В мире нано № 9

В МИРЕ

№ 9 2011

Искусство в стиле NANO Читайте на стр. 16

СОДЕРЖАНИЕ Дайджест . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Приложение к журналу «РОССИЙСКИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ»

№ 9 2011

В МИРЕ

Микросхема как сандвич: что скрывается внутри . . . . 6 Приключения электроники . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Сверхмощный лазер как интегратор науки . . . . . . . . . 10 Цирконий разбивает стальные гарантии . . . . . . . . . . . . 11 Российские ученые оптимизируют работу авиационных двигателей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 В Курчатовском институте повысили надежность сверхпроводящих магнитов. . . . . . . . . . . . 14

Учредители: Федеральное агентство по науке и инновациям, ООО «Парк-медиа» Издатель: А.И. Гордеев

Искусство в стиле NANO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Редакционная коллегия: К.В. Киселев, к. ф.-м. н. С.А. Озерин

«Дикие» числа. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Руководитель проекта Т.Б. Пичугина

Российские ученые изучили влияние материнских клеток на ребенка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Вузам нужны стратегии развития вместо нелепых индикаторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Что в твиттере тебе моем? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Выпускающий редактор: М.Н. Морозова Редакция: С.В. Новиков, Г.В. Калашникова Адрес редакции: Москва, Ленинские горы, Научный парк МГУ, влад. 1, стр. 75Г, корп. 6, офис 628 Телефон/факс: (495) 930-88-08

Углерод на замке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Российские ученые доставили противораковый препарат по назначению . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Первые шаги научного телеканала в России . . . . . . . . 37 Parallels растит «облачных» инженеров . . . . . . . . . . . . . 39 Ваш страх учтет игра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

Подписка: (495) 930-87-07 E-mail: podpiska@nanorf.ru, www.nanoru.ru, www.nanorf.ru Для писем: 119311, Москва-311, я/я 136 При перепечатке материалов ссылка на приложение к журналу «Российские нанотехнологии» обязательна. Любое воспроизведение опубликованных материалов без письменного согласия редакции не допускается. За разъяснением о публикации чужих материалов, ссылка на источник которых указана, обращайтесь в эл. СМИ. Редакция не несет ответственность за достоверность информации, опубликованной в рекламных материалах.

В одиночку не сыграть в инновации . . . . . . . . . . . . . . . . 43

© РОССИЙСКИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ, 2011

Запомнить все . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

Отпечатано в типографии «МЕДИА-ГРАНД»

2

Тираж 1000 экз.

В М И Р Е Н А Н О | № 9 2 0 11 | W W W. N A N O R F. R U

erikadotnet

ДАЙДЖЕСТ

РОССИЙСКИЕ УЧЕНЫЕ СНИЖАЮТ ТОКСИЧНОСТЬ СТОЧНЫХ ВОД С.В. Суслова, А.С. Сироткин, Д.Г. Хузяшева, В.И. Морозов «Смешение отдельных потоков производственных сточных вод, загрязненных ионами тяжелых металлов и СПАВ, для их локальной обработки». Вестник Казанского технологического университета. 2011. Вып. 6.

Отходы крупных промышленных предприятий оказывают губительное воздействие на состояние окружающей среды и здоровье человека. По данным мониторинга Казанского оптико-механического завода (КОМЗ), основными источниками загрязнения его сточных вод являются ионы тяжелых металлов из гальванического цеха и синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) из оптического цеха. Наибольшую опасность для здоровья представляют именно ионы тяжелых металлов. СПАВ – большой к ласс мылких веществ различного химического строения. Многие из них используются в производстве стиральных порошков и прочей бытовой химии. СПАВ менее опасны, чем ионы тяжелых металлов, однако они не разлагаются и могут накапливаться в окружающей среде в значительных количествах. Специалисты из Казанского государственного технологического университета, КОМЗ и Института органической и физической химии им. А.Е. Арбузова РАН придумали оригинальную систему частичной локальной очистки сточных вод и предложили внедрить ее на производстве. В ходе экспериментов они обнаружили, что после предварительного смешивания отходов гальванического и оптического цехов токсичность общего потока значительно снижается. Столь неожиданный эффект исследователи объясняют образованием комплексных соединений СПАВ с тяжелыми металлами. Исследователи во главе с А лександром Сироткиным приготовили два типа модельных растворов. В одном из них W W W. N A N O R F. R U | № 9 2 0 11 | В М И Р Е Н А Н О

воды двух цехов смешивались, а затем разбавлялись водопроводной водой, а в другом – смешивались уже разбавленные водой отходы. Отдельные пробы были приготовлены с использованием дневных и вечерних выбросов предприятия. Фотометрический анализ показал значительное уменьшение концентраций ионов тяжелых металлов (меди, цинка, никеля, хрома) при смешивании двух типов сточных вод. Вместе с тем наблюдалось и значительное снижение токсичности, которую оценивали по реакции биотест-объектов. Таким образом, в результате смешивания сточных вод наблюдалось значительное снижение токсичности и концентрации загрязняющих агентов.

РОССИЙСКИЕ УЧЕНЫЕ УПРОЧНЯЮТ РЕЗИНУ ГЛИНОЙ М.А. Ибрагимов «Усиление силоксановых каучуков слоистыми силикатами». Вестник КГТУ. № 3. 2011.

При добавлении в резину минерала монтмориллонита, относящегося к подклассу слоистых силикатов, повышается ее прочность. Физические причины изменения свойств резины были изучены ученым Казанского государственного технологического университета. С каждым днем производители устанавливают все более жесткие требования к используемым материалам. Так, они должны одновременно обладать взаимоисключающими, на первый взгляд, свойствами. Например, они обязаны быть и легкими, и прочными, пластичными и твердыми. В большинстве случаев невозможно изготовить деталь, которая отвечала бы таким требованиям на основе лишь одного исходного вещества. На помощь в такой ситуации приходят композиционные материалы – те, в исходном веществе (матрице) которых определенным образом распределено другое вещество. Путем подбора состава и свойств наполнителя и матрицы, их соотношения и ориента-

ции наполнителя можно получить материалы с требуемым сочетанием эксплуатационных и технологических свойств. Один из перспективных наполнителей для резины – минерал монтмориллонит, который относится к подклассу слоистых силикатов. При незначительном добавлении минерала в состав резины существенно улучшаются ее прочностные свойства. Промышленная резина представляет собой смесь различных составляющих, таких как наполнители, пигменты, разного рода добавки. Для того чтобы понять, как слоистые силикаты на основе монтмориллонита влияют на ее свойства, необходимо изучить взаимодействие минерала с чистым полимером, который был взят в качестве матрицы при изготовлении резины. Казанский ученый Марат Ибрагимов исследовал влияние слоистых силикатов на физико-механические свойства силоксанового каучука. Силоксановый каучук является исходным полимером, из которого изготавливаются термостойкие и биологически безопасные резинотехнические изделия. Исследователь добавлял в силоксановый каучук около 5 процентов размельченного слоистого силиката. Было изготовлено несколько образцов силоксановой резины, в к аждом из которых содержался силикат определенного происхождения. Ученым были взяты слоистые силикаты Саринского месторождения и несколько полимерных добавок на основе силикатов производства США. В результате исследований было установлено, что образцы силоксановой резины, содержащие слоистые силикаты, имеют более высокое значение прочности. Усиление, по мнению ученого, может быть связано с проникновением полимера в межслоевое пространство минерала.

ПРОМЫШЛЕННЫЙ ЛАЗЕР ОБЕСПЕЧИВАЕТ ЭФФЕКТИВНЫЙ СИНТЕЗ НАНОПОРОШКА Ю.А. Котов, О. М. Саматов, М.Г. Иванов, А.М. Мурзакаев, А.И. Медведев, О.Р. Тимошенкова, Т.М. Демина, И.В. Вьюхина «Получение композиционных нанопорошков с помощью волоконного иттербиевого лазера и их характеристики». Журнал технической физики. 2011. Т. 81. Вып. 5.

Исследователи из Института электрофизики УрО РАН в Екатеринбурге предложили использовать для получения функциональных нанопорошков промышленный волоконный иттербиевый лазер. Ученые сравнили производительность и энергозатраты при получении нанопорошков с использованием волоконного и углекислотного лазера и обосновали преимущества первого варианта.

3

Перспективный способ получения нанопорошков – испарение мишени с помощью лазерного излучения. Использование углекислотного лазера, которое также изучали в своих прошлых работах екатеринбургские исследователи, позволяет получать частицы размером около 20 нм. Различия по размеру, неизбежно возникающие при получении наночастиц, в случае углекислотного лазера невелики. Однако у такого лазера есть технические недостатки. Группа исследователей во главе с Юрием Котовым предложила использовать в аналогичном технологическом процессе волоконные иттербиевые лазеры. В эксперименте применялись лазеры, изготовленные НТО «ИРЭ-Полюс». Они более эффективны, чем углекислотные лазеры, однако их длина волны составляет 1.07 мкм (в 10 раз меньше, чем в с лучае углекислотного лазера), и возможность их использования для получения нанопорошков требовала экспериментальной проверки. При непрерывной семнадцатичасовой работе лазера выход порошка составил 390 граммов – примерно в три раза больше, чем при использовании углекислотного лазера. Дополнительные анализы подтвердили получение практически однородного нанопорошка, близкого по составу к мишени. Серия опытов по получению нанопорошков оптической керамики также показала, что при использовании иттербиевого лазера конечный состав смеси по сравнению с исходным составом мишени искажается в значительно меньшей степени, чем при использовании углекислотного лазера. Этот эффект ученые связывают прежде всего с высокой монохроматичностью иттербиевого лазера. Таким образом, по мнению ис следователей, уже сейчас «с учетом более высоких потребительских качеств волоконные иттербиевые лазеры следует считать более перспективными для получения нанопорошков».

4

spoony mushroom

ДАЙДЖЕСТ

СОБАКИ ТОЖЕ БОЛЕЮТ ГЕПАТИТОМ С Proceedings of the National Academy of Sciences USA, News release. 23 May 2011.

Одна из основных проблем лечения вирусных заболеваний – отсутствие адекватных моделей этих инфекций у животных. Большинство вирусов видоспецифично. Иными словами, как правило, мы не можем изучать механизмы вирусных болезней и испытывать лекарственные препараты для их лечения на животных. Они попросту не заражаются «нашими» вирусами. Например, обезьян поражает вирус иммунодефицита обезьян (SIV), от которого, судя по всему, произошел ВИЧ. А вот сам ВИЧ для них безвреден, как и для нас SIV. Аналогично дело обс тоит с гепатитом С, в связи с чем ученые выну ждены проводить основные исследования на культурах клеток человека. Не так давно произошло открытие, которое, возможно, существенно облегчит борьбу человечества с гепатитом С. Международная группа исследователей обнаружила гепатит С-подобного вируса у собак. Примерно 200 млн человек по всему миру заражены вирусом гепатита С (ВГС). Большинство из них не знают, что являются носителями вируса и, таким образом, источником инфекции для других. Гепатит С вызывает тяжелые поражения печени и часто провоцирует рак. Заражение ВГС чаще всего происходит через кровь (гораздо реже – половым путем). Открытие собачьего вируса гепатита С (СВГ) является первым известным примером гепатито-подобной инфекции, обнаруженной не у прима тов. Это может означать, что данный вирус попал в человеческую популяцию через контакт с собакой или каким-то родственным видом более чем 500 тысяч лет назад, вскоре после одомашнивания этих четвероногих.

СВГ принадлежит к группе гепацивирусов, к которой также относится вирус, вызывающий гепатиты у тамаринов – маленьких обезьян Южной и Ц ентральной Америки. Однако наш ВГС, как оказалось, имеет наибольшее сходство именно с СВГ, что вызвало немалое удивление ученых. После детального молекулярно-генетического анализа специалисты установили, что структура и последовательности РНК и белков, участвующих в инфекции и размножении ВГС и СВГ, очень похожи.

ВОДА ВОЗВРАЩАЕТ МАТЕРИАЛ К ИСХОДНОЙ ФОРМЕ K. Fan, W.M. Huang, C.C. Wang, Z. Ding, Y. Zhao, H. Purnawali, K.C. Liew, L.X. Zheng.

Water-responsive shape memor y hybrid: Design concept and demonstration. eXPRESS Polymer Letters Vol.5, No.5 (2011) DOI: 10.3144/ expresspolymlett. 2011.40.

Исследователи из Сингапура предложили новый подход к созданию материалов, способных принимать прежнюю форму после деформации. Идея профессора Чжена Ляньси из Наньянского технологического университета и его коллег заключается в том, чтобы использовать в качестве основы для композита любой эластичный органический материал, стремящийся вернуться к прежней форме, но добавить к нему неорганические кристаллы, которые в определенных условиях будут препятствовать этому процессу. В статье, опубликованной в последнем номере ж урнала Express Polymer Letters, ученые описывают два материала, основанных на этом принципе. Первый материал устроен очень просто – обыкновенную губку пропитывают насыщенным раствором сульфата меди. В условиях высокой влажности губка сохраняет В М И Р Е Н А Н О | № 9 2 0 11 | W W W. N A N O R F. R U

ДАЙДЖЕСТ свою упругость. При высыхании в деформированном состоянии раствор переходит в твердые кристаллы пентагидрата сульфата меди (медного купороса), и губка сохраняет полученную форму – до т ех пор, пока снова не намокнет. В другом эксперименте ученые использовали композитные материалы из силикона и кристаллов тригидрата ацетата натрия. Можно подобрать состав смеси таким образом, чтобы материал легко деформировался при нагревании до температуры плавления тригидрата ацетата натрия (58 °С) и сохранял полученную форму при охлаждении. В условиях высокой влажности полученная деформированная фигура возвращается к исходной форме из-за растворения всех кристаллов ацетата натрия, контактирующих с водой. Скорость этой реакции зависит от пористости материала и объемного соотношения силикона и ацетата натрия. Описанные авторами материалы были предназначены для иллюстрации предложенной концепции. Они планируют продолжить создание различных композитов из органических эластичных материалов и растворимых неорганических кристаллов, чтобы выявить сочетания, оптимально подходящие для практического использования.

РОССИЙСКИЕ УЧЕНЫЕ ПРОВЕРИЛИ ВЛИЯНИЕ МОБИЛЬНИКОВ НА ИНФУЗОРИЯХ Е.И. Сарапульцева, Ю.В. Иголкина «Изучение зависимости биологической опасности слабого радиочастотного воздействия от значения плотности потока энергии. Эксперименты на инфузориях Spirostomum ambiguum, облученных на частоте мобильной связи (1 ГГц)». Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2011. № 4.

W W W. N A N O R F. R U | № 9 2 0 11 | В М И Р Е Н А Н О

Современные люди проводят много времени в зоне с лабого электромагнитного излучения. В России действуют санитарно-эпидемиологические нормы, которые устанавливают предельно допустимое среднее значение плотности потока энергии (ППЭ) для радиочастотных воздействий. Но, как определили сотрудники кафедры биологии Обнинского института атомной энергетики Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», радиочастотное воздействие на частоте мобильной связи ок азывает вредное влияние на инфузории даже при ППЭ в два раза ниже допустимого. Предельно допустимое среднее значение ППЭ с оставляет в Р оссии 10 мкВт/см2. Это самый жесткий в мире норматив, и основан он на наблю дениях, проведенных с участием немногочисленных добровольцев, а также на опытах на животных и растениях. Обнинские ученые проводили эксперименты на инфузориях Spirostomum ambiguum (спиростомах). Инфузорий помещают в специальную камеру и наблюдают в световой микроскоп с расчерченным объективом. Чем больше линий пересечет спиростома за одну минуту, тем она подвижнее. Инфузорий облучали на частоте мобильной связи 1 ГГц при трех значениях ППЭ: предельно допустимом, в два раза меньшем и в пят ь раз большем. Ког да спиростомы находились в электромагнитном поле с предельно допустимой величиной ППЭ, то уже через 30–40 мин их подвижность резко снижалась примерно на 40 процентов по сравнению с необлученными инфузориями. При ППЭ в два раза ниже допустимого время безопасного облучения составляло уже 8–9 часов, а при пятикратном превышении предельно допустимого ППЭ – всего 10 мин.

По мнению ученых, практическое значение их исследований заключается в том, что позволяет количественно определить влияние радиочастотных воздействий низкой интенсивности на биоту. Особенно интересны данные о том, что в ходе экспериментов были выявлены безопасные периоды такого воздействия, продолжительность которых зависит от ППЭ.

РОССИЙСКИЕ УЧЕНЫЕ СОЗДАЛИ МОРОЗОСТОЙКУЮ КЕРАМИКУ Н.А. Лохова, Н.С. Стибунова. «Керамические материалы повышенной стойкости на основе закарбонизованного суглинка с гранулированными органо-кремнеземистыми добавками». Системы. Методы. Технологии. Выпуск 9. 2011 г.

В суровых климатических условиях, например, в Сибири, дома необходимо строить из морозостойких материалов. Но для их производства необходимо качественное сырье. Если в регионе его нет, то кирпичи для строительства приходится привозить из соседних областей. Исследователи из Братского университета в Иркутской области разработали добавки, которые позволяют повысить качество местной горной породы, закарбонизированного суглинка, и сделать его пригодным для производства морозостойких кирпичей. Добавки получены из отходов лесохимической и металлургической промышленности, и поэтому практически ничего не стоят. Исследователи предложили органоминеральную добавку, которая при обжиге армирует внутренние стенки полостей керамического изделия, а также связывает оксиды кальция и магния, содержащиеся в суглинке. В качестве минерального компонента используется побочный продукт городского завода ферросплавов – пыль, состоящая из оксида кремния с примесью углерода и оксидов металлов. Исследователи изготовили образцы керамики с различным содержанием комплексных добавок, и исследовали их механические свойства. Они продемонстрировали, что использование обеих добавок снижает плотность кирпича, а полученные полости улучшают его теплоизоляционные свойства. Прочность кирпичей, изготовленных из закарбонизированного суглинка без добавок, снижается при насыщении материала водой. Керамика, изготовленная с применением органоминеральных добавок, в водонасыщенном состоянии становится прочнее. Авторы отмечают, что внедрение предложенного ими метода на керамических предприятиях не только повысит морозоустойчивость кирпичей, но и снизит экологическую напряженность в регионе, так как позволит избавиться от 4000 тонн пыли – побочного продукта металлургического производства.

5

ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ

Микросхема как сандвич: что скрывается внутри Представьте небольшую записную книжку – страниц на 10. Каждая заполнена некими значками. Можно ли, не раскрывая ее, прочесть конкретную страницу? Можно, отвечает Эдуард Рау, ведущий научный сотрудник объединенной лаборатории по микроскопии и электронной микротомографии. Под его руководством разработан оригинальный способ бесконтактного неразрушающего исследования образцов. Правда, в данном случае речь идет не о записных книжках (этот пример ученый приводит своим студентам для наглядности), а о микроэлектронных устройствах и приборах.

Лаборатория занимается электроннозондовой диагностикой изделий, материалов и приборов микроэлектроники. В последние годы микроэлектроника интенсивно переходит в наноэлектронику, поэтому исследовательская работа перестраивается на нанообласть. Существенно усложняется контроль и диагностика микросхем из-за постоянно уменьшающихся размеров их отдельных компонент. Когда-то счет шел на микроны, потом на субмикроны, а теперь – на десятки нанометров. Это в тысячу раз меньше диаметра человеческого волоса (50 микрон). Например, на больших микросхемах, которые установлены в компьютерных процессорах, размер кристалла составляет несколько миллиметров. А таких элементов там может быть насажено более миллиарда – и все это на очень малых площадях.

