравнения, расстояние между атомами кислорода и  водорода в молекуле воды равно примерно 0,1 нанометра, диаметр атома золота равен 0,3 нанометра, диаметр вируса гриппа составляет приблизительно 70 нм, длина волны видимого света - примерно 500 нм, т.е. нанотехнологии имеют дело с объектами порядка размеров крупных молекул.

  Практическое  применение нанотехнологий в промышленности началось в середине 90-х годов XX века. Сегодня основанные на них методы контроля качества поверхности используются при производстве DVD-дисков и контактных линз. Специалисты широко обсуждают  многие другие приложения, которые  могут оказать в перспективе  сильное влияние на развитие экономики  и других сфер деятельности. По мнению зарубежных экспертов, особый интерес  представляют следующие перспективы.

  В обрабатывающей промышленности ожидается появление возможности синтезировать в нанодиапазоне из молекул исходные конструкционные блоки контролируемого размера и собирать из них более крупные структуры с заранее заданными свойствами и функциями. Это приведет к революции в производстве материалов, в том числе к созданию материалов, не имеющих аналогов в природе. Например, ожидается создание высокопрочных покрытий для режущего инструмента и различных технологических приложений в электронике и химической промышленности.

  Одним из перспективных направлений развития нанотехнологий считается создание молекулярного ассемблера - устройства, которое может выполнять функции  робота по сборке из раствора молекулярных заготовок новых структур с заданными свойствами. Материалом для изготовления такого ассемблера будут служить полимерные органические молекулы. Контроль над работой ассемблера может осуществляться с помощью генерируемых управляющими компьютерами акустических сигналов, которые, в свою очередь, вызывают изменение давления инертных газов внутри устройства и тем самым направляют его действия. В дальнейшем предполагается использовать для целей управления подобными ассемблерами специальные молекулярные компьютеры.

  В области наноэлектроники и компьютерных технологий может быть достигнут значительный прогресс в миниатюризации (вплоть до размера 100 нм к 2010 г.), повышении скорости и производительности приборов и устройств по обработке информации - входных датчиков, логических и запоминающих устройств, дисплеев и устройств передачи информации. Обсуждаются перспективы сборки с помощью нанотехнологий интегральных схем высокого уровня сложности и функциональности на основе дальнейшей миниатюризации их активных полупроводниковых элементов, а также объединения последних в трехмерные (многослойные) структуры. Возможно появление новых методов сверхточной литографии, позволяющих наносить на поверхность золота линии шириной в несколько десятков молекул.

  Другие  прогнозируемые прорывы могут быть связаны со снижением энергопотребления  и стоимости микропроцессорных  устройств, что даст возможность  повысить в миллионы раз производительность компьютеров; с созданием нейрокомпьютеров, намного превосходящих по своим  характеристикам лучшие образцы  современной вычислительной техники; с появлением мощных излучателей  с перестраиваемым спектром частот и широкополосных фотодетекторов с  высоким КПД в оптоэлектронике. Хорошие результаты могут быть также  связаны с разработкой более  высокочастотных устройств связи, массовым производством устройств  хранения информации, появлением интегрированных  наносенсорных систем для сбора, обработки и передачи больших  массивов данных при малых размерах, весе и потреблении энергии, созданием новых беспилотных средств транспорта и военной техники, управляемых с помощью высокопроизводительных компьютеров.

  Помимо  этого существуют интересные перспективы применения нанотехнологий для снижения вредных выбросов в различных отраслях промышленности и на транспорте, в производстве роботов, при уничтожении вредных отходов производства, в том числе отработанного ядерного топлива, и др. Специалисты называют целый ряд перспективных направлений использования нанотехнологий в сельском хозяйстве, защите окружающей среды и т.д.

  Для успешного развития нанотехнологий необходим прогресс во многих областях знаний: физике, химии, биологии, материаловедении, математике и инженерных дисциплинах. Ожидается, что развитие междисциплинарных  исследований укрепит научные и  образовательные связи между  этими дисциплинами и приведет к  возникновению новых направлений, которые пока только начинают прорисовываться. Потребуется ряд изменений в  инфраструктуре ресурсного обеспечения  и системе подготовки научных  и инженерных кадров, особенно для  работы в промышленности.