6

Рау Эдуард Иванович,

заведующий объединенной лабораторией по микроскопии и электронной микротомографии, созданной Институтом проблем технологий микроэлектроники РАН и физическим факультетом на кафедре физической электроники МГУ, профессор, доктор физико-математических наук Микросхемы все чаще выполняются многослойными – по структуре напоминают сандвич. Если вдруг на каком-то слое происходит сбой в работе, то крайне сложно определить, где именно появился дефект. Структуры-то непрозрачные. В оптике нельзя увидеть каждый элементик – оптические микроскопы не справляются с этой задачей. Но это под силу растровому электронному микро-

скопу, который позволяет увеличить размер изучаемого объекта в 100 тысяч раз. Именно его ученые используют в своих работах. Заглянуть вглубь, под поверхность образца, – основная цель микротомографии («томография» – изображение сечения). Раньше эту задачу решали следующим образом: изучали поверхность сканирующим микроскопом, потом верхний уровень «спиливали» (химическим травлением или ионными пучками), смотрели второй, третий и т.д. Способ, естественно, разрушающий. Для наглядности профессор Рау проводит аналогию с медициной: это все равно что в поисках опухоли в организме человека отрезать у него одну за другой части тела. Позднее группа японских и американских авторов предложила другой метод. Точнее, они восстановили старый, появившийся на заре сканирующей микроскопии – лет 40 назад. Суть его сводилась к ускорению до больших энергий электронов, сфокусированных в зонд. «Действительно, чем больше энергии у первичных электронов, тем они глубже проникают под поверхность и несут информацию из-под оптически непрозрачной поверхности, – комментирует Эдуард Рау. – Проблема только в том, что при этом детектируются все отраженные электроны. Первичный электрон попадает на поверхность, потом идет вглубь, отражается на определенной глубине и выходит обратно – на всем пути, туда и обратно, он собирает информацию не только о том слое, где он отразился, допустим, третьем, но и о первом, и о втором. Все они тоже несут интегральную по глубине информацию. Мы действительно видим один или второй слой, но на фоне размытого изображения либо верхних, либо нижних слоев. То есть все наслаивается и дает облачную размытую тень». В лаборатории профессора Рау предложили другой метод – микротомографический, позволяющий получать более качественное изображение отдельных тонких слоев микроструктуры. Микротомография в отраженных электронах базируется на детектировании части обратнорассеянных электронов энергий. Энергия отраженных электронов подбирается такой, чтобы соответствовать глубине исследуемого слоя микроструктуры. Для анализа электронов ученые использовали оригинальный спектрометр с тороидальными электродами. Авторы адаптировали его к растровому микроскопу для получения качественных изображений. В частности, он требует меньших В М И Р Е Н А Н О | № 9 2 0 11 | W W W. N A N O R F. R U

ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ рабочих напряжений, чем анализатор с тормозящим потенциалом, и, главное, позволяет выделять необходимую полосу энергий электронов из суммарного спектра. Конструкция всего спектрометра аксиально симметрична с допустимыми размерами по окружности и с возможно малыми габаритами по высоте – это необходимо для сохранения стандартного рабочего расстояния микроскопа, чтобы не ухудшать его пространственного разрешения. Электронный зонд микроскопа (на рис. 1 отмечен цифрой 1) сканирует исследуемую трехмерную микроструктуру (2), помещенную на металлический держатель (3). Часть потока отраженных электронов попадает в кольцевую щель спектрометра, после чего эти электроны отклоняются от начальных траекторий в пространстве между двумя тороидальными электродами (4), на которые подается соответствующее напряжение. Через кольцевую щель дефлектора выходят только те электроны, которые имеют строго определенную энергию, пропорциональную задаваемому напряжению. Электроны больших и меньших энергий поглощаются или отсекаются выходной диафрагмой. Электроны, прошедшие через анализатор, регистрируются кольцевым детектором (5). Сигнал с него поступает либо на видеоконтрольное устройство (8) микроскопа (при регистрировании изображений), либо на персональный компьютер (9) (при регистрировании энергетических спектров отраженных электронов). Для получения дополнительной информации о распределении потенциальных барьеров или любых электри-

Рисунок 1. Упрощенная схема микротомографического прибора W W W. N A N O R F. R U | № 9 2 0 11 | В М И Р Е Н А Н О

Рисунок 2. На снимках представлен послойный мониторинг нескольких слоев микросхемы «сверху–вниз», то есть изображения сечений трехмерной микроструктуры

Рисунок 3. На рисунке приводится изображение микроструктуры в сканирующем микроскопе (слева) и соответствующие подповерхностные детали (справа), первоначально скрытые темной пленкой-покрывалом из алюминия толщиной 200 нанометров

чески активных участков исследуемой структуры осуществляется одновременное детектирование электронно-индуцированного потенциала на образце. В этом режиме датчиком сигнала служит металлическое кольцо (11), помещенное непосредственно между спектрометром и поверхностью тестируемой структуры. Этот сигнал поступает на экран микроскопа, формируя картину всех электрически активных фрагментов полупроводникового кристалла или микросхемы. Предложенный способ одновременного детектирования в растровом электронном микроскопе двух информативных видеосигналов – электронно-индуцированного потенциала и энергетических спектров отраженных Проект «Разработка метода нанотомографии и создание аппаратуры для измерений геометрических параметров и топологии наноструктур, скрытых под поверхностью» выполнялся с 2008 по 2010-й год при поддержке ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007–2012 годы»

электронов – позволяет осуществить визуальный послойный мониторинг как топологического строения микроструктуры по глубине, так и электрически активных элементов микросхем (рис. 2). Эта диагностика неразрушающая и не требует электромеханических контактов для доступа к любым элементам микросхемы, что делает ее пригодной для тестирования и контроля качества изделия на всех технологических этапах производства прибора. То есть эти методы пригодны как для тестирования объемного (трехмерного) строения тонкопленочных многослойных микро- и наноструктур, так и для картографирования всех электрически активных элементов исследуемого образца (локальных потенциальных барьеров, дефектов полупроводникового кристалла, распределения примесей и скопления рекомбинационных центров). Разрешение по глубине объекта при послойной диагностике зависит от строения микроструктуры, энергии первичных электронов, энергетического разрешения применяемого спектрометра и может достигать единиц нанометров (рис. 3). Марина Муравьева «Российские нанотехнологии», №1-2, 2011 г.

7

МИКРОЭЛЕКТРОНИКА

Приключения электроники Микроэлектроника в ожидании чудес. Открытие явления гигантского магнетосопротивления, благодаря которому емкость жесткого диска увеличилась сразу на два порядка, вдохновило ученых на новые подвиги, в частности на поиск достойной замены оперативной памяти. Если эта задача решится, привычная техника кардинально изменится, например, компьютер при включении без всяких ожиданий и загрузок начнет работу на «прерванном месте». О том, каким видит будущее микроэлектроники мировая наука и какой вклад в этот прогресс вносят российские ученые, – в интервью с проректором Московского государственного технического университета радиотехники, электроники и автоматики (МГТУ МИРЭА) Александром Морозовым. Александр Игоревич, электронная промышленность очень быстро впитывает научные теории и разработки, так что ученые, наверное, лучше всех аналитиков знают, что ждет эту отрасль завтра. Какие перемены наиболее ве роятны и ожидаемы?

– Действительно, эта отрасль очень бурно развивается. Если на рубеже 90-х годов прошлого века объем жестких дисков наших персональных компьютеров был порядка сотни мегабайт, то к середине 90-х годов он увеличился раз в десять, после чего очень быстро вырос до сотни гигабайт. Сегодня емкость жесткого диска приближается к терабайту. Этот качественный скачок произошел благодаря открытию явления гигантского магнетосопротивления, сделанного в 1988 году научными группами под руководством француза Альберта Ферта и немца Питера Грюнберга, которым в 2007 году за это открытие была присуждена Нобелевская премия. Промышленность мгновенно восприняла это открытие, по-моему , даже быстрее, чем физики его окончательно осмыслили. Фирмы, выпускающие жесткие диски, сделали новые считывающие головки, более чувствительные к магнитному полю, и более мелкие дорожки на диске. Результат – на той же площади жесткого диска стало записываться существенно больше информации, емкость диска увеличилась сразу на два порядка. Это, естественно, вызвало бум в области магнетоэлектроники. Начались активные исследования, в ходе которых были найдены и 8

Александр Морозов: «Найти поле, на котором вы получите интересные и важные результаты первыми, – очень большое везение. Я уже 36 лет в физической науке, и за все время таких изюминок у меня было штук пять-шесть. Фрустрация – одна из них»

другие эффекты в русле этого открытия. В первую очередь – возможность создания магнитной энергонезависимой памяти, которая, наверное, скоро придет на смену нынешней оперативной памяти. Сегодня при выключении компьютера стирается все, что было в оперативке, и при включении нужно снова обращаться к относительно медленному жесткому диску, то есть тратить время. С новой памятью этих неудобств не будет: компьютер после включения без всяких загрузок и ожиданий сразу начнет работу на том месте, на котором остановился. В будущем такая память заменит и жесткий диск, и флеш-память. Закономерен вопрос: почему до сих пор этого не произошло? Дело в том, что эта память (по-английски она сокращенно называется MRAM, по-русски – магнетнорезистивная память) довольно трудно

вписывается в обычную технологическую цепочку, основанную на применении кремниевых полупроводников. К тому же она очень дорогая, раз в сто дороже оперативной. Естественно, на ее внедрение в промышленных масштабах пока никто не пойдет . Хотя первопроходцы уже есть, в частности Motorola ее использовала в своих телефонах, сделав чип памяти на основе MRAM. Но, чтобы технология стала массовой, ее надо доводить до ума, снижать стоимость, адаптировать к существующим технологиям. Какой вклад в этот прогресс вносят ученые-теоретики из МИРЭА, не привязанные ни к экспе риментаторам, ни к промышленности?

– Да, мы занимаемся исключительно теоретическими исследованиями. Поскольку упомянутые технологии в России не получили распространения – ни жесткие диски, ни MRAM у нас не производятся, насколько я знаю, мы действительно ни к кому не привязаны. Изучаем магнитные наноструктуры, в которых был обнаружен эффект гигантского магнетосопротивления. Простейшая такая структура состоит из двух ферромагнитных металлических слоев, разделенных слоем немагнитного, или антиферромагнитного, металла, и носит название «спиновый вентиль». Оказалось, что шероховатость границ раздела слоев, имеющих толщину порядка одного нанометра, кардинальным образом влияет на их магнитные свойства. Это только теоретики любят считать, что границы идеально гладкие. В жизни это не так. До начала наших исследований было известно, что наличие на границе раздела ферромагнитного и антиферромагнитного слоев атомных ступеней, изменяющих толщину слоя на одну атомную плоскость, ведет к возникновению фрустраций обменного взаимодействия между слоями. При этом однородное распределение магнитных параметров порядка уже не отвечает минимуму энергии. Наша научная группа поставила перед собой цель – предсказать, какое распределение магнитных параметров порядка в пространстве возникнет в зависимости от толщины слоев и расстояния между краями атомных ступеней на границе раздела, и успешно реализовала ее для случая двухслойных наноструктур ферромагнетик – антиферромагнетик и спин-вентильных структур с антиферромагнитной прослойкой. Мы первыми решили эту интересную фундаментальную задачу. Зачем это нужно с практической точки зрения? Знание фазовой диаграммы позволяет В М И Р Е Н А Н О | № 9 2 0 11 | W W W. N A N O R F. R U

МИКРОЭЛЕКТРОНИКА правильным выбором технологических параметров получить ту шероховатость границ раздела слоев, которая обеспечит достижение оптимальных характеристик данного магнетоэлектронного устройства. Конечно, для этого требуется большая работа технологов, но, не имея перед собой наших теоретических расчетов, технолог может проводить этот поиск только методом случайных проб и ошибок, то есть методом «тыка». Как восприняло мировое научное сообщество ваши теории?

– Ученые, работающие в этой области, признают наш приоритет. В частности, мы предсказали новый тип доменных стенок – доменные стенки, порожденные фрустрациями. Их толщина оказалась существенно меньшей, чем толщина традиционных доменных стенок, причем она изменялась по мере удаления от границы раздела слоев. Наша работа была опубликована в 1998 году в отечественном «Журнале экспериментальной и теоретической физики» («ЖЭТФ»). Долго уговаривали экспериментаторов проверить нашу теорию, но для этого требовалось нанометровое разрешение при исследовании магнитных свойств, а таких возможностей у наших коллег, как правило, не было. Наконец в 2004 году в американском журнале Physical Review Letters появилась публикация немецких ученых из Института физики микроструктур Макса Планка в Халле (Max-Planck-

Подробно о своих исследованиях Александр Морозов расскажет на пятой международной конференции «Нанотехнологии в электронике, фотонике и альтернативной энергетике» (Нано и Гига Форум), которая пройдет 12–16 сентября в Москве и Зеленограде Institut fur Mikrostrukturphysik, Halle), в которой наши предсказания были подтверждены экспериментально. Правда, немецкие ученые, по всей видимости, не читали нашу статью, хотя «ЖЭТ Ф» переводится на английский язык, поэтому начали ссылаться на нас не сразу, а только после того, как мы им указали на нашу публикацию. Группа итальянских ученых из Политехнического института Милана экспериментально обнаружила разбиение ферромагнитных слоев в наноструктурах «ферромагнетик – антиферромагнитный оксид – ферромагнетик» на нанодомены, а также переход из нанодоменного к однородному состоянию с изменением толщины слоя. Они нашли только одну теорию, которая объясняла наблюдаемые явления, – нашу, и достаточно активно на нас ссылаются. Можем еще похвастаться, что нас приглашали писать главы для двух изданных в США и Г ермании монографий, посвященных гигантскому магнетосопротивлению и свойствам

антиферромагнитных оксидов. Причем мы не занимались маркетингом, издатели сами к нам обратились и попросили рассказать о нашей деятельности, о магнитной фазовой диаграмме, фрустрациях и так далее. Но вообще-то все, что хотели, по этой теме мы уже сделали, все результаты опубликовали, так что пора браться за что-то новое. Уже известно, над чем будете работать?

– В выборе направления исследования будем отталкиваться от собственных знаний, умений и интереса к теме. Конечно, найти поле, на котором вы получите интересные и важные результаты первыми, – очень большое везение. Как говорил Остап Бендер, плодотворная дебютная идея – это большая редкость. Я уже 36 лет в физической науке, и за все время таких изюминок у меня было штук пять-шесть. Фрустрация – одна из них. Но большие самородки здесь уже точно выбраны. Можно, конечно, и дальше мыть песок в надежде, что там есть золото, но все-таки это уже не столь интересно. Принципиально новых результатов вы уже не получите. Как человек, воспитанный в жестких требованиях, считаю, что, если экспериментаторам понадобятся какие-то тонкости, им, конечно, надо помочь разобраться, а в том, чтобы просто увеличивать число параметров, рисовать многомерные фазовые диаграммы, смысла уже не вижу.

ИнформНаука

агентство научной информации

Наталья Быкова

10 л ет

на рын ке н технич аучноеской инфор мации ***

Над чем работают российские ученые? Мы ждем новостей из первых рук. Присылайте пресс-релизы, свежие научные статьи, доклады http://www.strf.ru, раздел Информнаука +7 (495) 930-88-50, 930-87-07 e-mail: editorial@informnauka.ru

Наши подписчики: «Известия», «Вокруг cвета», «МК» и другие федеральные СМИ 9

W W W. N A N O R F. R U | № 9 2 0 11 | В М И Р Е Н А Н О

ИНТЕРВЬЮ

Сверхмощный лазер как интегратор науки В числе меганаучных проектов, которые будут реализованы на территории России, – Международный центр исследований экстремальных световых полей на основе сверхмощного лазерного комплекса в Нижнем Новгороде. Руководит центром всемирно известный физик Жерар Муру при поддержке Минобрнауки России. STRF.ru подробно рассказывал об этой работе в статье «Российские ученые строят сверхмощный лазер». Насколько значим этот проект для мировой науки, мы выяснили у Тосики Тадзимы, заведующего кафедрой физического факультета Университета Людвига Максимилиана в Мюнхене, председателя Международного комитета по сверхмощным лазерам (International Committee on Ultra-High Intensity Lasers, ICUIL). На ваш взгляд, что примечательного произошло в области све рхмощных лазеров в последнее время?

– Прошлый год стал эпохальным для нас благодаря решению Евросоюза о запуске проекта Extreme Light Infrastructure [ELI, включает целый ряд сверхмощных лазеров в нескольких регионах Европы], а также началу реальной работы National Ignition Facility в США – аль тернативный токамакам проект термоядерной энергетики, основанный на лазерном нагреве и инерционном удержании плазмы. Мы предполагаем, что развитие сверхмощных лазеров и сопутствующих областей на уки значительно ускорится, и стараемся способствовать этому процессу во всем мире. Очень воодушевляет участие новых стран и регионов в развитии сверхмощных лазеров: Венгрии, Чехии и Румынии (в составе ELI), Китая и, конечно, России. Наблюдая эти тенденции, я верю, что физика сверхмощных лазеров в скором времени откроет новые области: ускорение сверхвысоких энер-

Тосики Тадзиме не терпится поучаствовать в российском мегапроекте по созданию сверхмощного лазера

гий, еще более короткие импульсы излучения, ядерную фотонику и даже исследования природы вакуума.

Международный комитет по сверхмощным лазерам – подразделение Международного союза фундаментальной и прикладной физики, основанное в 2003 году. Задача ICUIL – продвижение науки и технологии сверхмощных лазеров и координация исследований и разработок в этой области. Под сверхмощными лазерами в комитете понимают лазеры с интенсивностью 1019 ватт на см2 и мощностью около 10 тераватт 10

Как вы оце ниваете амбиции России стать одним из ключевых игроков в физике сверхмощных лазеров с помощью проекта в Нижнем Новгороде?

– Я считаю, что это смелая и дальновидная инициатива, и очень уважаю принятое решение. Для меня здесь важны три момента. Во-первых, наука за последнее столетие продвинулась столь далеко вперед, что перед ней остались исключительно сложные задачи. Поэтому требуется значительная воля и концентрация ресурсов, чтобы получить ответы на ныне стоящие перед нами важные вопросы. Во-вторых, эти оставшиеся нерешенными сложные проблемы важны для науки и технологий в целом и способны повлиять на жизнь людей не только в стране-спонсоре, но и во всем мире. Поэтому для их решения требуется международное сотрудничество, плоды которого будут разделены соответствующим образом. Другими словами, сам мир и встающие перед ним на учные проблемы сейчас гораздо более взаимосвязаны, чем раньше, и требуют более глобального подхода к исследованиям. Наконец – и это особенно очевидно для исследований с помощью эксаваттных (10 18 ватт) лазеров – сверхмощные лазеры способны оказать влияние на очень широкий спектр дисциплин. Например, они могут придать второе дыхание физике высоких энергий, а также сделать более доступными компактные установки для лучевой терапии рака. В то же время сверхбыстрая метрология и кристаллография атто (10 18 секунд) и зептоуровня (10 21 секунд) позволят нам непосредственно наблюдать ход химических и биологических процессов. Эксаваттные лазеры станут интеграторами науки XXI века, противостоя тенденциям к узкой специализации науки, характерным для XX века. Какова может быть роль Международного центра исследований экстремальных световых полей в мировой на уке и есть ли у ICUIL и вас лично желание непосредственно поддержать его?

– Число лабораторий, стремящихся заниматься лазерами сверхвысокой интенсивности, в последнее время в мире растет экспоненциально. Но если мы говорим о действительно переднем крае, требу ется самый мощный лазер с самыми короткими импульсами. Как мы с Жераром Муру недавно установили (см. сообщение в журнале Science. – S TRF.ru), истоВ М И Р Е Н А Н О | № 9 2 0 11 | W W W. N A N O R F. R U

МАТЕРИАЛ рически длина импульсов прямо связана с мощностью лазерных установок. Необходим по меньшей мере один мировой центр с лазером сверхвысокой мощности для действительно прорывных открытий. Российский центр – именно то, что нужно. Ни один другой проект не готов превысить эксаваттный рубеж. В числе возможных применений – новый и наиболее привлекательный принцип работы коллайдеров, требующий лазерных импульсов уровня 10 килоджоулей, а также исследования темной материи и темной энергии, для которого необходим значительный объем фотонов, чтобы надежно отделять важные сигналы из шума. Зептосекундное временное разрешение также требует наибольшей интенсивности лазера. Поэтому благодаря мощности лазера центр сразу станет основной точкой притяжения на уки и технологии экстремально сильных полей, в которой ученые со всего мира будут двигать вперед целый блок научных дисциплин. Установка подобного уровня неминуемо породит массу производных технологий и инновационных технологических компаний вокруг центра. Оптика, физика плазмы, ядерная физика, физика высоких энергий, нелинейная на ука, атомная физика, материаловедение, химия, биология, медицина, ядерные технологии, астрономия, геофизика и геология – все эти дисциплины получат импульс к развитию. Сверхмощный лазер способен предоставить совершенно новые возможности решения целого ряда разнообразных принципиальных научных проблем. У ICUIL есть полномочия содействовать подобному центру и сотрудничать с ним. Его миссия и цели, отраженные в нашем у ставе, прекрасно сочетаются. Лично я настолько полон энтузиазма, что хотел бы сам участвовать в проекте. Добавлю, для того чтобы привлечь лучших мировых ученыхлазерщиков, необходима среда, способствующая свободным академическим поискам. Кроме того, нельзя недооценивать качество и комфорт социально-бытовой инфраструктуры для ученых и их семей. Иван Стерлигов W W W. N A N O R F. R U | № 9 2 0 11 | В М И Р Е Н А Н О

Цирконий разбивает стальные гарантии Эксперименты Института машиноведения им. А. А. Благонравова (ИМАШ) РАН показали, что инструменты на основе наноструктурированного композиционного материала из диоксида циркония превосходят стальные аналоги в остроте и надежности. В ИМАШ полагают, что в будущем новый материал потеснит сталь по ряду позиций и прочно займет свою нишу во многих отраслях промышленности. О надеждах ученых, связанных с цирконием, рассказывает заведующий лабораторией ИМАШ Валерий Алисин.

Валерий Алисин: «Наноструктурированный материал на основе диоксида циркония имеет доменную структуру, там нет границ зерен, поэтому степень остроты скальпеля из него выше в несколько раз. Подобный скальпель практически вечен»

РАЗРЫВ В ДВА ГОДА Почему именно диоксид циркония стал основой для синтеза нового материала?

– Динамика развития машин связана с тем, что они все больше нагружаются, так как постоянно повышаются требования к их производительности. Один из важнейших путей, способствующих росту эффективности автоматического труда, а следовательно, и техническому прогрессу, связан с использованием новых материалов. По ходу нашего проекта авторский коллектив в составе Института общей физики им. А. М. Прохорова РАН и Института машиноведения им. А. А. Благонравова РАН совместно с производственными предприятиями именно этим и занимался: ученые создавали новую «ткань» – композиционный материал на основе наноструктурированных кристаллов частично стабилизированного диоксида циркония. Выбрали диоксид циркония в качестве базы потому, что он обладает очень высокой трещиностойкостью и хорошим соче-

танием триботехнических и прочностных характеристик, повышающих надежность и ресурс работы узлов трения. Опу ская технические детали процесса, скажу, что в результате удалось создать наноструктурированные кристаллы и получить на их основе промышленное производство. Затем были созданы заготовки фильеров для получения проволоки, втулки подшипников скольжения, медицинские скальпели. Все эти разноплановые изделия прошли испытания на отраслевых производствах. Есть ли похожие технологии за рубежом?

– На мой взгляд, у нас более эффективная технология производства материалов: по характеристикам механических свойств наши материалы лучше, а их себестоимость – ниже. Похожие работы проводятся и за рубежом, но мы впереди по времени. Там только представляют публикации по исследованию анало11

МАТЕРИАЛ гичных материалов, а мы уже готовы изделия в производство запу стить. Конечно, очень печально, что наш запас сохранится недолго: я оцениваю разрыв примерно в два года, не более.

НЕТРАВМАТИЧНЫЙ СКАЛЬПЕЛЬ В чем выигрывает конкретное изделие из нового материала, к примеру, медицинский скальпель, по сравне нию с его традиционным аналогом?

– Сам по себе скальпель – это инструмент для разрезания биологических тканей, качество которого напрямую связано с остротой лезвия, то есть чем он острее – тем лучше. Сейчас его делают из стали, штучные экземпляры для офтальмологии – из алмаза. Обычный металлический инструмент недолговечен, он быстро затупляется, поскольку металл имеет структуру зерна и растворяется в крови человека. А наноструктурированный материал на основе диоксида циркония имеет доменную структуру, там нет границ зерен, поэтому степень остроты скальпеля из него выше в несколько раз. Подобный скальпель практически вечен, так как он химически инертен и при любом типе стерилизации острота его не меняется. Получается, по двум факторам – острота и долговечность – «наноинструмент» выигрывает. Острота дает минимальный травматизм при хирургической операции, что приводит к быстрому заживлению и тонкому малозаметному послеоперационному шву. Когда «наноскальпели» поступят в серийное производство?

– В первую очередь, когда найдутся средства на эти цели. Уверен, на потоке скальпели из диоксида циркония не будут сильно отличаться от металлических по цене. Собственно, расход материала на лезвийную часть составляет небольшой процент от стоимости всего инструмента. Если же сравнивать с алмазными аналогами, которые сопоставимы по эксплуатационным характеристикам с нашими скальпелями, то наш будет существенно дешевле. Конечно, мы планируем продвигать «наноскальпель» в серийное производство, но прежде необходимо решить такие сопутствующие вопросы, как формирование торгового бренда и стоимость продукта. Преобразить традиционный скальпель – это замечательно, но все же мы живем в XXI веке и прекрасно понимаем, что более реальные перспективы привлечения внимания производителя и потребителя имеют оригинальные инструменты. Сейчас на них и делается ставка: совместно с ООО «Новые энергетические технологии» разраба12

Проект «Разработка технологии синтеза и обработки наноструктурированных композиционных материалов на основе диоксида циркония и выпуск опытных партий деталей триботехнического назначения» в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям науки и техники на 2007– 2012 годы» реализован рядом научных и медицинских учреждений. Головная организация – Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН. Объем финансирования – 100 миллионов рублей тывается новый инструмент – биполярные электрохирургические ножницы с режущими пластинами из кристаллов частично стабилизированного диоксида циркония, позволяющие за счет наложения определенного электрического поля производить практически бескровные операции. Если человека будут оперировать при помощи этого инструмента, то он быстрее восстановится, раньше выпишется из больницы. Работа, связанная с этими ножницами, проводится совместно с медиками, в частности из Московского областного НИИ акушерства и гинекологии, Московской медицинской академии им. И. М. Сеченова, других медицинских учреждений. На ваш взгляд, готова ли промышле нность к производству изделий на основе диоксида циркония?

– Поскольку базовые вопросы решены, значит, можно развивать производство. Но здесь, конечно, есть некоторые нюансы: требуется переориентация предприятий на выпуск инновационной продукции, информационная работа с инженерами, а также студентами вузов. Чтобы все понимали, что использование втулок из диоксида циркония в машинах будущего позволит добиться такого-то эффекта; что медицинский прибор из этого материала лучше стального и так далее. Материал еще должен пройти испытания, что тоже займет время. Ведь конструктору приносят десятки идей, и авторы каждой из них уверяют, что именно их решение – лучшее. Потом что-то отсеивается, а что-то остается. Представьте себя в роли человека, ставящего свою подпись в документе на изделии, которое в конечном счете «полетит». Вряд ли кто-то захочет взять на себя такую ответственность, применяя малознакомый материал, поэтому отношение к новому всегда настороженное. Однако работа идет. Не сомневаюсь, что придет время и наш

материал займет свою нишу во многих отраслях промышленности.

НАНОУРОВЕНЬ И МЕГАПРОБЛЕМЫ Не могу не отметить: с недавних пор все бурно обсуждают появле ние графена, предрекая ему блестящее будущее…

– Ну и что? Вы видели изделия на основе графена в магазине? Это пока все на словах. Конечно, создание графена – предмет гордости мировой науки, но, несмотря на изобилие впечатляющих публикаций, я глубоко сомневаюсь, что графен очень быстро войдет в жизнь, потому что формирование структур на наноуровне вызывает много технологических проблем, связанных с дефектностью и стабильностью свойств получаемого материала. Как ученый и инженер, я имею право на эту точку зрения. Рассчитывают ли создатели материала на основе диоксида циркония получать коммерческую прибыль от своей разработки, в случае если материал успешно пройдет испытания и будет положительно оценен производителями в разных отраслях промышленности? Разработка ведь наверняка запатентована, да и о бре ндах вы мне уже рассказывали…

– Нет, прибыль не считали. Инновационная деятельность и вообще защита интеллектуальной собственности не может проводиться между делом – это очень ответственный, по-своему творческий процесс, в котором имеется система корпоративных стандартов, требующих профессионального подхода. Каждый должен заниматься своим делом. Режущие инструменты мы стали разрабатывать потому, что они лежат на поверхности. Более тонкие и сложные задачи, которые сейчас перед нами стоят, связаны с трением и износом (в частности, втулки подшипников скольжения для работы в экстремальных условиях эксплуатации, энергосберегающие подшипники качения и др.), возможным изменением конструкторского подхода к работе с материалом, поскольку все новое имеет свои особенности. Конечно, мы защищаем разработку, у нас есть патенты. Но, признаюсь, опыта получения роялти я не имею, поэтому мне сложно рассуждать о потенциальной коммерческой пользе от патентования. Главное, что мне сейчас нужно, – проводить испытания, следить, чтобы эти втулки позволяли улучшить технические характеристики машин, потому что, как человек, болеющий за свою страну, я заинтересован в том, чтобы росло количество и качество отечественной продукции. Наталья Быкова В М И Р Е Н А Н О | № 9 2 0 11 | W W W. N A N O R F. R U

ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ

Российские ученые оптимизируют работу авиационных двигателей Потребность в математическом моделировании возрастает с каждым годом, поскольку современный эксперимент становится значительно дороже. При этом вычислительная техника демонстрирует все больше возможностей: теперь обычный настольный компьютер на порядок мощнее, чем ЭВМ 70-х годов прошлого столетия, занимавшие огромные залы, а уж если говорить о кластерах, состоящих из многих сотен и тысяч процессоров, то это несоизмеримо более мощный инструмент для расчетно-теоретических исследований. При таком развитии вычислительной техники значительно эволюционировали и сами методы решения математических задач, и способы представления результатов. Сегодня расчетно-теоретические исследования фактически становятся базой для экспериментов во многих областях на уки и позволяют существенно снизить сроки и стоимость создания новой техники. Одна из таких работ – «Многодисциплинарное математическое моделирование с экспериментальной верификацией математических моделей и многокритериальная оптимизация процессов в авиационных двигателях» – проводится в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» в ЦИАМ им. П. А. Баранова под руководством профессора, доктора физико-математических наук Александра Крайко. Проект междисциплинарный, и над его реализацией трудятся более 50 человек. Показательно, что 32 из них – молодые ученые, средний возраст которых – 28 лет. Что касается научного потенциала, то, по мнению Александра Крайко, «все очень сильно зависит от искусства того человека, который занимается математической оптимизацией. Тут ситуация точно такая же, как, например, в биологии: один ученый за всю свою жизнь может вывести только один сорт, а другой – выводит много. Это люди с особыми талантами, например Бербанк или Мичурин. В отделе, скажем, есть сотрудники, которые то, что за рубежом делают на кластерах – многих сотнях и тысячах процессоров – научились делать примерно в те же сроки на кластерах из десятков процессоров. Это очень существенно». Авиационные двигатели – сложнейшие устройства современной техники. До недавнего времени, чтобы провести эксW W W. N A N O R F. R U | № 9 2 0 11 | В М И Р Е Н А Н О

Крайко Александр Николаевич, начальник отдела Центрального института авиационного моторостроения им. П. И. Баранова (ЦИАМ). За работы в области авиационного моторостроения имеет множество наград, среди которых Золотая медаль и I премия им. профес сора Н. Е. Ж уковского (1970), ор ден «Знак по чета» (1976), Государственная премия СССР (1978). Зас луженный деятель науки РФ. Почетный самолетостроитель РФ. Член Российского национального комитета по теоретической и прикладной механике, доктор физико-математических наук, профессор. Автор более 200 с татей в ведущих журналах по механике и прикладной математике, 7 монографий и брошюр, в том числе книги «Теоретическая газовая динамика: классика и современность», изданной в 2010 году периментальные испытания, требовались огромные средства, что, в свою очередь, приводило к росту стоимости их создания. Благодаря прогрессу вычислительной техники, совершенствованию численных методов и математических моделей ситуация в корне изменилась. Модельные эксперименты, направленные на создание и проверку теорий, а также математические модели, способные заменить практический эксперимент, в значительной мере снижают стоимость, а самое главное – сроки разработки перспективных двигателей. Ученые под руководством Александра Крайко активно разрабатывают математическую модель, описывающую множество параметров авиационных двигателей: сжатие воздуха в вентиляторе и компрессоре; смешение с ним топлива и горение их смеси в камере сгорания; расширение продуктов сгорания в турбине и сопле; напряженно-деформированное состояние (НДС) дисков, лопаток, валов и других узлов. Основной принцип, лежащий в основе разрабатываемой модели, называется «принципом Парето». Вильфредо Парето (Vilfredo Pareto) – итальянский экономист и социолог, представитель математической школы в экономике конца XIX века, придумавший такой универсальный способ оптимизации, активно применяемый в других науках. При данной оптимизации используются так называемые гене-

тические модели, но сразу оговоримся – не имеющие ничего общего с биологией. Рассмотрим модель применительно к данной задаче на примере лишь одного из перечисленных выше параметров – лопатки компрессора. Ее форма, в свою очередь, характеризуется также большим количеством параметров. Это пространственный объект, который должен работать в определенных условиях. Создавая математическую модель, задают параметры этой детали, считают получившиеся характеристики. Затем их изменяют, причем меняют их вначале очень незначительно, с помощью так называемых мутаций, тоже не имеющих отношения к биологии. Получается множество виртуальных «новых лопаток». Каждая лопатка называется «особью» – точно как в биологии. Эти лопатки располагаются в многомерном пространстве тех параметров, по которым нужно оптимизировать объект, – КПД, степень сжатия, подводимая мощность и другие. Они занимают некую – вполне определенную – область, которая заранее не известна. Надо стремиться к тому, чтобы оказаться на границе данной области, потому что это будут именно те самые «особи», которые наилучшим образом удовлетворяют необходимым условиям. А вот чтобы оказаться на границе области параметров, эти особи «скрещивают». Управляя процессами «скрещивания» и «мутаций», математики в конце концов находят некую поверхность, которая называется «фронтом Парето». На этой поверхности они определяют искомую точку, которая, с одной стороны, устраивает исследователей по вполне определенному параметру – например, по коэффициенту полезного действия, а с другой стороны – например, по степени сжатия (компрессор должен сжимать газ). И такое соотношение параметров считают оптимальным. На этом примере мы рассмотрели самую «простенькую» модель в двумерном пространстве. Хотя параметров, которые сделают работу компрессора приемлемой в нужном диапазоне двигателя, будет намного больше. Зато, подобрав таким способом оптимальные параметры, можно достичь большего успеха в последующей экспериментальной и практической работе. Особенность этой модели состоит в том, что в качестве критериев в ней рассматриваются параметры газовой динамики наряду с параметрами прочности. Такая многокритериальная модель используется не только для теоретического описания перечисленных процессов, но и для оптимального проектирования авиационных двигателей. Лариса Аксенова 13

СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ МАГНИТ

В Курчатовском институте повысили надежность сверхпроводящих магнитов

Фото из архива Виктора Кейлина

Сверхпроводниковые магниты нашли применение в промышленности. Самый яркий пример их использования – магнитно-резонансные томографы (МРТ). Но возможности сверхпроводниковых магнитов могли бы быть шире, если бы удалось решить ряд технологических проблем, над чем работают в Курчатовском институте вместе с ВНИИНМ имени академика А. А. Бочвара.

Коллектив Курчатовского института, занимающийся разработкой метода стабилизации сверхпроводниковых магнитов с помощью ВД. Слева направо: И. А. Ковалев, А. А. Ильин, В. Е. Кейлин, А. В. Наумов, С. Л. Круглов, Д. И. Шутова.

СВЕРХПРОВОДНИКИ В ТЕХНИКЕ Несмотря на то что сверхпроводимость была открыта ровно 100 лет назад, в 1911 году, в течение полувека она оставалась лишь занятным физическим явлением, не приносящим практической пользы. Ситуация резко изменилась с открытием сверхпроводящих материалов на основе ниобия – NbTi, Nb3Sn, способных нести большие токи без разрушения сверхпроводящего состояния. Величина магнитного поля, 14

получаемого с помощью обычных электромагнитов, ограничена огромными тепловыделениями в обмотке при протекании значительных токов. Эксплуатация таких устройств получается неоправданно дорогой из-за постоянно требующегося охлаждения и больших энергозатрат. Сверхпроводящий магнит (СМ) благодаря отсутствию электрического сопротивления практически не потребляет электроэнергии и, самое главное,

позволяет получать поля, недоступные для обычных материалов. Он может функционировать только при низких температурах, однако на сегодняшний день методы охлаждения СМ хорошо разработаны. Более того, с появлением компактных устройств – криокулеров, позволяющих получать гелиевые температуры ~4К (– 269 о С) вообще без жидкого хладагента, затраты на собственно охлаждение магнитной системы становятся невелики. Сейчас СМ широко применяются в медицине, промышленности и, конечно, научном приборостроении. Россия планирует обзавестись магнитно-резонансными томографами собственного производства и даже выйти с ними на международный рынок, а для этого надо решить ряд технических проблем СМ. Конструкция современных композитных сверхпроводников достаточно сложна и представляет собой тысячи (а иногда даже десятки тысяч) тонких сверхпроводящих волокон, размещенных в медной матрице. Рост температуры сверхпроводника при воздействии пусть даже незначительного теплового импульса целиком определяется только теплоемкостью композита. При гелиевых температурах теплоемкости обычных конструкционных материалов крайне малы (в сотни и даже тысячи раз ниже их значений при комнатной температуре), поэтому даже незначительного тепловыделения может быть достаточно для разогрева сверхпроводника до температуры выше критической, что сопровождается неконтролируемым переходом СМ в нормальное состояние и иногда даже выгоранием частей его обмотки. Похожее произошло на Большом адронном коллайдере, что остановило его работу на продолжительное время. Один из способов решить эту проблему и повысить надежность СМ – добавить к сверхпроводящему материалу вещества с высокой теплоемкостью. Этим путем пошли в Курчатовском институте. Там экспериментируют с высокотеплоемкими добавками (ВД), теплоемкость которых в интервале температур 4 -10 К из-за различных квантовых эффектов в сотни раз выше, чем у обычных материалов.

КАК ДОБАВКИ УЛУЧШАЮТ СВОЙСТВА СМ Чтобы больше узнать о новой разработке Курчатовского института, я встретился с одним из ее авторов – заведующим лабораторией сильнокоррелированных электронных систем Владимиром Лазуковым. Прежде всего меня интересовало, каким образом ВД позволяют улучшить свойства магнитов. В М И Р Е Н А Н О | № 9 2 0 11 | W W W. N A N O R F. R U

СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ МАГНИТ

Зависимости теплоемкости (вертикальная ось) различных ВД и материалов, обычно используемых в СМ, от температуры (горизонтальная ось). Видно, что теплоемкость меди, из которой обычно делают оболочку проводов, NbTi, в сотни раз ниже теплоемкости ВД

– То, что мы вводим в состав СМ добавки, имеющие экстремально высокую теплоемкость при низких температурах, позволяет увеличить общую теплоемкость вокруг сверхпроводника и тем самым создать тепловой буфер, – объясняет Владимир Лазуков. – Поэтому, чтобы перевести сверхпроводник в нормальное состояние, требуется в 2–3 раза большее количество тепла, чем в обычном магните без добавок. Как редкоземельные материалы, которыми занимается ваша лабора тория, могут применяться в СМ?

– Электронные системы на основе редкоземельных материалов обладают совершенно аномальными свойствами. Например, при охлаждении могут как расширяться, так и сжиматься, магнитные моменты в некоторых из них, вместо того чтобы упорядочиваться при понижении температуры, могут исчезать. Кроме того, в районе гелиевых температур (4–6К) за счет сильных электронных корреляций в них возникает дополнительный, очень большой вклад в теплоемкость. Этот эффект мы и предложили использовать для стабилизации сверхпроводящих магнитных систем. Практическая же проверка этой идеи была выполнена коллективом под руководством Виктора Кейлина. Наверное, производство СМ с такими добавками станет значительно дороже?

– Вовсе нет. Термостойкость позволит использовать меньшее количество дорогостоящих сверхпроводников при создании СМ и затрачивать меньше энергии на их охлаждение, а повышение термомагнитной устойчивости приведет к применению более дешевых проводников, имеющих меньшее количество сверхпроводящих волокон W W W. N A N O R F. R U | № 9 2 0 11 | В М И Р Е Н А Н О

большего сечения. Такое повышение качества проводов с лихвой компенсирует небольшое удорожание их производства из-за введения ВД. Более того, это может привести к расширению использования сверхпроводников и повышению конкурентоспособности российских СМ на мировом рынке. На данный момент разработано два способа легирования СМ высокотеплоемкими добавками HoCu 2, PrB6, Gd2O2S,Gd2О3 и др. При «внешнем» легировании добавки в виде мелкодисперсных порошков, смешанных с эпоксидной смолой, вводятся в межвитковое пространство магнитов. Введение всего нескольких объемных процентов ВД повышает теплоемкость до 10 раз, что, в свою очередь, позволяет в разы повысить стабильность магнита. Метод наиболее эффективен при продолжительных возмущениях (0.01-1с) и может найти применение при создании поворотных магнитов ускорителей или индуктивных накопителях энергии. В технологии «внутреннего» легирования добавки в виде жил толщиной 20–70 мкм вводятся непосредственно в NbTi и Nb 3Sn композитные сверхпроводники. Введение всего лишь 5–7 процентов добавки от объема провода позволяет до 6 раз повысить стабильность проводника По словам руководителя проекта Виктора Кейлина, улучшенные сверхпроводники найдут применение в производстве магнитно-резонансных томографов – самой коммерциализированной из связанных со сверхпроводниками области. Пока единственная возможность выхода России на мировой рынок СМ – участие в международном термоядерном проекте ITER, согласно которому наша страна должна осуществить поставку нескольких сотен тонн сверхпроводниковых проводов. Однако улучшать что-либо в этих проводах уже поздно – для этого потребуется менять все договоренности.

ПЕРЕДОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ Должно быть, в мире уже предпринимались попытки созда ть подобную технологию…

– Мы работаем с этой тематикой с начала 2000-х годов, имеем три патента. Когда только начинали разрабатывать технологию, казалось, что повышение стабильности сверхпроводников на 10–15 процентов уже будет колоссальным успехом. Это был бы выход на мировой уровень данных технологий. Результаты экспериментов превзошли ожидания – удалось

Сечения NbTi и Nb3Sn сверхпроводников с внутренним легированием ВД

повысить ее в разы. В этом смысле наше предложение носит инновационный характер. На какой стадии сейчас ваша работа?