  Альтернативная  энергетика. Эксперты Международного энергетического агентства прогнозируют, что использование возобновляемых источников энергии (без учета гидроэлектростанций) будет расти в ближайшие 30 лет быстрее, чем других первичных источников энергии: в среднем на 3,3% в год. Особенно высокими темпами будет увеличиваться использование энергии ветра и биомассы в индустриально развитых странах, входящих в ОЭСР. В январе 2007 г. ЕС обнародовал новую энергетическую стратегию, в соответствии с которой к 2020 г. доля альтернативных источников энергии в энергобалансе достигнет 20%.

  В ряде стран были начаты масштабные национальные программы по развитию водородной энергетики. Работы по развитию водородной энергетики ведут в настоящее  время все ведущие индустриальные страны мира, включая страны ЕС, США, Канаду, Японию и новые индустриальные страны. В 2003 г. Президент США провозгласил "Инициативу в области водородного топлива", задача которой заключается в ускорении необходимых исследований и разработок по созданию и демонстрации возможностей новых технологий.

  Президентская инициатива (объем финансирования 1,2 млрд. долл. к 2008 г.) призвана способствовать принятию частным сектором решений о коммерциализации и выводе на рынок технологий водородного топлива к 2015 г., постепенному замещению нефти в качестве основного энергоносителя и заметному ослаблению вредного воздействия на окружающую среду углеродсодержащих продуктов сгорания после 2030 г. Поставлена, в частности, цель оказать американской промышленности помощь в разработке к 2015 г. практичных, отвечающих критерию "стоимость - эффективность" технологий для автомобильной промышленности.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ГОСУДАРСТВ МИРОВОГО ХОЗЯЙСТВА.

1.   Масштабы и глобальные тенденции ресурсного обеспечения мировых НИОКР

  Технические преимущества научно-технического прогресса, зависят от средств, выделяемых на НИОКР, и масштабов их распространения и использования. Для получения нового знания, новых идей необходимы значительные квалифицированные трудовые ресурсы и материальные средства. Получение новых результатов стало дорогостоящим предприятием. По отдельным оценкам, только 5% общих расходов на НИОКР приводят к появлению новой торгуемой продукции.

  Насколько та или иная страна уделяет внимание развитию научно-технического потенциала, можно судить по таким показателям, как размеры абсолютных расходов на научно-исследовательские и опытно-конструкторские  работы (НИОКР) и их удельный вес  в ВВП.

  Стратегия повышения наукоемкости, т.е. расширения масштабов научной и инновационной деятельности относительно размеров ВВП или стоимости продукции отдельных компаний, распространяется на все больший круг стран отраслей и корпораций.

  В 2002 г. Израиль выдвинулся в число  рекордсменов по наукоемкости ВВП (4,7% без учета затрат на оборонные НИОКР). До этого абсолютным мировым лидером была Швеция, в которой наукоемкость ВВП давно превысила 3%, а в 2002 г. составила 4,3%.

  Развитые  страны характеризуются высокими показателями наукоемкости, которые обеспечиваются значительной долей компаний частного сектора в национальных затратах на НИОКР. Такие показатели свидетельствуют  о зрелости и сбалансированности национальных инновационных систем. В прогнозном периоде для группы наиболее развитых стран возможно небольшое  наращивание или стабилизация показателей  наукоемкости ВВП.

  Опережающие темпы роста затрат на НИОКР в  Китае и Индии приведут к концу  прогнозного периода к существенному  сближению их показателей наукоемкости с показателями развитых стран. При  сохранении современных тенденций  они существенно опередят Россию (табл. 1). Уже в настоящее время  по отдельным направлениям информационно-коммуникационных технологий Индия, Китай и Южная  Корея перешли от "догоняющего" развития к "лидирующему".

  Таблица 1.

  Финансовое обеспечение науки ведущих стран и регионов  мира   (Расходы НА НИОКР к ВВП), %