– Всесторонние научные исследования и лабораторные тесты, выполненные в Курчатовском институте, продемонстрировали преимущества предложенного метода. Во ВНИИНМ имени академика А. А. Бочвара под руководством Александра Шикова, в настоящее время возглавляющего работы по сверхпроводимости в Курчатовском институте, уже представлена технология получения прототипов сверхпроводников с внутренним легированием ВД с характерными длинами порядка нескольких сотен метров.

– Обычно исследования сверхпроводников мы проводим в инициативном порядке за счет своего бюджета, – рассказал первый заместитель директора Курчатовского института Ярослав Штромбах. – Однако данную работу мы предложили концерну ТВЭЛ, который и профинансировал ее. По словам разработчиков метода, следующим шагом должно стать внедрение новой технологии в промышленное производство, в том числе и для создания МРТ. Ведутся переговоры с Чепецким механическим заводом в Глазове, специализирующемся на промышленном изготовлении низкотемпературных сверхпроводников. Однако этот главный шаг потребу ет серьезных финансовых затрат.

– Мы надеемся, что корпорация ТВЭЛ пойдет на эти расходы, ведь они окупятся спросом на отечественные сверхпроводники на мировом рынке, – добавил Виктор Кейлин. – Однако нельзя полностью исключать пессимистического варианта – средств на промышленный выпу ск сверхпроводников с ВД не будет . Тогда, возможно, несмотря на наши патенты, производство таких проводов будет освоено за рубежом. Человечество выиграет, а Россия?

15

НАНОАРТ

Искусство в стиле NANO

Крис Орфеску, румынский ученыйфизик и х удожник, живущий в США (Калифорния). Работает в к алифорнийской компании Caleb Technology, разрабатывающей аккумуляторы. Считается основоположником наноарта. Учредитель и куратор международного онлайн-конкурса наноарта

«Свет сквозь микроотверстие 2». Наноскульптура, созданная путем замораживания крошечной капли коллоидного графита (наночастицы графита в суспензии) в жидком азоте при температуре –196 градусов Цельсия

Нанохудожники, нанопейзажи и наноскульптуры… эти термины – не дань моде, они взяты из лексикона последователей нового художественного направления – наноарта. Его создатель Крис Орфеску поделился с New Scientist своей методикой и философией. Здесь не нужны кисти и краски, а также художественный замысел, но не обойтись без «его величества» случая и мощного микроскопа. Крис, вы одновреме нно – уче ный и художник. Как эти два человека уживаются в вас? Ко нфликтуют или живут в согласии?

– Как искусство, так и на ука – это творческие процессы. Некоторые ученые думают, что правая часть головного мозга помогает человеку мыслить абстрактно – например, заниматься музыкой, понимать цвета, формы. Левая же половина мозга, так называемая аналитическая, помогает распознавать математические символы, отвечает за логику, анализ, речевую деятельность. По моему мнению, нужно упражнять обе половины мозга, и я твердо в этом уверен. Вы занимаетесь наноартом уже более 20 лет. Как возникла идея использовать нанообъекты для создания изображений?

– Я всегда испытывал интерес к нанотехнологии, как к самой современ16

ной технологии, способной изменить нашу жизнь. Почти 30 лет назад во время исследования я был так поражен структурой и хитросплетениями вещества в его крошечной частичке, что начал исследовать процесс наноарта, сочетая науку и искусство. Недавно я запустил новый блог о нанотехнологии и искусстве, где планирую начать рассказывать об истории наноарта и исследовать глубины взаимодействия искусства, науки и техники. Всех художников и ученых, заинтересованных в развитии этого блога, я прошу присылать статьи и интересные материалы. А что произошло за последнее время в вашей жизни как уче ного и как художника?

– Как ученый последние несколько лет я занимаюсь исследованием в области новых наноматериалов для батарей и конденсаторов, которые

Крис Орфеску рассматривает наноарт как самый прогрессивный путь для внедрения нанотехнологий и знакомства с ними людей, не связанных с наукой

могут быть использованы в электромобилях, а также материалов, которые найдут применение в одежде со встроенными электронными устройствами. А как художник я нацелен на создание черно-белых работ. Мне хочется раскрыть красоту необработанных наноскульптур, рожденных Природой на атомном и молекулярном уровнях. Какое-то время я всецело был поглощен продвижением наноарта, который, в чем я безоговорочно уверен, является отражением новой технологической революции. Я рассматриваю это направление в иску сстве как самый прогрессивный путь для внедрения нанотехнологии и знакомства с ней людей, не связанных с наукой. Насколько я знаю, у ху дожника-живописца вначале рождается замысел будущей картины, он ее представляет и воплощает. А как происходит создание В М И Р Е Н А Н О | № 9 2 0 11 | W W W. N A N O R F. R U

ИНТЕРВЬЮ

«Нано-гамак: релаксация на наноуровне». Частицы графита в полимерной полиэфирной смоле

картины у ху дожника наноарта? Что получится – для него тайна?

– Как правило, в живописи у художника вначале возникает замысел будущей работы, а затем он претворяет его в жизнь. Иногда случается, что конечный результат получается иным, отличным от задуманного. Нанохудожник, имея в распоряжении новейшие технические средства, способен делать то же самое: придумать образ и затем создавать его, хотя такие работы довольно просты и им недостает той сложности, которой наделены произведения природы. Я предпочитаю использовать несколько «мистический» способ. Мое художественно-научно-техническое творчество начинается в лаборатории, где с помощью физических и химических процессов я создаю различные структуры, так называемые наноскульптуры. В основном это работы на молекулярном и атомном уровнях. Для них я часто использую природные структуры, которые нахожу, исследуя под микроскопом различные вещества. Я называю их нанопейзажами. Следующим шагом в этом процессе идет создание структуры изображения – визуализация – «поимка» изображения. Я использую сканирующий электронный микроскоп, чтобы обнаружить структуры и выбрать наиболее близкие моему замыслу, чтобы создать ценное произведение искусства. Некоторые из найденных изображений окрашиваются и обрабатываются с помощью цифровых технологий, при этом я комбинирую реальные изображения этих структур с абстрактными цветовыми гаммами. Чтобы окрасить их, я разработал в Photoshop особую технику, которую назвал Digital Faux. Эту технику можно сравнить с имитацией, которую художники-декораторы используют при заключительW W W. N A N O R F. R U | № 9 2 0 11 | В М И Р Е Н А Н О

ной отделке, применяя глазурь вместо краски. Путем нанесения глазури можно достичь трехмерного эффекта, что не получится при применении обычной краски. Подобно этой имитации, Digital Faux достигается наложением прозрачных цветовых слоев для создания глубины, объема и формы. Эти слои я назвал «Цифровые глазури». Завершающий этап процесса создания изображения – это печать. Для нее я использую холст или мелованную бумагу с высоким глянцем. После этого мои работы можно продемонстрировать аудитории, и художественные образы не оставят людей равнодушными своей неповторимой красотой и необычностью. Ежегодно проводится Международный онлайн-конкурс, который вы учредили. Вам не приходила мысль созда ть выставку вне интернета, собрать вместе работы художников из разных стран?

– В этом году исполнится пять лет со дня создания Международного онлайн-конкурса НаноАрта. Помимо ежегодной организации онлайн-конкурса мы также проводим Национальный фестиваль наноарта в художественных галереях по всему миру. Первые два фестиваля проводились в Котке (Финляндия) и в Штутгарте (Германия). Также мы организуем выставки NanoArt21, например, в Сан-Себастьяно (Испания), на фестивале «Страсть к знанию» в Праге, а также в Чехии на Евронанофоруме. У меня были и индивидуальные показы, и групповые выставкиофлайн во многих странах мира: в США, Италии, Франции, Финляндии, Корее, Великобритании, Ирландии, Испании, Германии, Колумбии, Греции и Израиле. Крис, как вы представляете бу дущее наноарта?

– Ученые исследуют наномир, чтобы

«Крепко связанные». Частицы графита в полимерной полиэфирной смоле

«Квантово-механическое туннелирование». Частицы графита в полимерной полиэфирной смоле

проникнуть в тайну мироздания. Возможно, что нанотехнологии смогут ответить на этот вопрос. Я думаю, что открытия в области нанотехнологий будут самыми главными технологическими событиями в ближайшие несколько десятилетий. В то время когда я основал Международный онлайн-конкурс, еще не было подобных проектов. Сейчас же, спустя несколько лет, уже многие университеты и научные общества организуют конкурсы по наноарту. Для того чтобы представить прогресс этого направления в искусстве, я познакомлю вас со следующей статистикой: в прошлом году на IV Международном онлайн-конкурсе, организованном NanoArt21, 48 художников из 15 стран мира представили 154 работы, тогда как в 2006 году 22 художника из 5 стран представили 71 работу. Важно, что качество работ намного улучшилось, и художники демонстрируют лучшее понимание этого нового направления искусства. Я основал NanoArt21 несколько лет назад как Всемирную организацию для знакомства людей с новым видом искусства – наноартом, а также для его продвижения в мире. В данный момент я могу сказать, что у нас очень активная и быстро расширяющаяся международная группа художников, проявляющая огромный интерес к нанотехнологии и наноискусству. Мария Морозова, РН Статья опубликована в журнале NewScientist № 4, 2011 год 17

ТОЧНАЯ НАУКА

«Дикие» числа

ДЕНЬ 4 марта 1851 года оказался непростым для Фрэнсиса Г альтона. Этот молодой английский исследователь работал над картой района озера Нгами в юго-западной Африке, но его работу прервали непредвиденные обстоятельства. Когда он ехал вдоль узкой горной гряды, его повозка упала и разбилась, а быки «разбежались, словно дикие буйволы». Более того, Гальтон совсем не был уверен в своих гидах, людях из племени дамара, ведь они не знали даже основ арифметики – Гальтон охарактеризовал эту ситуацию в своей книге «Рассказ исследователя тропической Южной Африки» (1853) как несколько «неприятную». Также он пишет, что, когда договорился об обмене овцы за две палочки табака и протянул местному пастуху четыре палочки, надеясь купить двух овец, это сбило пастуха с толку. «Было видно, что он запутался», – пишет Гальтон, так что операцию обмена пришлось прервать, а овец исследователь покупал по отдельности. В этой книге Гальтон привел еще несколько свидетельств неразвитости дамара: «они не используют чисел больше трех», своих быков не считают , а запоминают их «в лицо». Похоже, что в самый тяжелый момент своей экспедиции Гальтон оказался в мире без чисел.

Увлекательные наблюдения английского путешественника Фрэнсиса Гальтона заставили ученых задуматься о происхождении математики. Однако до сих пор неясно, как в жизнь человека вошли числа

NARRATIVE OF AN EXPLORER IN TROPICAL SOUTH AFRICA

ПРЕДРАССУДКИ, ПРЕДВОСХИТИВШИЕ ДАРВИНА

18

Современным читателям эти истории кажутся лишь яркими примерами предубеждений, царивших в Викторианской империи (утверждения об отсталости других народов встречаются и в более поздних работах Гальтона, посвященных евгенике). Но, как ни удивительно, его работы, посвященные счету у примитивных народов, использовались лучшими учеными викторианской Британии при изучении образа жизни доисторического человека. Необходимо отметить, что работы Гальтона повлияли на многие области науки. В течение десяти лет после публикации книги ее цитировали в трудах по психологии, антропологии, лингвистике и математике. Даже сейчас, спустя сто лет после смерти Гальтона, его наследие живо. Почему работы Гальтона оказались столь значимыми для науки XIX века? Благодаря книге «Рассказ исследователя тропической Южной Африки» Гальтон стал известным исследователем и путешественником, его истории о странных мирах, заселенных удивительными людьми, завораживали читателей. Среди поклонников книги был и В М И Р Е Н А Н О | № 9 2 0 11 | W W W. N A N O R F. R U

ТОЧНАЯ НАУКА двоюродный брат Гальтона, Чарлз Дарвин, писавший: «Я восхищаюсь духом и стилем вашей книги». Гальтон стал ключевой фигурой Королевского географического общества, однако лишь немногие ученые расценивали его истории как нечто большее, чем просто развлечение. Все изменилось в сентябре 1859 года, когда ведущий геолог Чарлз Лайель выступил перед Британской на учной ассоциацией на ежегодном собрании в Абердине. Лайель был известен скептическим отношением к идее, что люди жили на Земле десятки или даже сотни тысяч лет назад, однако в тот день он объявил пораженной аудитории, что «дату возникновения человека нужно перенести гораздо дальше в прошлое, чем мы полагали». В качестве свидетельства Лайель привел фрагменты из еще не вышедшей тогда книги, которой было суждено стать одной из самых значимых научных работ, – «Происхождения видов» Чарлза Дарвина. Ведущие ученые Британии начали исследовать то, как человек эволюционировал из примитивного обитателя пещер в вид, к которому принадлежат такие выдающиеся особи, как Ньютон и Дарвин. Сначала исследователи занимались изучением окаменелостей и каменных орудий, но их было сложно найти, поэтому чуть позже они обратились к изучению ныне живущих людей. Исследуя те народы, которые оказались менее всего затронуты цивилизацией, они спорили о том, каким же образом развивались люди.

АРИФМЕТИКА КАК МЕРИЛО ЦИВИЛИЗАЦИИ Ученым, миссионерам, купцам и колонистам постоянно приходилось обмениваться численной информацией с «дикарями», поэтому при составлении словарей и описаний этих удивительных людей и их языков невозможно было избежать описания системы счета. Личные наблюдения путешественников оказались особенно полезными для ученых, пытавшихся представить, как может существовать общество без счета, так что нет ничего удивительного в том, что наблюдения Гальтона широко цитировались в серьезных исследованиях, посвященных изучению счета в доисторических обществах. Но почему Гальтон? Ведь его работы были несколько непоследовательны, а он сам был склонен к преувеличению. Возможно, дело в том, что его истории были короткими и очень известными. Благодаря своим наблюдениям Гальтон неожиданно даже для самого себя стал одним из самых известных специалиW W W. N A N O R F. R U | № 9 2 0 11 | В М И Р Е Н А Н О

стов по изучению счета в примитивных культурах. Дэниел Уилсон, профессор Университетского колледжа в Т оронто (Канада), и Джон Кроуфорд, президент Лондонского этнологического общества, одними из первых обратились к работам Гальтона – всего через три года после речи Лайеля. По их стопам пошел и Джон Лаббок, английский банкир и натуралист, именно ему принадлежит честь популяризации термина «доисторический» в Британии. Лаббок был уверен: освоение счета является верным доказательством того, что общество развивалось по пути накопления знаний. Как только какая-нибудь общность на учится считать до десяти, ее члены не смогут больше «забыть это простое, но невероятно полезное знание». В своих работах «Доисторические времена» (1865) и «Происхождение цивилизации» (1870), чтобы проиллюстрировать существование народов, которые обходятся без счета, Лаббок приводит наблюдения Гальтона за племенем дамара. Лаббоку удалось показать, что исследование так называемых дикарей – это очень перспективное направление. В рецензии на «Доисторические времена», опубликованной в Nature

(т. 1, с. 103), антрополог и лингвист Эдуард Бернетт Тайлор подтвердил, что «современные дикие племена действительно прекрасно демонстрируют образ жизни древнего человека». Однако собственный взгляд Тайлора на эволюцию человечества, высказанный в работе «Первобытная культура» (1871), оказался даже еще более важным. В этой книге он выдвигает интересные гипотезы о развитии языка, религии и культуры, при этом счет выступает как критерий для сравнения. Взгляды Тайлора привлекли внимание многих именитых ученых: например, Дарвин цитировал эту работу в «Происхождении человека». Работы Тайлора оказали сильное влияние на науку и позволили понять, как развивался счет. Основной задачей исследователя было доказать популярную точку зрения, что руки и пальцы играют ключевую роль при развитии счета. Тайлор утверждал, что ранние общества, чтобы отличить один предмет от нескольких, использовали специальное слово «два». Если предметов было несколько, то их обозначали с помощью жестов или общих слов, например «много». Дамара, которые уже прошли эту стадию, использовали как средство счета пальцы – демонстрировали ими большие 19

Bindaas Madhavi

ТОЧНАЯ НАУКА

числа (об одном современном племени – пираха – которые не ушли дальше этой стадии, мы уже писали: New Scientist, № 3, март 2011, с. 50–52. – Ред.). Постепенно руки становятся не только удобным, но и символическим способом обозначения чисел. В качестве доказательства Тайлор приводит три самые распространенные системы счета в «нецивилизованных» культурах: пятеричную (используется одна рука), десятеричную (две руки) и двадцатеричную (руки и ноги). «Более развитые народы, – отмечал он. – не применяли первую, потому что она была слишком ограниченной, а двадцатеричную считали слишком сложной. Поэтому они использовали десятеричную систему». Другие исследователи двигались в этом же направлении. Среди них был историк из Коннектикута Джеймс Хэммонд Трамбул. В 1874 году он опубликовал для Американской филологической ассоциации обширный доклад, посвященный системам счисления североамериканских индейцев. Ему удалось установить связь между числами и названиями определенных частей тела. В XX веке этот труд считался классическим по данной теме. Со временем умение считать стало настолько тесно ассоциироваться с эволюцией человека, что на основе счета стали строить теории и о других особенностях доисторического периода. Так, например, австралийский антропологлюбитель Эдвард Микелсвэйт К урр провел десять лет, составляя словари племен, живших на Австралийском континенте. В его работе, опубликованной в 1886 году, выдвигалась гипотеза, что австралийские аборигены в дале20

ком прошлом мигрировали из Африки. Основанием для этого предположения послужило то, что многие африканцы с тех пор научились считать до тысячи, а австралийские аборигены могут считать только до трех. По современным стандартам работа Курра не может считаться научной. Например, его предположение, что австралийцы могут считать лишь до трех, было основано на том, что в языке аборигенов были слова только для обозначения четырех чисел – последнее из них, по мнению Курра, обозначало «любое число более трех». Благодаря Гальтону и его последователям К урр «знал», что примитивные народы не могут считать, так зачем тратить силы на проверку?

ОТГОЛОСКИ ПРОШЛОГО К концу XIX века было написано множество работ, в которых счет изучался с антропологической и лингвистической точек зрения, и наблюдения Гальтона начали терять свою важность. Из-за продолжающейся колонизации найти нетронутые цивилизацией общества стало сложнее, так что большую актуальность приобрело изучение детей, животных и археологических находок. Однако эти идеи продолжали влиять на науку. Так, например, предположения Тайлора о том, что примитивные люди считают на пальцах, встречаются в ранних теориях развития детей: исследователи полагали, что дети начинают осваивать понятие числа с помощью пальцев. В начале XX века педагог Сьюзан Каннингтон лучше всего сформулировала эту точку зрения: «В детском саду и школе мы можем наблюдать в

сокращенном виде всю историю человеческой расы». Отголоски этой теории можно встретить в работах Жана Пиаже. Современные ученые также пытаются понять происхождение счета. Некоторые исследователи обращаются к необразованным членам своего общества, чтобы определить, есть ли у нас врожденные способности к математике. Например, долгое время ученые занимались изучением глухих жителей Никарагуа, разработавших знаковые языки, в которых не было обозначений чисел, – это демонстрирует, что в основе использования более чем трех чисел лежит языковая числовая система (Proceedings of the National Academy of Sciences, т. 108, с. 3163). Другие ученые развивают идеи Тайлора. Как полагают лингвисты и психологи, у некоторых современных племен Амазонки, например мундуруку, нет чисел больше пяти, так что они очень близки к народу дамара. Этих людей, живущих без чисел, изучают в надежде обнаружить некоторые универсальные особенности человеческого сознания. Так, одно недавнее исследование показало, что, если в языке нет слов для обозначения чисел, люди сравнивают количества логарифмически, по их примерному соотношению, а не линейно (Science, т. 320, с. 1217). То есть если попросить представителя племени мундуруку расположить различные количества точек по возрастанию, то пять точек он расположит ближе к десяти, а не посередине, поскольку десять – это в два раза больше, чем пять, а пять – в пять раз больше, чем один. Что касается наблюдений Гальтона за дамара, то сейчас они упоминаются гораздо реже, чем во времена Лаббока, и скорее в контексте любопытных историй, нежели научных исследований. Интересно, возвращался ли Гальтон, автор такого огромного наследия, к проблеме, им самим обозначенной? Он прожил достаточно долго и не мог не видеть, какие споры вызывают его наблюдения, но сам он никогда не принимал участия в этих дебатах. Гальтона интересовали совсем другие области, например статистика и роль наследственности и воспитания в процессе развития человека, а в конце жизни он подошел к вопросу евгенического «улучшения» человека. Пока исследователи занимались изучением прошлого человеческой цивилизации, Гальтон сосредоточился только над своим видением ее будущего. Майкл Бэрани Статья опубликована в журнале New Scientist №7, 2011 год В М И Р Е Н А Н О | № 9 2 0 11 | W W W. N A N O R F. R U

НАУКА

Российские ученые изучили влияние материнских клеток на ребенка Группа исследователей Федерального научно-клинического центра детской гематологии, онкологии и иммунологии Минздравсоцразвития России и Российского государственного медицинского университета им. Н. И. Пирогова под руководством известного врача-педиатра, специалиста в области диагностики и иммунотерапии гематологических заболеваний, академика Александра Румянцева опубликовала в последнем номере журнала «Клеточная трансплантология и тканевая инженерия» обзор новейших данных о явлении материнского микрохимеризма. А.Г. Румянцев, М.А. Курцер, Б.М. Мареева, А.В. Мисюрин, С.А. Румянцев, А.Ю. Устюгов. «Клиническое значение материнского микрохимеризма у детей». Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. Т. VI. № 2. 2011.

В чем суть этого явления? Во время беременности, в тот момент , когда образуется плацента, развивающийся плод начинает получать через нее от матери не только питание, но и некоторые материнские клетки. Этот феномен, получивший название материнского микрохимеризма (МХ), был открыт в 1988 году. В настоящий момент интерес к МХ среди врачей значительно возрос, поскольку новые данные проливают свет на природу тяжелых аутоиммунных заболеваний и генетических нарушений. Появляется надежда на то, что эти болезни могут быть если не предотвращены, то хотя бы скорректированы. Список заболеваний, связанных с МХ, пополняется. Среди них – ревматоидный артрит, сахарный диабет I типа, системная склеродермия, неонатальный волчаночный синдром, ювенильная воспалительная миопатия, дерматомиозит, гемоглобинопатия, билиарная атрезия, младенческие гемангиомы, рассеянный склероз. В 1988 году Ф. Клаас обследовал группу пациентов, нуждающихся в трансплантации почки. В попытке найти подходящие трансплантаты исследователи обнаружили, что W W W. N A N O R F. R U | № 9 2 0 11 | В М И Р Е Н А Н О

лучшей совместимостью при трансплантации обладает материнская, а не отцовская ткань. В 1999 году исследования подтвердили длительное присутствие материнского МХ в организмах людей, страдающих иммунодефицитными расстройствами, а также в организме здоровых взрослых. Причем было показано, что во время беременности происходит двунаправленное движение клеток: как от матери к плоду, так и от плода к матери. В сравнении с воздействиями клеток плода на здоровье матери проникновение материнских клеток в организм плода может привести к драматическим последствиям со стороны состояния здоровья ребенка. Проникновение материнских клеток в плод происходит в тот момент, когда иммунная система еще только формируется и не может защитить его в том случае, если эти клетки станут причиной будущих заболеваний. Иммунный ответ плода во многом отличается не только от иммунного ответа взрослого, но даже грудного ребенка. Материнские клетки локализуются у плода, развивающегося в утробе матери 14–27 недель, и у новорожденных они выявляются среди одноядерных клеток периферической крови и во множестве тканей: в печени, легких, сердце, тиму се, селезенке, почках и надпочечниках, в головном мозге и в гонадах. Оказалось, что рас-

пределение материнского МХ изменяется в зависимости от состояния иммунной системы плода. Так, в организме с иммунодефицитом начальная локализация материнского МХ происходит в тимусе, за которой следует дальнейшее широкое распределение микрохимерных материнских клеток по всему организму. В здоровом организме плода клетки материнского МХ располагаются преимущественно в костном мозге. Материнский МХ может генерировать аллоиммунный ответ в организме плода, проявляясь в дальнейшем классическими симптомами аутоиммунных заболеваний. Материнский МХ был обнаружен и у взрослых среди лимфоцитов: Т-клеток, В-клеток, моноцитов и макрофагов. Есть ряд исследований различных аутоиммунных патологий у взрослых, которые показывают: в пораженных органах и частях тела обнаруживаются более высокие концентрации материнских клеток в сравнении со здоровыми органами того же пациента, а также с контрольной группой. Например, в случае с ювенильным воспалительным кожным заболеванием – лихеноидным питириазом – было даже показано, что в пораженных участках кожи клетки МХ начинают синтезировать кератин – белок рогового слоя кожи, что свидетельствует об их дифференцировке в кератиноциты. У ученых нет единого объяснения скопления МХ в периферической крови и в тканях в момент заболевания. Одни исследователи считают , что МХ – патогенетически необходимый фактор в развитии заболевания, другие – что дифференцированные клетки материнского происхождения могут служить мишенями для иммунологических атак. Существуют и положительные объяснения роли МХ: так, одна из гипотез предполагает , что материнские по происхождению клетки могут мигрировать в пораженный орган вторично для защиты нарушенных заболеванием тканей и способствовать их восстановлению. Другая позитивная сторона явления МХ – эти знания, очевидно, могут быть использованы в трансплантологии. Так, описаны несколько случаев успешной трансплантации и длительного сохранения после родов клеток донорского МХ при таких заболеваниях, как гемоглобинопатии и тяжелые иммунодефициты. Лариса Аксёнова 21

ИНТЕРВЬЮ

Вузам нужны стратегии развития вместо нелепых индикаторов В центре нынешней реформы высшего образования – поддержка группы ведущих вузов, на базе которых, как надеются в Минобрнауки России, возникнет целая сеть исследовательских вузов мирового уровня. Один из главных рычагов воздействия правительства на ведущие вузы – программа поддержки национальных исследовательских университетов (НИУ). О ее первых результатах и сложностях мы беседуем с научным руководителем Института развития образования НИУ «Высшая школа экономики» Исаком Фруминым.

C момента начала программы поддержки национальных исследовательских университетов прошло достаточно времени, чтобы дать ей оценку. Получается ли то, что задумано?

– Я считаю, что программа удачная. Конечно, она могла бы быть более эффективной, если бы в ней не было нерациональных ограничений на расходование средств, если бы средства поступали регулярно, если бы вузам дали возможность делать не программы расходования денег, а реальные программы развития, отвечающие на болезненные вопросы, с которыми сталкивается наше высшее образование. Но при всех недостатках наличие внятных программных индикаторов, которые требуют от вузов расширения исследовательской и инновационной деятельности, скорректировало и направило их в нужную сторону. Недавняя коллегия по НИУ показала, что даже в самом Минобрнауки довольны далеко не всеми индикаторами. Какие из них вы имеете в виду, говоря о правильном изменении направлений развития?

– Например, количество публикаций в реферируемых журналах и уровень заработка от исследований и инноваций, отнесенный к общим доходам вуза. Но я бы заменил подсчет доли доходов от научной и инновационной деятельности оценкой темпов роста этих доходов. Нынешний индикатор – нелеп, потому что он стимулирует университе22

Исак Фрумин предлагает сделать конкурсы по кооперации бизнеса и вузов постоянными

ты не зарабатывать на других направлениях деятельности, не получать дополнительных денег от государства. Поэтому университеты, которые являются успешными в «выбивании» денег из госбюджета (а я считаю, что государство нам все еще недоплачивает), или те, у кого много дорогих платников, страдают от такого индикатора. Это явный случай, когда хороший замысел при неверной реализации порождает совершенно ошибочные стимулы. Вы сейчас говорите о Высшей школе экономики?

– Да. Наш университет в этом отношении – характерный пример. По итогам реализации пе рвых лет программы никого не наказали и не лишили статуса. Это свидетельствует о том, что все вузы развиваются так, как должны, или о том, что процедуры оценки прогресса недостаточно эффективны?

– Я не входил в комиссию по оценке программ НИУ, как не входили в нее представители других вузовпобедителей. Считаю это существенной ошибкой в организации мониторинга. Ведущие университеты как совокупность должны «мониторить» друг друга, чтобы перенимать лучшие практики. Сама идея лишения стату са представляется мне странной. Если какойто вуз устойчиво не выполняет индикаторов (хочу подчеркнуть – не всех подряд, а важных и разумных), надо специально с этим вузом разбираться, оказывать помощь. Иначе получится, что мы допустили масштабную потерю средств. Как только определился список НИУ, их сразу стали запугивать. Ситуация сложилась совершенно нелепая! Отобрать лучшие университеты и начать их стращать, вместо того чтобы сказать: «Ребята, вы лучшие, работайте, мы вам поможем». К сожалению, линия на совместное развитие потенциала ведущих вузов хоть и есть – спасибо коллегам из Министерства и Национального фонда подготовки кадров – но до сих пор проявляется слабее, чем прессинг в связи с индикаторами. Вы не могли бы пояснить, как сам оконтроль внутри сообщества ведущих университетов может происходить в реальности? Например, нынешняя процедура оценки НИИ РАН силами академиков из соседних регионов удовлетворяет только руководство самой РАН…

– Любые правила можно извратить. Но оттого, что у нас плохой парламент, совсем не следует, что лучше не иметь никакого парламента. Да, бывает, и в хороших западных университетах превращают visiting committee в профанацию, но это не значит, что надо совсем отказаться от этой практики. Например, на каждый факуль тет MIT раз в четыре года приезжают пятьсемь экспертов из ведущих вузов, работают неделю, ходят на занятия. Они не вывешивают результаты на сайт, они говорят: «Коллеги, у вас есть такие-то проблемы, их можно решить». Мне кажется, это обязательно надо делать. В М И Р Е Н А Н О | № 9 2 0 11 | W W W. N A N O R F. R U

ИНТЕРВЬЮ В российской действительности пока основным средством контроля остаются индикаторы. Один из наиболее проблематичных – доля сту дентов из дальнего зарубежья. В Минобрнауки ему придают очень большое значение. Оправданно ли?

– При всей симпатии к этому важному индикатору я считаю, что требовать его достижения рановато и даже нелепо, учитывая российские реалии. Я бы на первом этапе требовал скорее привлечения иностранных профессоров из ведущих университетов – вот это было бы действительно важно и реалистично. А показатель числа иностранных студентов перенес бы в категорию «рекомендовано, если возможно». Здесь от университетов с их устаревшей инфраструктурой многого требовать нельзя. Да и миграционное законодательство устроено так, как будто нам эти студенты совсем не нужны. Думаю, что тут мы нескоро придем к значимым результатам. При этом я должен сказать, что в мире есть примеры университетов высшей лиги, где относительно мало иностранных студентов. Например, Технион в Израиле или Токийский университет. В Китае иностранные студенты обучаются за счет очень серьезной государственной программы финансирования. Многое зависит не от университетов. Я бы на них такую специфическую задачу в качестве первоочередной сейчас не возлагал. Как вы оцениваете зафиксированное в индикаторах требование резко повысить долю аспирантов, защищающихся в срок? Не приведет ли это к дальнейшему снижению качества диссертаций?

– Если не изменятся общие у словия работы аспирантуры, то профанация, принуждение к срочным защитам слабых работ очень реальны. С одной стороны, должна быть прозрачность, все надо вывешивать на сайты. Думаю, после того как журналисты высмеют парочку слабых диссертаций, допустивший их к защите вуз сам примет необходимые меры. С другой стороны, и вузам, и государству надо создавать условия для реальной научной работы в аспирантуре. В 2010 году появились новые ко нкурсы правительства по поддержке кооперации вузов с бизнесом и развитию инновационной инфраструктуры, не менее привлекательные по деньгам, чем конкурс НИУ, и более простые в плане бюрокра тии и отчетности. Вы расцениваете их как продолжение программы НИУ или ее замену?

– Я считаю, что оба постановления – и по кооперации, и по инфраструктуре – W W W. N A N O R F. R U | № 9 2 0 11 | В М И Р Е Н А Н О

Нынешний индикатор – нелеп, потому что он стимулирует университеты не зарабатывать на других направлениях деятельности, не получать дополнительных денег от государства по базовой идее просто замечательные. Это колоссальный шаг вперед. Конкурсы были проведены честно. Я нередко критически оцениваю работу чиновников, но здесь был сделан шаг в очень правильном направлении. Мое единственное предложение, которое я широко пропагандирую, – сделать эти конкурсы, в отличие от конкурса НИУ, регулярными. Конечно, дизайн конкурсов мог бы быть более продуманным, но это можно поправить на следующих этапах. Насколько я знаю, это уже запланировано. В министерстве сэкономили деньги на некой программе коопе рации вузов и академических институтов…

– Мне кажется, что в сложном взаимодействии властей с Академией наук складывается патовая ситуация, и это очень печально. С одной стороны, ресурс, который есть в Р АН, игнорировать нельзя. Культура исследований в Академии наук осталась. Пусть в 20 процентах лабораторий, но она есть. Игнорировать академических ученых и развивать только вузы просто глупо. Более того, это зачастую приводит к фактическому дублированию финансирования. Нужно посмотреть, какие реальные формы сотрудничества вузов и НИИ возникли, несмотря на все нормативные преграды, снять эти преграды и позволить конвергенции осуществиться в полном объеме. Для меня позитивными примерами остаются Физтех, Академический университет Алферова, Новосибирский университет. Да, есть огромные проблемы, связанные с тем, что у нас внутри Академии на ук нет режима обновления, но это здесь вопрос второстепенный. Вы сказали, что ко нкурс НИУ должен оставаться разовой акцией...

– Я не думаю, что мы имеем сейчас возможности развернуть новый конкурс. У нас и так университетов с особой дополнительной поддержкой уже больше, чем в Германии. Вместе с тем однозначно заявлять, что нам не нужны новые НИУ,

я не могу. Например, очень жаль, что у нас нет НИУ, который работает в области сельского хозяйства. Это очень перспективная линия. Может быть, не только Министерству образования и науки, но и другим министерствам стоит подумать о конкурсе, скажем, инновационных отраслевых университетов. Соответственно, нынешние НИУ, как и задумано, должны по истече нии пяти лет развития перестать получать целевое госфинансирование?

– Положа руку на сердце, должен согласиться с тем, что в какой-то момент эти средства на развитие должны закончиться. Мне представляется, однако, что для университета минимальный период развития составляет не менее семи лет . А после этого деньги стоит выделять на поддержку конкретных научных проектов. Пусть конкурируют все. НИУ мы уже дали такой гандикап, что если кто-то из них не выиграет достаточно грантов, надо будет обновлять университет. Но помимо новых грантов перед Минобрнауки сейчас стоит более важная задача. Формат конкурса НИУ требовал от вузов разработку программ развития в очень урезанном варианте, не затрагивающем кадрового обновления и очень мало затрагивающем характеристики и организацию исследований. За два года возникли новые инструменты и формы поддержки, новые возможности. Сегодня очень важно обновить программы ведущих вузов и превратить их в полноценные стратегии. Пока у большинства наших вузов их, по сути, нет, и это серьезная угроза конкурентоспособности российского высшего образования. К какому сроку можно требовать от вузов эти программы?

– Не просто требовать – а помочь им сделать такие программы. Я думаю, что к концу 2011 года можно будет их обсудить. Иван Стерлигов 23

Brajeshwar

ИНТЕРНЕТ

24

В М И Р Е Н А Н О | № 9 2 0 11 | W W W. N A N O R F. R U

ИНТЕРНЕТ

Что в твиттере тебе моем? Мы стали первыми людьми в истории, которые могут оставлять информацию о себе в интернете. Но сохранится ли цифровое наследие после нашей смерти? МОЯ ЖЕНА незадолго до своей смерти попросила меня кое-что сделать. «Пусть люди помнят обо мне, – сказала она. — Но не такой, какая я сейчас, а такой, какой была прежде». Кэтрин была упрямой, амбициозной и красивой, она не хотела, чтобы в воспоминаниях знакомых остался последний год ее жизни, когда болезнь и химиотерапия забрали силы, здоровье и внешность. Благодаря интернету я смог во плотить желание Кэтрин. Я создал веб-сайт и заполнил его фотографиями и текстами, рассказывающими о ее жизни, — это куда лучше, чем обычное надгробие. В то время таких сайтов было еще очень мало, думаю, что некоторые люди из нашего круга посчитали мою работу безвкусной. Прошло шесть лет, и все изменилось. Аудитория интернета повзрослела, а мемориальные сайты стали очень распространены. Вот только после нас останутся не только они. Я веду множество веб-сайтов и блогов, не только личных, но и рабочих, у меня есть учетные записи Facebook, Flickr, Twitter и т.д. Все эти сайты останутся в Сети после моей смерти. С каждым днем мы оставляем все больше цифрового наследия. В этом году умерло более четверти миллиона пользователей Facebook. Но в Сети осталась информация об их отношениях, интересах, убеждениях. Ганс Питер Брондмо, глава центра разработки социальных сервисов Nokia, назвал эти данные «нашей цифровой душой». Накопители очень дешевы, а информация легко копиру ется, так что наши цифровые души могут стать бессмертными. Но хотим ли мы, чтобы все наши следы в Сети – грубые комментарии или неудачные фотографии — сохранились для следующих поколений? Есть те, кто считает , что мы обязаны передать всю информацию потомкам. Но есть и те, кто уверен, что W W W. N A N O R F. R U | № 9 2 0 11 | В М И Р Е Н А Н О

нам нужно научить интернет забывать. Этим двум группам предстоит решить будущее интернета – судьба наших цифровых душ висит на волоске. Интернет все теснее связан с нашей жизнью, все больше и больше событий находят отражение в Сети. Так, например, в прошлом году две трети всех американцев хранили данные на удаленном сервере, а примерно половина являлись активными пользователями социальных сетей. Все эти данные собирают интернеткомпании. Такие гиганты, как Google и Facebook, полны решимости хранить как можно больше информации о нас. Используется даже «цифровой выхлоп» (например, поисковые запросы или история посещенных сайтов) – для того, чтобы определять целевую аудиторию рекламы. Эта информация может оказаться полезной для социологов, археологов и антропологов будущего, которые будут заниматься изучением зари цифровой эры. Возможно, для них наша повседневная жизнь будет такой же интересной, как и революционные события. Современным исследователям приходится полагаться на немногочисленные сохранившиеся документы, а их преемникам достанется огромное цифровое наследие. Вот только неизвестно, выдержит ли оно проверку временем. «Цифровые данные – это, скорее, устная традиция, а не обычные документы, – говорит Марк Уэбер из Музея компьютерной истории в Маунтин Вью (США). – Если их не копировать, они исчезнут». Его волнует то, что мы не прикладываем достаточных усилий для сохранения цифровых данных.

«Если мы будем неосторожны, наш век может стать Темным. Мы храним информацию в цифровых форматах, но не стараемся сохранить ее».

АРХИВАРИУСЫ-ЛЮБИТЕЛИ Сейчас зарождается движение, целью которого является сохранение нашего наследия. В его авангарде энтузиасты – например Джейсон Скотт, режиссер, который активно выступал за сохранение Geocities, огромной коллекции вебсайтов, появившейся еще в 1994 году.

Geocities, служба бесплатного вебхостинга, позволяла любому пользователю создать собственную домашнюю страничку. Правда, из-за сомнительного клипарта, текстовых эффектов и шаблонов эти сайты выглядят слишком любительскими на взгляд современного человека. В Сети очарование древности не в почете, так что, как только появились более изящные конкуренты, Geocities опустел и заполнился спамом. Десять лет спустя, в 2009 году, владельцы сервиса – компания Yahoo – решили отключить это огромное хранилище личных страниц. Скотта это испугало. Он и его сторонники скопировали сколько смогли страниц с Geocities и создали архив объемом 641 Гбайт, который выложили в сети обмена данными, а затем опубликовали на сайте reocities.co m. Скотта очень часто спрашивают, зачем он хранит этот мусор. Его ответ прост: это не мусор, а история.

Geocities – это временная капсула из детства Всемирной сети. Дизайн красноречиво демонстрирует ограничения модемного доступа; сложная структура

Пока проще сохранить все цифровое наследие, чем удалить лишнее 25

ИНТЕРНЕТ

ПОТЕРЯННЫЕ ВОСПОМИНАНИЯ И ПРИЗРАКИ ИЗ ПРОШЛОГО Мы все еще учимся создавать цифровое наследие для наших потомков. Это не идеальное решение, но, надеемся, что нижеследующие советы помогут вам сохранить информацию

СК ДИ

R

Вероятность сохранения

ОЙ

ВЫ

Вероятность сохранения

4/5

НЫ

Е ТИ ЕС

Ь

Если сообщить Facebook о вашей смерти, компания либо заморозит, либо удалит профиль. Некоторые сайты придерживаются схожей политики, однако у большинства социальных сетей нет вообще никакой позиции на этот счет. Даже если вы удаляете некоторые элементы профиля, эта информация может остаться в базе данных.

АЛ

П ОИ С КО В

можете прямо влиять на результаты поиска с помощью блогов и других сайтов. Но, нравится вам это или нет, поиск отражает то, что Сеть думает о вас. Google отказывается удалять страницы из результатов поиска, но со временем, если «право на забвение» будет утверждено законодательно, это может измениться.

1/5

СОЦ И

Ы

И СЫ ЕРВ Е С Конечно, вы

Вероятность сохранения

3/5

показывает, что тогда никто не понимал, как нужно делать навигацию на сайтах (пользователи создавали странички в тематических зонах, например «Голливуд» или «Волшебный лес»). Владельцы сайтов могли взаимодействовать друг с другом с помощью электронной почты и гостевых книг, в то время никто не боялся спама. Все это ценная информация о зарождении онлайн-культуры. Судьба Geocities важна тем, что многие сайты могут пойти по такому же пути. История показала, что даже самые выдающиеся технологические компании могут терять свои позиции. Неважно, вызвано ли это появлением более сильных конкурентов или отсутствием интереса клиентов, – в истории хватает подобных примеров, достаточно вспомнить IBM и Microsoft. Т акие компании, как Facebook, предлагают бесплатные сервисы и возможность хранить данные на их серверах, но взамен они следят за вашей деятельностью в Сети и показывают рекламу. Тем не менее когда-нибудь компания может обратиться к новым способам зарабатывания денег, и ей будет невыгодно хранить фотографии вашей кошки.

ХЛ ОП »

Рекламодатели отслеживают ваши поисковые запросы и историю посещенных страниц — им будет принадлежать часть вашего наследия. Но если защитники личной жизни преуспеют, эта слежка скоро прекратится.

Вероятность сохранения

3/5

26

« ЦИФ

TE

T WI T

ЖЕС ТК

ИЙ

Вы полностью контролируете фотографии и файлы, которые хранятся на вашем компьютере, но шанс сохранить их будет выше, если вы будете делать резервные копии. Лучше использовать широко распространенные форматы, поскольку иначе потомки, скорее всего, не смогут открыть эти файлы.

РО В

Поиск Twitter учитывает лишь несколько последних дней, так что необходимо использовать инструменты резервного копирования. Недавно компания Twitter передала свой архив нескольким организациям. Так что Библиотеке конгресса США будет проще, чем вам, узнать, что вы ели в прошлом году на обед.

В прошлом декабре Yahoo объявила о планах отключить и некоторые другие известные сервисы, в том числе сервиспионер социальных закладок – del.icio. us. Начали ходить и слухи о неизбежной кончине гигантского фотосайта Flickr.

Yahoo ответила, что будущее сайта еще под вопросом, но пользователей Flickr взволновало от сутствие четких планов. А ведь для многих пользователей эти сайты гораздо больше, чем просто фотоальбом. Мои личные фотографии хранятся на Flickr, этот сервис очень тесно связан с сайтом, посвященным Кэтрин. Конечно, у меня есть резервные копии всех фотографий, но на Flickr много ценных комментариев, которые оставили мои друзья. Это очень важная часть моей цифровой души. Для пользователей ценными могут быть различные элементы социальных сетей: друзья, избранное и ссылки. Многие из тех, кто выступает за сохранение данных, считают, что небезопасно доверять важную для пользователя информацию компаниям, которые заинтересованы лишь в прибыли, поэтому они стараются разработать средства, дающие больший контроль над

Вероятность сохранения

3/5

цифровым наследием. За прошедшие годы появилось множество инструментов, позволяющих сохранять данные с крупнейших социальных сайтов. Существуют и компании, которые гарантируют, что после смерти ваше наследие будет сохранено в оговоренном виде. В мае в Сан-Франциско пройдет конференция Digital Death Day, посвященная этой проблеме, на ней встретятся специалисты по безопасности, предприниматели, компании, занимающиеся хранением данных, и юристы. «Только представьте, насколько полезно это может оказаться для семейной истории, – говорит Джереми Лейтон Джеймс, куратор отдела электронных документов Британской библиотеки в Лондоне. – Идея создания личного архива для потомков очень привлекательна». Вот только хранить такое наследие совсем не просто. F acebook и другие компании вложили немало сил, чтобы обеспечить вам постоянный доступ к цифровой информации. Сомнительно, что рядовые пользователи смогут с этим справиться. Джон утверждает, что примерно треть пользователей теряла важВ М И Р Е Н А Н О | № 9 2 0 11 | W W W. N A N O R F. R U

ИНТЕРНЕТ ные цифровые данные. «Представьте, что вы потеряли воспоминания о том, как растут ваши дети», – говорит он. Новое поколение социальных сетей призвано дать нам контроль над личной информацией. Например, недавно появившаяся социальная сеть Diaspora работает на пользовательских серверах. Это полная противоположность сети Facebook, использующей собственные сервера для хранения вашей информации. Недостаток Diaspora и других соци альных сетей категории «сделай сам» заключается в том, что вы должны самостоятельно следить за работой серверов; стоит допустить ошибку – и ваше цифровое наследие испарится в одну ночь. Вполне возможно, что когда-нибудь мы сможем собирать наши виртуальные драгоценности всего двумя щелчками мыши. Организация Архив интернета, расположенная в Сан-Франциско, c 1996 года занимается сохранением вебстраниц и мультимедиа, в ближайшее время она планирует начать прием цифровой информации от пользователей. Основатель этой организации Брюстер Кэйл надеется, что люди будут дарить им терабайты информации. Возможно, у нашего цифрового наследия все-таки есть шансы дожить до следующих поколений. Но должны ли мы поддаваться желанию сохранять? «Забвение – элемент человеческого мозга, – утверждает Виктор Майер-Шонбергер из Оксфордского института интернета (Британия), он занимается изучением развития Сети. – За прошедшие тысячи лет мы выработали методики сохранения важных воспоминаний». Однако сейчас нам проще сохранить все наше цифровое наследие, чем отобрать только то, что действительно нужно. Проще говоря, мы создаем больше воспоминаний, чем требуется. Более того, не всегда нам удается справиться с последствиями неумения забывать. Так, например, одно время социальная сеть Facebook тестировала функцию «памятных историй»: иногда отображались старые статусы пользователей. Наиболее распространенной реакцией на это было непонимание, пользователи не знали, что делать с этими посланиями из прошлого. Часть пользователей не могли вспомнить, чему посвящено старое сообщение, другим же оно служило неприятным напоминанием о сложном расставании.

ИЗЯЩНОЕ ЗАБВЕНИЕ В некоторых случаях эти послания из прошлого могут оказаться губительными. «На радиопередачу позвонила женW W W. N A N O R F. R U | № 9 2 0 11 | В М И Р Е Н А Н О

Написанные в пьяном состоянии «твиты», напыщенные записи в блогах, неудачные фотографии – все это будут изучать историки будущего щина, рассказавшая историю, как через Сеть было раскрыто ее уголовное прошлое, – говорит Майер Шонбергер. – Она годами работала над тем, чтобы после тюрьмы начать новую жизнь, а эта информация, опубликованная не ею, а кем-то другим, уничтожила все ее труды». Как можно забыть и простить, если мы больше не можем забывать? Есть и еще одна причина, почему нам стоит пойти по пути онлайн-забвения. Если бы персональные интернет-сайты существовали вечно, то Сеть быстро бы заполнилась «мертвыми данными» и стала бы ярким свидетельством того, что мертвых куда больше, чем живых. Мой сайт, посвященный Кэтрин, появляется первым, если в Google ввести ее имя. Не знаю, что чувствуют по этому поводу ее однофамильцы. В книге «Delete», вышедшей в 2009 году, Майер-Шонбергер предложил создать технологию, позволяющую нам забывать. Он считает, что файлам можно давать «срок годности», через некоторое время они будут просто исчезать. Или же можно сделать так, чтобы они «старели», для их сохранения нам придется приложить некоторые усилия. Или же – третий вариант ограничения доступа к этим файлам – снять фотографии со стен и убрать их в коробку на чердак. Некоторые компании уже реализовали эти идеи. В январе немецкий стартап X-Pire представил приложение, позволяющее добавлять срок годности изображениям, загруженным на Facebook. После определенной даты эти изображения становятся невидимыми, так что ваши друзья смогут посмотреть фотографии на следующий день после вечеринки, но вот через два года потенциальный работодатель не сможет их увидеть. Однако главная проблема заключается в том, что если какая-то информация была опубликована в Сети, то любой пользователь, приложив определенные усилия, может ее скопировать. Поскольку человеческую природу не изменить, будет скопировано что-то из ряда вон выходящее. Если нам повезет, то скопируют наши достижения, а если нет, то бессмертными окажутся наши неудачи. Еще одна сложность заключается в том, что компании, предлагающие «забвение», – лишь мелкие рыбешки в огром-

ном пруду. Какова вероятность того, что стартапу удастся уничтожить все ваши следы в Google и Facebook? Даже если мы не можем стереть данные, мы можем их спрятать. В этом феврале, после того как несколько человек пожаловалось в Агентство по защите информации Испании, суд приговорил Google удалить приблизительно 100 ссылок на устаревшую информацию о людях из своей базы данных. Ссылки вели, в основном, на газетные статьи и публичные записи, так что Google отказалась выполнять предписание суда. Тем не менее «право на забвение» является ключевым направлением работ Европейского союза в рамках стратегии по защите информации, поэтому, вероятно, появятся и более серьезные прецеденты. ЕС уже удавалось менять интернет, возможно, что забвение станет следующим шагом. Сейчас мы переживаем поистине уникальный период человеческой истории. Мы научились создавать цифровое наследие, но пока еще не знаем, как очистить его от лишнего. Поколения, что были перед нами, не оставили цифровых следов, а те, что будут после, могут не оставить ничего, кроме случайно составленных коллекций лучших и неудачных моментов. Воспоминания, которые мы оставляем за собой во всем их несдержанном величии, – написанные в пьяном состоянии твиты, напыщенные записи в блогах, неудачные фотографии и так далее – будут изучать историки будущего. Вполне возможно, что современная Сеть – это самое правдивое и точное представление о человеческой расе. И возможно, когда-нибудь эти историки наткнутся на сайт, созданный вдовцом в память о женщине, которая умерла на самой заре цифрового века. Сумит Пол-Чодхури работает редактором newscientist.com. Он снова женился и счастлив в браке. Чтобы узнать больше об интернет-археологии и о перспективах забвения в интернете, зайдите на сайт newscientist.Com/ special/digital-legacy Статья опубликована в журнале New Scientist №7, 2011 год 27

УГЛЕРОД

Углерод

Стюарт Хазелдин, Вивиан Скотт

ПОЙМАТЬ И ОБЕЗВРЕДИТЬ

28

Takver

Основную часть электроэнергии человек получает, сжигая ископаемое топливо. Как следствие, в атмосферу выделяется немало углекислого газа. Использование технологии улавливания и хранения углекислого газа (УХУ, или CCS, от англ. сarbon capture and storage) – один из самых прямых и коротких путей, ведущих к эффективному снижению эмиссии СО 2. Схема процесса следующая. Вначале углекислота выделяется из дымов крупных источников загрязнения – электростанций, газодобывающих платформ и промышленных предприятий. Далее газ по трубопроводу или транспортом доставляется к назначенному месту и закачивается в лежащие на большой глубине слои пористых пород, где и будет храниться в течение тысячелетий. В М И Р Е Н А Н О | № 9 2 0 11 | W W W. N A N O R F. R U

УГЛЕРОД

на поверхности земного шара на 2 °С к 2100 году станет неизбежным. Некоторые ученые не исключают того, что потеплеет на целых 5 °С. Кроме того, наметилась еще одна, не столь очевидная, но не менее серьезная угроза – закисление Мирового океана. При взаимодействии СО2 с водой образуется угольная кислота. Уровень кислотности морских вод оставался неизменным в течение 20 миллионов лет, но ученые предсказывают, что к 2100 году он увеличится в четыре раза. Для океанских экосистем, а также всех связанных с ними видов, в том числе и человека, последствия будут катастрофическими.

Так можно предотвратить накопление СО 2 в атмосфере до концентраций, способных спровоцировать изменение глобального климата и повышение кислотности океанских вод.

ЧЕМ ОПАСЕН СО2

W W W. N A N O R F. R U | № 9 2 0 11 | В М И Р Е Н А Н О

НА ПОЛПУТИ К КАТАСТРОФЕ wsilver

Выделение углекислоты антропогенными источниками настолько велико, что оно уже нарушило естественный круговорот углерода на планете. В индустриальную эру содержание СО 2 в атмосфере и поверхностных водах океана многократно возросло. В результате воздушная оболочка Земли стала задерживать больше тепла, создавая так называемый парниковый эффект, что уже привело к изменению климата во многих регионах. Согласно последним научным исследованиям, повышение температуры

Caza_No_7

на замке Слишком много СО2 в атмосфере – это сколько? Точно не знает никто. Зато известно, что, согласно климатическим 29

ЧТО ДЕЛАТЬ? По всем прогнозам, ископаемые виды топлива еще в течение многих лет будут обеспечивать до 80 процентов энергетических нужд. Разработка программ по повышению энергоэффективности и переход на возобновляемые источники требуют времени. Одна из идей – в течение следующих 30–60 лет снижать выделение СО2 в атмосферу методом улавливания и хранения углерода. Не панацея, конечно, но эти методы могут внести существенный вклад в сокращение выбросов. Специалисты Международного энергетического агентства сошлись во мнении, что по сравнению с другими методами схема CCS наиболее выгодна экономически, и к 2050 году доля углекислого газа, устраняемого с ее помощью, должна составлять 1/5 от общего объема снижения выбросов (см. схему справа). По этой причине методы CCS занимают особое место в низкоуглеродных стратегиях Австралии, стран ЕС, Канады, Норвегии, США и других индустриально развитых государств. Важность данной технологии признают и в развивающемся мире, например в Бразилии, Китае и ЮАР. Для улавливания и хранения углерода на угольных электростанциях и промышленных предприятиях необходимо устанавливать специальное оборудование, крупногабаритное и очень сложное. Чтобы достичь желаемых результатов, начинать повсеместное внедрение этой методики следует уже сегодня. При этом масштабы и стоимость такой работы трудно даже представить.

30

По подсчетам Международного энергетического агентства, если не принять срочных мер,

2050 году мир будет выделять в атмосферу 57 гигатонн СО2 в год . к

Оптимальным подходом к решению проблемы признан тот, при котором на долю CCS приходится 20 процентов от общего объема снижения ГОДОВОЙ ОБЪЕМ ВЫБРОСОВ УГЛЕРОДА Улавливание и хранение СO 2 —

8 Гт

Атомная энергетика — 3 Гт Повышение КПД энергостанций — 2 Гт

моделям, общее потепление на земном шаре на 2 °C повлечет за собой серьезные последствия – от частых природных катаклизмов до снижения урожаев. И можно вычислить концентрацию углекислого газа, достаточную для такого подъема температуры: она равна примерно 0.045 процентов. Для большей наглядности можно подсчитать массу углерода, которую нужно сжечь, чтобы достичь критического порога, – это около 1 триллиона тонн (или 3.6 триллиона тонн СО 2). Такой подход помогает оценить, какую часть данного углеродного «бюджета» мы уже израсходовали, а также понять, как скоро он будет исчерпан, учитывая перспективы дальнейшего использования угля, нефти и газа. Результаты расчетов таковы: мир уже наполовину истратил дозволенный лимит, а свою триллионную тонну мы сожжем в ближайшие 20–30 лет.

indy_slug

УГЛЕРОД

Возобновляемые источники энергии —

7 Гт

Экономия топлива и энергии —

16 Гт

Переход на альтернативные виды топлива —

7 Гт

НЕОБХОДИМЫЙ ОБЪЕМ СНИЖЕНИЯ — 43 Гт В М И Р Е Н А Н О | № 9 2 0 11 | W W W. N A N O R F. R U

УГЛЕРОД

МЕНЬШЕ, ЛУЧШЕ, ДЕШЕВЛЕ

но своего веса. Под определенным давлением они либо избирательно поглощают СО 2 , либо высвобождают его. Такая система очистки самая компактная и энергосберегающая по сравнению с остальными. Еще один вариант – использование специальных мембран, отфильтровывающих СО2. Они уже широко применяются для отделения углекислого газа от водорода. Однако к отделению СО 2 от других газов они пока не совсем готовы: надо многократно увеличивать размеры пленок, приспособить их для эксплуатации при более высокой температуре и повысить их избирательность. Есть предложение попробовать пустить в дело морские водоросли: помещать в специальные резервуары и подавать туда продукты сгорания. При этом СО2 поглощался бы в ходе фотосинтеза. В итоге должна получаться биомасса, в свою очередь пригодная на роль топли-

ва. Правда, пока непонятно, как быть с постоянной потребностью растений в солнечном свете и микроэлементах. Возможно, самое эффективное решение – перейти на принципиально иную технологию сжигания топлива, например окисление не кислородом воздуха, а твердыми оксидами металлов. В результате такой реакции оксид становится чистым металлом, из других продуктов образуются только углекислый газ и водород. Последний можно было бы использовать в качестве горючего. Процесс требу ет энергозатрат, одна ко они во многом полностью компенсируются при регенерации чистого металла до его оксида кислородом воздуха – этот процесс идет с выделением тепла. В общей сложности расходы на улавливание СО2 составляли бы лишь 2 процента от всей произведенной энергии (для сравнения – сейчас это примерно 25 процентов).

EnelSharing

Известные на сегодня методы улавливания углерода требуют больших энергозатрат, поэтому исследователи постоянно ищут альтернативы, которые позволили бы эффективнее расходовать ресурсы. Сейчас для захвата СО 2 применяются химические вещества амины, вступающие с ним в реакцию и выделяющие его обратно при нагревании. Недавно разработаны новые типы этих соединений, высвобождающие углекислый газ при достаточно низких температурах и устойчивые к воздействию других продуктов сгорания, что продлевает срок их службы. Важно и то, что все это не вносит в технологию дорогостоящих изменений. В стадии разработки захват углерода с помощью металлорганических каркасных структур – кристаллических образований, обладающих большой внутренней поверхностью относитель-

КАК ВЫЛОВИТЬ СО2 Содержание СО2 в выбросах обычной угольной электростанции составляет около 10 процентов, и, прежде чем закачивать углекислоту в хранилище, необходимо отделить ее от остальных компонентов смеси. Отправлять под землю все продукты сгорания целиком было бы делом нереальным хотя бы потому, что их общий объем чрезвычайно велик. Однако извлечение углекислого газа – самая дорогая стадия процесса, и ученые занимаются поиском оптимального решения этой проблемы W W W. N A N O R F. R U | № 9 2 0 11 | В М И Р Е Н А Н О

31

УГЛЕРОД

ТРИ ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ Улавливание углерода после сжигания. В этом случае СО 2 устраняется из выбросов с помощью специальных химических веществ – аминов, которые избирательно вступают с ним в реакцию. В резуль тате получается раствор, из которого впоследствии выделяют диоксид углерода. А улавливающий реагент может быть использован повторно. Такой метод применяют сегодня главным образом для очистки природного газа, однако теоретически возможно его использование и на существующих угольных электростанциях.

В ОЗ Д У Х

Очищение топлива пе ред сжиганием от СО2. Исходное природное горючее превращают в синтез-газ, состоящий из монооксида углерода (CO) и водорода. Затем эти компоненты вводят в реакцию с водой. Вода «передает» атом кислорода монооксиду углерода, получаются дополнительный водород и легко отделяемый от него углекислый газ. Водород сжигают, а СО2 отправляется в хранилище.

В ОЗ Д У Х

ОТХОДЯЩИЕ ГАЗЫ

Т ОП Л И В О

Сжигание топлива в чистом кислороде. В результате образуются только два конечных продукта – углекислый газ и вода, которые очень легко отделяются друг от друга (если сжигать в воздухе, то СО 2 надо потом отделять от его негорючих компонентов). Однако производство чистого О 2 – очень дорогой и энергоемкий процесс. В настоящий момент по такому принципу работают лишь несколько экспериментальных объектов.

В ОЗ Д У Х

N2

ТОПЛИВО

Т ОП Л И В О

ОТДЕЛЕНИЕ КИСЛОРОДА Энергия

Энергия ПОЛУЧЕНИЕ СИНТЕЗ-ГАЗА

СЖИГАНИЕ ТОПЛИВА

Продукты сгорания

ВОДА

ОТДЕЛЕНИЕ СО2

H 2+СО

О2 СГОРАНИЕ ТОПЛИВА

СО2

СО + Н2О = СО2 + Н2

СО2

СО2 H2

Энергия

СГОРАНИЕ ТОПЛИВА

ХРАНЕНИЕ СО2

32

ХРАНЕНИЕ СО2

ХРАНЕНИЕ СО2

В М И Р Е Н А Н О | № 9 2 0 11 | W W W. N A N O R F. R U

УГЛЕРОД

D H Wright

ТРАНСПОРТИРОВКА СО2 Транспортировка и захоронение углекислого газа – последние и самые трудные стадии CCS. Многие сомневаются в надежности и безопасности связанных с ними процессов. Однако ученые и инженеры считают, что для беспокойства оснований нет. Известно, что природный СО2 может храниться под землей на протяжении десятков миллионов лет, как, например, в некоторых районах Германии, Италии, США и Франции. А все необходимые технологии проверены временем и широко используются сегодня в нефтегазодобывающей промышленности

ПУСТЬ БЕЖИТ ПО ТРУБАМ Очень немногие крупные «производители» СО2 расположены так удачно, чтобы прямо под ними можно было организовать хранилище. Поэтому углекислый газ придется каким-то образом переправлять на довольно большие расстояния. Если практика CCS станет общепринятой во всем мире, сложностей не избежать, ведь тогда потребуется транспортировать примерно столько же диоксида углерода, сколько природного газа и нефти, вместе взятых. В таком случае возможность перевозки по автомобильW W W. N A N O R F. R U | № 9 2 0 11 | В М И Р Е Н А Н О

ным и железным дорогам от падает, и остаются только два варианта: строительство специальных трубопроводов и доставка морем. В США углекислота уже давно используется для увеличения производительности нефтяных скважин. К месту выработки СО 2 подается по трубам протяженностью в сотни километров. За 30 лет работы системы ни одной утечки газа зафиксировано не было. Непосредственно к месту захоронения под морским дном отходы можно доставлять либо по трубе, либо танке-

рами. Первый способ выгоднее с экономической точки зрения, если предполагаемый срок эксплуатации не менее 30 лет. Второй предпочтительнее в тех случаях, когда объем СО2 не превышает 5 миллионов тонн в год или когда подземный резервуар находится на расстоянии более 500 километров от источника выбросов. Оба варианта одинаково безопасны. В наши дни грузовые суда часто перевозят на борту углекислый газ, предназначенный для добавления в напитки, извлечения кофеина из кофе, химчистки и других целей.

33

УГЛЕРОД

ТРЕБУЕТСЯ ПОМОЩЬ Чтобы ускорить внедрение технологий CCS, правительства многих стран стараются всячески содействовать их разработке. К примеру, в Великобритании первый крупномасштабный проект CCS был осуществлен при государственной поддержке размером в 1 миллиард фунтов. Другие члены Евросоюза придерживаются той же тактики. В рамках Европейского плана восстановления экономики (EERP) 1 миллиард евро был разделен между шестью демонстрационными проектами, чтобы покрыть расходы на их создание. В ЕС также учреждена первая в мире система торговли квотами: за выделение углекислого газа начисляется плата в зависимости от объема выбросов. С 2013 года платить будут обязаны все коммерческие электростанции, а к 2020-му стоимость каждой тонны СО2 планируется повысить до 40 евро, чтобы стимулировать промышленность к развитию технологий CCS. Из суммы, полученной от продажи квот, 4 миллиарда евро было потрачено на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в данной области. Основная задача государств Евросоюза на сегодняшний день – в 2012 году привлечь финансирование от индустриальных игроков на реализацию 12

крупных проектов с целью опробовать на практике различные методы CCS и найти среди них оптимальные. Пока у разработчиков не хватает средств, и поэтому строительство экспериментальных объектов движется крайне медленно. Если же планы ЕС воплотятся в жизнь, его «антиуглеродную» стратегию можно будет считать самой эффективной из всех. Другие страны тоже не остаются в стороне. Правительства Австралии, Канады и США выделяют гранты на исследования в области CCS, а также предоставляют займы и налоговые льготы участникам кампании по сокращению выбросов. Планируется создание обширного рынка углеродных квот. Если проекты CCS окажутся экономически оправданы и технически реализуемы, то установка газоулавливающего оборудования на электростанциях и промышленных объектах, скорее всего, станет обязательной. Самых больших успехов пока удалось достичь Норвегии. В 1991 году там ввели высокий налог на эмиссию СО2, в результате чего на двух крупных предприятиях по добыче и переработке природного газа – Sleipner и Snohvit – были установлены системы очистки. В результате на сегодняшний день глубоко под дном Норвежского моря захоронено более 12 миллионов тонн дву окиси углерода.

РЕАЛИЗАЦИЯ СТРАТЕГИИ CCS:

Проекты на стадии развития

Углекислый газ обычно подвергают захоронению под землей на глубине нескольких километров. Пористая структура некоторых горных пород, например песчаника, позволяет закачивать в них газ в растворенном или сжиженном виде. Герметичность обеспечивают лежащие сверху водонепроницаемые пласты сланцев и глин. В большинстве европейских стран достаточно места для организации таких крупных могильников, что их можно было бы заполнять углекислым газом на протяжении десятилетий. Очень большой вместимостью обладают геологические слои, расположенные под бассейнами Балтийского и Северного морей. По подсчетам исследователей, 35 процентов от общего объема хранилищ Европы пришлось бы на долю Великобритании. Однако размещать у себя отходы соглашаются немногие. Во-первых, непосредственной выгоды от этого очень мало, а во-вторых, свой категорический протест выражает общественность, обеспокоенная вопросами безопасности. Современные технологии позволяют тщательно контролировать все стадии процесса захоронения. Осталось самое сложное – выработать такую нормативно-правовую базу, которая защищала бы интересы населения и в то же время была привлекательной для инвесторов.

Действующие экспериментальные объекты полного цикла (улавливание и хранение) GuenterHH

Крупные предприятия, улавливающие более 0.7 Мт в год СО 2

ПРОБЛЕМЫ ХРАНЕНИЯ

34

В М И Р Е Н А Н О | № 9 2 0 11 | W W W. N A N O R F. R U

СТЮАРТ ХАЗЕЛДИН Стюарт Хазелдин – профессор Эдинбургского университета (Великобритания), специалист по улавливанию и хранению углерода, возглавляющий одну из крупнейших исследовательских групп в Соединенном Королевстве. Известен своими работами о происхождении природного угля, месторождений нефти и газа в Северном море, а также о безопасном размещении радиоактивных отходов. Ученый внес большой вклад в развитие и продвижение стратегии ССS в Великобритании

ВИВИАН СКОТТ Вивиан Скотт – сотрудник Эдинбургского университета, исследует способы смягчения негативного влияния человека на климат и принимает участие в подготовке нормативно-правовой базы, необходимой для осуществления первых крупномасштабных проектов CCS в Европе

kennedyspacecenter.com

УГЛЕРОД

ЗАДАЧА МИРОВОГО МАСШТАБА ТЕХНОЛОГИИ улавливания и хранения углерода в данный момент проходят критический этап своего развития: он покажет, насколько их использование целесообразно с экономической точки зрения. В нескольких странах мира работают над созданием нормативно-правовой базы, активно ведут поиск необходимого финансирования и разработку демонстрационных проектов. Из всех действующих предприятий пока только единицы снабжены системой CCS. Чтобы подтвердить ее рентабельность, до 2015 г ода необходимо построить и ввести в эксплуатацию еще как минимум 20 экспериментальных объектов промышленного масштаба. При этом самые большие с ложности заключаются не в изобретении новых, прогрессивных методов улавливания и не в размещении уг лекислого газа под землей. Две ключевые проблемы носят, скорее, политический характер. Во-первых, в условиях рыночной экономики чрезвычайно тяжело найти средства на реализацию крупных

проектов, поскольку вред, наносимый излишком СО2 окружающей среде, до сих пор недооценивается, а плата за выбросы в а тмосферу неоправданно занижена. Во-вторых, пока нет законов, которые регламентировали бы захоронение углерода на определенных территориях с учетом интересов как населения, так и потенциальных инвесторов. Предприниматели должны иметь возможность транспортировать отходы, закачивать их под землю и консервировать заполненные хранилища без риска причинить ущерб и понести за э то материальную ответственность. Сжигая ископаемое топливо, мы подвергаем опасности здоровье планеты, и предотвратить последствия его ухудшения можно, только если принять срочные и радикальные меры по усовершенствованию используемых технологий. Повсеместное внедрение CCS – процесс нелегкий, требующий личного, политического и корпоративного мужества от всех его участников, но пока другого пути не видно.

Статья опубликована в журнале New Scientist №7, 2011 год W W W. N A N O R F. R U | № 9 2 0 11 | В М И Р Е Н А Н О

35

ФЦП

Российские ученые доставили противораковый препарат по назначению Так выглядят серебряные нанокубики, которые получают на первом этапе синтеза

При получении композитных частиц сначала синтезируют серебряные нанокубики размером 30–60 нм. Далее на их основе получают золото-серебряные наноклетки, на которых создают пористую нанооболочку из двуокиси кремния толщиной от 20 до 100 нм. Затем полученные частицы химически модифицируют и стабилизируют

Ученые из Института биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН, Саратовского государственного университета и Московской государственной академии тонкой химической технологии разработали новый вид композитных наночастиц, которые успешно используются для доставки к тканям порфиринов. С помощью люминесценции можно контролировать распределение наночастиц в живой ткани и усилить фотодинамический эффект. Фотодинамическая терапия (ФДП) – метод лечения, основанный на том же принципе, что и химиотерапия, но с физической «добавкой». Есть вещества (их называют фотосенсибилизаторами), которые под действием света с определенными длинами волн вызывают в окружающем растворе фотохимические реакции – в частности, способствуют переходу молекул кислорода в энергетически возбужденное (синглетное) состояние. Такие возбужденные молекулы кислорода, в свою очередь, разрушают другие оказавшиеся рядом молекулы, например органические. В результате количество свободных радикалов в таком растворе увеличивается. Когда все эти процессы происходят в живой клетке, они оказывают на нее губительное воздействие. Если вещество-фотосенсибилизатор обладает избирательным сродством именно к тем клеткам, которые надо убить, например, к опухолевым, то его можно применять как лекарство. Только его действие придется обязательно дополнять освещением пораженной ткани (сейчас для этого используют лазеры). Очень часто вещества-фотосенсибилизаторы являются красителями. Сам 36

принцип фотодинамической терапии открыли на рубеже XIX и XX веков немецкие исследователи, работавшие с органическим красителем акридином. Если раствор акридина облучить светом с длиной волны, попадающей в диапазон поглощения этого вещества, он убивает находящихся в растворе одноклеточных простейших организмов – инфузорий-туфелек. Причем без облучения ядовитое действие красителя не проявляется. Обнаруживший этот эффект профессор фармакологического института при Мюнхенском университете Герман фон Таппейнер попытался использовать его для лечения грибковых заболеваний и опухолей кожи, и не без успеха. Сейчас ФДП применяют при лечении рака, лимфом, а также некоторых бактериальных инфекций (особенно в случаях, когда возбудители устойчивы к антибиотикам). Чаще всего так лечат именно болезни кожи, по простой причине: кожа наиболее доступна для облучения светом. Применение ФДП связано с некоторыми техническими проблемами. Многие вещества, подходящие на роль фотосенсибилизаторов, являются из-за своих химических особенностей гидрофобными, то есть плохо растворяются в воде. А ведь внутренняя среда нашего организма – это водный раствор. Чтобы действующее вещество лучше переносилось кровью и проникало в ткани, его молекулы связывают с частицаминосителями. Такие частицы должны быть очень мелкими, размером меньше бактерии. Другими словами, речь идет о наночастицах. Коллектив ученых из Института биохимии и физиологии растений и микро-

организмов РАН, Саратовского государственного университета и Московской государственной академии тонкой химической технологии разработал новый вид композитных наночастиц, в которых золото-серебряная основа покрыта пористой силикатной оболочкой. Такие частицы имеют размер около 40 нанометров – как у мелкого виру са. Они успешно используются для доставки к тканям одного из важнейших классов фотосенсибилизирующих веществ – порфиринов. Кроме того, такие частицы люминесцируют под действием света видимой области спектра. Люминесценция, во-первых, помогает контролировать распределение наночастиц в живой ткани и, во-вторых, при подборе нужного расстояния от молекул действующего вещества до металлической основы может усилить сам фотодинамический эффект, улучшая лечение рака.

Золото-серебряные наноклетки, покрытые слоем двуокиси кремния со средней толщиной около 40 нм

Нанотехнологии используются для лечения злокачественных опухолей уже не впервые. Есть основания считать, что это может значительно помочь решению одной из главных проблем современного человечества. Работа проводилась в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 годы. В М И Р Е Н А Н О | № 9 2 0 11 | W W W. N A N O R F. R U

ТЕЛЕВИДЕНИЕ

Первые шаги научного телеканала в России Команда молодых ученых из Института проблем развития науки (ИПРАН) РАН работает над проектом онлайн-телеканала Science-TV. Помимо сюжетов для широкой аудитории планируют транслировать лекции ученых и конференции. При удачном стечении обстоятельств новый ресурс запустят уже в конце года. Подробностями с STRF.ru поделился один из инициаторов проекта, научный сотрудник института Иван Воробьев.

– Идея онлайн-ТВ возникла у нас несколько лет назад. И, как говорится, мы поймали волну. В конце прошлого года на заседании президентской комиссии по модернизации в Сколково обсуждались вопросы популяризации науки. Одним из направлений как раз было обозначено создание тематических интернет-каналов. Концепцию этого проекта мы начали разрабатывать где-то 1.5–2 года назад, когда в России интернет-телевидение только-только начало появляться и приобретать популярность. Тогда стартовал канал Russia.ru и еще некоторые. Если бы наш проект был коммерческим, то, наверное, быстрее бы набрал обороты. Но мы напрямую завязаны на бюджетном финансировании (по линии Р АН), поэтому все движется не так быстро, как хотелось бы, проект время от времени затормаживался. И мы периодически пересматривали его концепцию. Так, два года назад мы думали просто об интернеттелевидении, сейчас хотим создать мультимедийный портал не только для просмотра, но и с дополнительными сервисами для ученых, с помощью которых они смогут создавать собственный контент. То есть презентовать широкой публике свои разработки, опыты и тому подобное. В принципе, нынешние технологии просты и доступны. Почти каждый человек может купить веб-камеру с достаточно хорошей четкостью, разрешением и записать с ее помощью рассказ о своей деятельности. Затем отснятый материал отправлялся бы к нам, где выпускающий редактор и видеодизайнер, занимающийся графикой, компоновали его, приводили в удобоваримый для показа вид и выкладывали на портале. На сегодняшний день у нас уже создан сайт, который сейчас тестируется. Мы его пока не запу скали в общий доступ, в прямой эфир, потому что W W W. N A N O R F. R U | № 9 2 0 11 | В М И Р Е Н А Н О

Иван Воробьев: «По нашим подсчетам, на запуск такого проекта – от «а» до «я» – потребуются порядка 30 миллионов рублей»

возникают некоторые проблемы, есть шероховатости. Сейчас испытываем сайт на небольших группах пользователей, которые высказывают свои замечания и предложения. Всей этой работой занимаются сотрудники нашего института – человек пять в общей сложности, а также для выполнения конкретных работ привлекаем специалистов со стороны, в частности программистов. Когда вы согласовали свой проект с РАН?

– Около полугода назад. Может быть, даже больше. Нам выделили очень ограниченное, но целевое финансирование. По нашим подсчетам, на запу ск такого проекта – от «а» до «я» – потребуются порядка 30 миллионов рублей. За год мы потратили около трех миллионов. Фактически денег хватило на достаточно урезанную версию сайта.

Мы обращались за дополнительной поддержкой и в Минобрнауки России. Пока результатов никаких не получили. Тем не менее даже в у словиях нехватки ресурсов стараемся создать максимально качественный портал. Мы считаем, что этот проект важен для популяризации российской науки. Все аналогичные ТВ-каналы, которые существуют сегодня в интернете, либо скатываются к развлечениям, либо – к около- и лженаучным темам. Их контент в лучшем случае формируется из зарубежных сюжетов, переведенных на русский. А в худшем – там показывают гадалку, которая делает предсказания онлайн, или рассказывают захватывающие истории про инопланетян. Да, это поднимает рейтинги каналов, увеличивает их популярность среди обывателей. Но это не имеет никакого отношения к на уке. Мы же хотим создать канал, где все желающие смогли бы получать достоверную информацию о разработках российских ученых. Если это правильно представить, то получится безумно интересно. Это даже могло бы подтолкнуть молодежь заниматься на укой, повысить статус ученого. Ваша идея интересна. Но, насколько я знаю по опыту обще ния с российскими учеными, эти люди доста точно консервативны и пассивны. У некоторых даже интервью не допросишься. Как собираетесь их расшевелить? Сомневаюсь, что найдется много исследователей, которые захотят в свободное время снимать видео о своей работе. Некоторые вообще боятся разглашать полученные результаты…

– Да, мы знаем об этих трудностях. Собственно, поэтому и реализуем этот проект с помощью Академии наук. Если это делать в частном порядке, то будет сложно договориться с учеными. Их мировосприятие действительно специфическое. Многие рассуждают так: «Зачем я буду что-то рассказывать людям, которые ничего не понимают в моем направлении?» Мы надеемся, что статусность нашего института позволит легче выходить на контакт с учеными и сделает их более открытыми для общения.

Хотим создать мультимедийный портал не только для просмотра, но и с дополнительными сервисами для ученых, с помощью которых они смогут создавать собственный контент 37

ТЕЛЕВИДЕНИЕ

Мы будем считать хорошим результатом, если на сайт нашего ТВ будут заходить около 100 тысяч человек в день Какие еще материалы будут появляться на Science-TV? – Дайджест научных новостей – мировых и российских. Циклы передач, посвященные крупным академикам, светилам науки, таким как Алферов, Гинзбург и другим. Все видеоматериалы будут разделяться на пять приоритетных направлений развития науки и технологий. Это облегчит посетителям поиск интересующей информации. Планируется, что первое время будем работать, как в Euronew s, – ежедневно показывать видеосюжеты, которые будут повторяться каждые 1–1.5 часа. Естественно, затем собираемся переходить от цикличного ежедневного вещания к нормальной сетке, как у любого телеканала. На какую аудиторию вы ориентируетесь в первую очередь?

– На самую широкую – и подрастающее поколение, и людей, которые просто интересуются наукой. Для ученых будут созданы специальные сервисы, опции, например видеообщение, размещение своих роликов – чтобы редакция могла с ними предварительно знакомиться. Вы будете делать телеканал своими силами или планируете привлекать научных журналистов? К то займет место редакторов?

– Разумеется, полноценная работа любого канала, в том числе вещающего в интернете, подразумевает и редакцию, и съемочную группу, и профессиональных журналистов. Мы недавно столк-

нулись с проблемой – сложно найти хороших журналистов, которые были бы компетентны в области на уки, то есть профессионально ей занимались. Самый главный вопрос: ког да удастся запустить новый ТВ-канал, если все будет развиваться по запланированному сценарию?

– Мы определили для себя дедлайн на конец года. Ближе к этому времени хотим запустить некую PR-кампанию, чтобы о нашем проекте узнали люди. Пока точно не знаю, как все это будем делать, еще подумаем. Что касается количества просмотров, то оно может прыгать. Если мы перед Новым годом запустим канал и никому об этом не скажем, соответственно, аудитория будет крохотная, его никто не будет смотреть. Мы будем считать хорошим результатом, если на сайт нашего ТВ будут заходить около 100 тысяч человек в день. Амбициозная задача. Бюджетных де нег вам, конечно, хватит на запуск канала. Но для дальнейшего развития нужно бу дет искать какие-то дополнительные источники финансирования. Партнеров из бизнеса не привлекали?

– Мы пока особенно не афишировали этот проект в бизнес-среде. Бизнес обычно ставит задачу вложить рубль, а через год – получить два. А у нас не такого рода проект. Мы, конечно, думали о его коммерциализации. Но тут мы становимся перед выбором: либо стараемся выдержать проект в на учном стиле, либо

ориентируемся на коммерцию и будем вынуждены рекламировать какуюнибудь зубную пасту, делать из этого окупаемый ресурс. Вы против этого?

– Честно говоря, да. Нам бы хотелось, чтобы проект полностью соответствовал целям популяризации науки. Реклама в интернете зачастую мешает посетителям сосредоточиться на контенте. А вы не боитесь, что красиво стартуете, а когда начнется текущая работа, то реально поймете, что проект не на что делать?

– Конечно, риски всегда есть – при реализации любого проекта. Поэтому до старта мы стараемся максимально связать себя всевозможными отношениями, в том числе с большой академией. Если получится, с Минобрна уки России, чтобы хотя бы полгода мы могли оставаться на плаву после старта. А потом, допустим, после полугодичного активного развития в интернете, можно будет частично отказываться от государственного финансирования, переходить на коммерцию, собственные заработки. Платные сервисы для потребителей информации вы не планируете вводить? Не рассматриваете такой вариант или это не будет востребовано?

– Это будет востребовано. Но платные услуги возможны, если мы перейдем из интернета на HD-ТВ. Это следующий шаг – в том случае, если удастся заключить договор со «Стрим-ТВ» или «Триколор ТВ». Мы на это рассчитываем. В принципе, если удастся трансляцию перевести на крупные спутниковые каналы, это будет удачей. Но мы пока боимся далеко загадывать – чтобы не сглазить. Марина Муравьева

»nanorf.ru новости • ана литика • к арьера 38

В М И Р Е Н А Н О | № 9 2 0 11 | W W W. N A N O R F. R U

ИНТЕРВЬЮ

Parallels растит «облачных» инженеров Parallels – одна из немногих, созданных российскими предпринимателями IT-компаний (зарегистрирована в Швейцарии), которая занимает прочное место на глобальном рынке программного обеспечения автоматизации «облачных» услуг и виртуализации настольных компьютеров. О том, что способствовало успеху компании, почему она сотрудничает с российскими вузами и участвует в проекте «Сколково», STRF.ru рассказал старший вице-президент Parallels Станислав Протасов. Станислав, в чем преимущества «облачных» вычислений – сфе ры, в которой ваша компания работает уже более 10 лет?

– Начну с того, что это такое. Если оглянуться лет на пятнадцать назад, в течение которых бурно развивался интернет, то производители сетевого оборудования, например, Cisco Systems и другие, в своих презентациях рисовали интернет в виде облака, к которому подключена инфраструктура счастливого заказчика. Соответственно, «облачные» вычисления – это та часть IT-задач, которую клиент, конечный пользователь или бизнес, полностью получает из интернета. Так что ничего сверхнового в самой идее нет . Она очень простая – любому человеку или малому бизнесу нужна не сама инфраструктура, а конечные сервисы: e-mail, веб-сайт, бухгалтерия, документооборот и т. д. Веб-сайты, например, не всегда удобно делать самому – нужно купить сервер, заключить соглашение с провайдером, установить программное обеспечение (ПО). Так появились компании, которые предоставляют сервис. То есть речь идет об аутсорсинге?

– В каком-то смысле, да. «Облако» – это аутсорсинг вашей IT-инфраструктуры – как конкретного человека, так и мелкого и среднего бизнеса, крупных корпораций. В результате вы минуете решение вопросов обеспечения работы своей инфраструктуры и получаете готовые сервисы, в том числе налоговые, делопроизводство, управление проектами и т. д. Преимущество движения в «облака» в том, что у пользователя перестает болеть голова о том, что база данных требует update или backup, что нужно как-то заниматься технической поддержкой своих IT. Возьмем, например, онлайн-сервис отправки в налоговую инспекцию ваших деклараций. Мало того, что вам больше не надо посещать налоговую, – теперь через интернет W W W. N A N O R F. R U | № 9 2 0 11 | В М И Р Е Н А Н О

Станислав Протасов: «С вузами мы взаимодействуем с самого начала существования нашей компании, даже когда сами были еще стартапом»

вы можете самостоятельно заполнить необходимую документацию (такой онлайн-сервис еще и проверит правильность ее составления) и отправить ее по назначению. Соответственно, экономятся затраты…

– Безусловно. Но основная экономия касается времени. Чем больше мы можем тратить его на свою основную деятельность, не отвлекаясь на ненужные вопросы по обеспечению работы IT-инфраструктуры, тем более успешными мы можем стать.

В «облака» пошли не только приложения (SaaS – Software as a Service. – STRF.ru), но и абсолютно все слои IT-инфраструктуры: PaaS – Platform as a Service, IaaS – Infrastructure as a Service. Появился даже термин xaaS – everything as a service – все как сервис. Так, для малого бизнеса очень удобный сервис – корпоративная почта, возможно, с поддержкой BlackBerry или iPhone либо интеграция веб-сайта с телефонными сетями. Почему для вашей компании важно работать на глобальных рынках?

– Это важно для любой IT-компании. Мы, например, работаем в 120 странах. Дело в том, что Россия на сегодняшний день в рынке IT-у слуг, сервисов, программного и аппаратного обеспечения – это примерно один процент мирового рынка. Если ориентироваться исключительно на Россию, значит, лишить себя 99 процентов потенциального рынка. Это как если бы я открыл магазин по продаже одежды в московском районе Бутово и не обслуживал покупателей, у которых регистрация в Алтуфьево. Так, в принципе, можно делать, однако это глупо. В данном случае вы не только уменьшаете количество потенциальных пользователей и свои потенциальные доходы, но и получаете меньше информации о том, что людям нужно. Ведь чем больше у вас клиентов, тем лучше вы представляете, как они могут использовать ваши продукты. Соответственно, сужение рынка мешает вам нормально конкурировать с другими компаниями. Когда вы обслуживаете конкретную группу людей, с одной стороны, это хорошо, потому что вроде бы у вас есть своя ниша. С другой – если у вас есть конкурент, который обслуживает более широкий круг пользователей, он рано или поздно вас «съест». На кого вы ориентируетесь – на крупный, средний или малый бизнес?

– Мы делаем платформу автоматизации, которая позволяет нашим партнерам – сервис-провайдерам – предоставлять те самые «облачные» у слуги малому и среднему бизнесу.

Россия на сегодняшний день в рынке IT-услуг, сервисов, программного и аппаратного обеспечения – это примерно один процент мирового рынка 39

ИНТЕРВЬЮ

Наша задача состояла в том, чтобы дать студентам интересный проект – сделать что-то, чего не делал еще никто Скажем, для потребителей существует большое количество сервисных компаний, которые бесплатно или за деньги предоставляют им «облачные» сервисы. Этим занимаются в том числе такие гранды, как Microsoft (сервис office 365) и Google (App Engine), Apple (Icloud). Крупные компании обслуживает целая индустрия, помогающая им строить либо публичные, либо приватные «облака», где они контролируют всю свою инфраструктуру, поскольку одна из их основных проблем – это безопасность дата-центров. На такие компании ориентируются вендоры уровня Amazon, VMware. Некоторые крупные компании используют и решения Parallels. Но все же наш фоку с – решения для провайдеров, которым интересен малый и средний бизнес. В этом сегменте не очень много игроков. Для компаний типа VMware хостинг и сервис-провайдеры – слишком узкий сегмент, а, следовательно, малый и средний бизнес не очень интересен. Много ли в Parallels сотрудников из нашей страны?

– Поскольку наша компания основана выходцами из России, то и большинство людей, сотрудничающих с ней, – российские граждане. Нам несколько проще работать с российскими инженерами, потому что мы знаем, каких специалистов готовит МГУ или, скажем, Физтех. У нас R&D-подразделение практически целиком сосредоточено в России – в Москве и Новосибирске, плюс недавно добавилось небольшое подразделение в Санкт-Петербурге. А вот тех, кто хорошо разбирается в том, как продавать в Америке и Германии, в России нет , поскольку нет людей, имеющих опыт маркетинга, развития бизнеса, партнерств по продвижению за рубеж продуктов таких компаний, как Motorola, Intel, Microsoft. Но это не значит, что не надо готовить здесь этих специалистов. Кстати, о подготовке специалистов для вашей компании. Сотрудничаете ли вы с российскими вузами?

– С вузами мы взаимодейству ем с самого начала существования нашей компании, даже когда сами были еще 40

стартапом. Так сложилось, что первый наш офис находился на территории Московского физико-технического института. Поскольку поиск сотрудников, особенно талантливых, всегда был для нас приоритетом, грех не воспользоваться тем, что мы размещались в одном из лучших физико-технических вузов страны. Наша задача состояла в том, чтобы дать студентам интересный проект – сделать что-то, чего не делал еще никто. Мы прекрасно понимали, что шансы на коммерческий успех такого рода проектов нулевые. Но, во-первых, это очень мотивиру ет студентов. Во-вторых, попутно мы учим их коллективной работе в компании – производителе программного обеспечения, знакомим с азами, бизнес-процессами, принципами. Как и в любой инженерной компании, у нас есть свои базовые вещи, требования к персоналу. В некотором смысле это игра. Студенты решают какую-то амбициозную задачу, допустим, создают новую операционную систему, абсолютно новую базу данных на новых принципах либо систему, которая следит за вашими глазами и пытается управлять вашим компьютером. В зависимости от нагрузки студента его стипендия может достигать 24-х тысяч рублей. И вместо того чтобы подрабатывать официантами или продавцами, студенты занимаются делом, которое позволяет им формировать интерес к профессии и в будущем становиться software-инженерами, архитекторами, program managers – то есть теми специалистами, которые нужны в R&D-центрах любой софтверной компании. Где, кроме Физтеха, вы обучаете студентов?

– Второй вуз, который мы подключили к нашим образовательным программам в 2003 году, – Новосибирский государственный университет. Он очень сильно похож на Физтех. Это маленький вуз с числом студентов и аспирантов примерно 5 тысяч человек и с хорошими традициями. К преподаванию привлекаются лучшие ученые Сибирского отделения РАН, поэтому оттуда выходят люди с очень хорошим базовым образованием. Мы стали работать с

Московским государственным университетом – с физическим факультетом и мехматом. Еще работаем с Новосибирским государственным техническим университетом. Сейчас договариваемся с вузами Санкт-Петербурга. Там есть центр, объединяющий усилия нескольких компаний – «Яндекса», JetBrains. В него войдем, наверное, и мы. Ведем переговоры с Академическим университетом Жореса Алферова, где готовят приличные инженерные кадры. Как организована работа с вузами?

– Сначала мы договариваемся с деканатами, ректоратом, ученым советом – без заинтересованности и дружелюбности со стороны вуза ничего достичь нельзя. В вузе мы находим энтузиаста, который с помощью наших сотрудников составляет учебные программы. По сути они представляют собой проекты, которые мы предлагаем студенту на выбор. И говорим: «Смотри, можно попробовать сделать так, а можно иначе или вообще мир перевернуть». У студента может быть и своя идея. Если она имеет смысл с технической точки зрения, то у нее есть большие шансы быть принятой. После чего он какое-то время занимается выбранным проектом: пишет код, отчеты, учится работать в команде. Здесь у него полная свобода. Специалисты нашей компании читают в вузах лекции, ведут семинары. У нас сейчас 25 человек преподают в различных учебных заведениях, например только 18 из них – в Физтехе. Один из отцов-основателей нашей компании занимает позицию chief scientist и является заместителем заведующего кафедрой информатики в МФТИ. Сколько подготовленных вами студентов стали сотрудниками Parallels?

– Мы никогда не настаивали на узкой привязке к нашим образовательным программам – не подписывали со студентами соглашений об обязательной работе у нас. Им нужна свобода выбора. Когда мы были совсем маленькими, «выхлоп» не превышал 25 процентов. Нормальный результат, который оправдывает вложения, – когда пять студентов из ста, прошедших обучение, приходят к вам работать. Недавно Parallels Research получила статус участника Фонда «Сколково» и безвозмездный грант на год в разме ре 150 миллионов рублей. Какова цель вашего проекта «Международный научно-исследовательский центр облачных вычислений и услуг»? В М И Р Е Н А Н О | № 9 2 0 11 | W W W. N A N O R F. R U

ТЕХНОЛОГИИ

На что будет потрачен грант?

– Прежде всего P arallels Research в равной степени финансируется обеими сторонами. То есть в дополнение к полученным 150 миллионам рублей в этом году Parallels обязуется вложить свои 150 миллионов. Грант будет потрачен на дополнительные исследования в рамках нашей основной деятельности. В инжиниринге существует область research (исследований) – это дорогостоящие разработки без прогнозируемых и гарантированных результатов. В принципе, начать этим заниматься могут не многие компании. Но у P arallels есть набор технологий с хорошими шансами вырасти в достойные продукты. Идей по развитию этих технологий у нас существенно больше, чем возможностей для их реализации. Например, идея по улучшению платформы для «облачного» сервиса или по включению технологии контейнеров, которой мы давно занимаемся, в мейнстрим Linux. Это большие затраты, и коммерческих результатов, допустим, по последнему проекту нет в силу бесплатности ОС. Но этими технологиями будут пользоваться миллионы людей, а от момента появления готовых продуктов нас отделяет некоторое количество лет исследований. Поэтому грант мы собираемся потратить на привлечение людей, которые помогут улучшить и у скорить работу над ними. На эти средства планируется нанять около 140 инженеров ПО, закупить оборудование для проведения наших исследований. Анна Горбатова W W W. N A N O R F. R U | № 9 2 0 11 | В М И Р Е Н А Н О

Ваш страх учтет игра Новое поколение видеоигр сможет изменять виртуальный мир, учитывая эмоциональное и психическое состояние игроков

www.rp-press.com

– Цель проекта – разработка программной платформы, позволяющей создавать эффективные частные и публичные «облака» с более низкими операционными затратами по сравнению с существующими технологиями. Платформа объединит технологии виртуализации, автоматизации, хранилищ данных и компьютерных сетей в единую систему. Для реализации проекта была создана инжиниринговая компания Parallels Research – стопроцентная дочка Parallels. Результатами ее работы станет появление новых сервисов и продуктов – файловых систем или систем хранения, которые специально разработаны с учетом требований «облаков». Таких готовых систем в мире сейчас практически нет – пока существуют какие-то неплохие идеи и разработки.

ВЫ ПРОСЫПАЕТЕСЬ и понимаете, что здание в огне. Ваше сердце начинает биться сильнее – в ответ пламя разгорается, но вот вы берете себя в руки, и огонь гаснет. Разбив окно, вы залезаете на подоконник – вы находитесь на высоте шести этажей. Вас пробивает холодный пот, путь к спасению оказался не таким простым, все начинает плыть у вас перед глазами. Удастся ли вам сбежать? Подобные ситуации можно воспроизводить без угрозы для вашего здоровья. Новое поколение контроллеров для видеоигр сможет учитывать эмоциональное и психическое состояние игроков и менять виртуальный мир. В руках у игрока будет гораздо больше возможностей, чем предлагают современные контроллеры движения, например Wiimote или Kinect. Компания Valve Software, разработчик серии игр Half-Life, считает эмоциональное состояние важным элементом игры. Психолог Майк Амбайндер работал вместе с этой компанией, пытаясь добавить «поддержку» эмоций в Left 4

Dead 2 – игру, в которой игрокам нужно сражаться с ордой зомби. О своей работе он рассказал на прошедшей в этом году в Сан-Франциско конференции разработчиков игр (Game Dev elopers Conference). Ключевой элемент игры – «Режиссер», искусственный интеллект, который следит за игрой и, реагиру я на действия игрока, изменяет ее условия. Если игрок справляется, противники становятся сильнее, если нет, игра становится проще. Амбайндер хотел расширить возможности этого искусственного интеллекта, научив его определять эмоциональное состояние игрока. «Наблюдая за реакцией участников на игровые события, мы можем определить их эмоциональное состояние», – говорит Амбайндер. Затем эта информация передается в игру: если человек слишком напряжен, та понижает уровень сложности. Как отмечает исследователь, игроки, протестировавшие доработанную версию игры, сочли ее более интересной, чем оригинал.

41

ТЕХНОЛОГИИ

Искусственный интеллект во время игры изменяет ее условия. Если игрок справляется, противники становятся сильнее, если нет, игра становится проще Как же игра узнает , что мы чувствуем? На голову участника надевается электроэнцефалограф, который по электрической активности мозга определяет испытываемые человеком эмоции. Управлять играми только при помощи разума совсем не так интересно, как кажется. «Чтобы наша идея прижилась в среде игроков, нужно сохранить то, что они ценят», – говорит Леннарт Наке, исследователь «эмоциональных игр» из Университета Саскачевана (Канада). В следующем месяце он представит результаты своего исследования на Conference on Human Factors in Computing Systems, которая пройдет в Ванкувере. Наке вместе с коллегами разработал простую двухмерную игру, для управления которой используются обычный контроллер Xbox 360 и сенсоры физиологического состояния. Например, частота пульса управляет скоростью движения аватара. А когда у игрока учащается дыхание, противники увеличиваются в размерах. Для наблюдения за этими параметрами используются сенсоры, которые крепятся на грудь игрока. Однако

некоторые из них можно встроить в уже существующие контроллеры, например сенсор, измеряющий кожно-гальваническую реакцию и по влажности ладоней определяющий уровень увлеченности игрока. По словам Наке, десять волонтеров, протестировавших игру, оставили положительные отзывы. Им понравилась большая глубина погружения в происходящее на экране и особенно то, что игра стала сложнее. Однако один из испытуемых отметил, что из-за сенсоров играть стало намного труднее. Больше всего участникам понравились сенсоры, на которые они могли активно влиять, в частности тот , что измерял скорость дыхания. Меньшее удовлетворение вызвали сенсоры, которые игрок не мог контролировать, например, пульсометр. «Мы решили использовать эти сенсоры для пассивных задач, которые не оказывают значительного влияния на процесс игры», – отметил Наке. Какими же будут контроллеры с поддержкой эмоций? Недавно компания Sony получила патент на определение эмоций с помощью сенсоров,

СМОЖЕТ ЛИ KINECT СЛЕДИТЬ ЗА НАШИМИ ЭМОЦИЯМИ? Возможно, игры научатся определять эмоции просто по вашей позе. Надя Бианчи-Бертхауз из Университетского колледжа Лондона (Великобритания) исследует то, как игровые системы могут определять эмоциональное состояние по позе человека. Ее экспериментальная система может не только определять базовые эмоции, скажем, гнев и счастье, но и отслеживать такие более характерные для игроков состояния, как чувство триумфа или поражения. В ее исследовании волонтеры играли в симулятор бокса Wii Sports. Бианчи-Бертхауз обнаружила взаимосвязь между их движениями и эмоциональным состоянием. Для отслеживания эмоций она использует достаточно дорогую систему, но, по ее словам, для того, чтобы определять эмоции по позе, можно использовать и доступные на рынке устройства, например Microsoft Kinect.

Microsoft уже сейчас использует Kinect для того, чтобы считывать эмоции по мимике игрока, однако на процесс игры это не влияет. Приложение Avatar Kinect – оно появится в этом году – позволит пользователям общаться посредством мультипликационных персонажей, которые будут отражать эмоции. Можно ли использовать этот принцип и в играх? «Эту технологию можно предложить разработчикам, и они встроят ее в игры, что даст игрокам совершенно новые возможности, – сказал представитель Microsoft журналу. – Однако пока мы не можем раскрыть никаких подробностей».

42

а Nintendo анонсировала пульсометр для Wii. Сенсор Microsoft Kinect скоро тоже научится определять эмоции (см. «Сможет ли Kinect следить за нашими эмоциями?» внизу). Амбайндер уверен, что Valve может выпустить и свой собственный контроллер. Пока на рынке нет подобных устройств, исследователи, специализирующиеся на «эмоциональных играх», занимаются разработкой собственных контроллеров. Так, Андреа Бонарини и его коллеги из Миланского технического университета (Италия) работают над устройством, благодаря которому контроллер, считывающий электроэнцефалограмму, сможет также определять пульс и кожно-гальваническую реакцию. Эти ученые изучали эмоциональную реакцию испытуемых на гоночные игры. Исследование показало, что некоторые игроки предпочитают неспешные заезды и простых противников, а другим по нраву более сложные соревнования. Исследователи добавили в игру специальные алгоритмы, позволяющие следить за эмоциями игрока и изменять условия игры. «Наша цель состоит в том, чтобы дать игроку то, что он хочет», – говорит Бонарини. Изначально команда Бонарини экспериментировала с проводными сенсорами, подключенными к телу, но игроки посчитали, что такое расположение неудобно. Поэтому они решили надевать сенсор на голову – руки игрока свободны, и он может использовать обычный контроллер. Результаты исследований будут представлены на конференции Human-Computer Interaction, которая прошла в июле в Орландо (США). Бонарини надеется, что у стройство создаст новую нишу на рынке; по его словам, он уже обсуждал потенциал контроллера с компанией Ubisoft, издателем видеоигр. Благодаря таким контроллерам не только игры станут интереснее, но и разработчики смогут получать дополнительную информацию от тестирования своих продуктов. Наке отмечает, что популярность таких контроллеров будет зависеть от появления интересных игр, способных использовать их возможности. Он приводит в пример игры Wii Sports, создавшие нишу для контроллеров движения. «Если вы предложите интересную игру, люди будут готовы платить за дополнительное оборудование», – говорит он. Джейкоб Аарон Статья опубликована в журнале New Scientist №7, 2011 год В М И Р Е Н А Н О | № 9 2 0 11 | W W W. N A N O R F. R U

ИННОВАЦИИ

В одиночку не сыграть в инновации Где лучше всего заниматься инновациями, каким компаниям можно обойтись без венчурных инвестиций и когда в России заработает этот институт развития, STRF.ru рассказывает известный венчурный капиталист из Кремниевой долины Евгений Зайцев.

– Инновации сами по себе не возникают. Для этого нужна плодородная среда. В Кремниевой долине в любое время можно зайти в какое-нибудь кафе и увидеть людей, которые сидят за компьютерами, рисуют презентации, обсуждают проекты. Там постоянно проходят какие-то мероприятия, круглые столы. Каждый день. А иногда и по нескольку раз в день. Для того чтобы инновационные идеи подхватывались партнерами, нужна площадка, где люди могут общаться. Именно в ходе такого общения часто рождаются новые идеи или заключается «брак по расчету». Инновации – такое явление общественной жизни, которое требует вовлечения разных людей. В одиночку в инновации не ходят. Вопрос привлечения инвестиций – творческий. Многие представители бизнеса не подходят на роль венчурного капиталиста. И в то же время не всем компаниям могут понадобиться венчурные деньги. Кому-то из них лучше развиваться самостоятельно, не тратя драгоценное время на поиски потенциального инвестора. Гораздо эффективнее привлечь венчурного капиталиста в качестве партнера – чтобы он помог выйти на рынок, найти деньги, пройти через все преграды, которые стоят между идеей, готовым продуктом и рынком. Какие именно компании не нуждаются в венчурных инвестициях?

– Венчурные инвестиции – очень дорогой источник капитала. ПредW W W. N A N O R F. R U | № 9 2 0 11 | В М И Р Е Н А Н О

Зайцев Евгений, основатель и генеральный партнер американского венчурного фонда Helix Ventures, успешный венчурный капиталист с многолетним опытом инвестиций в области медицины и биофармацев тики. Член правления ряда биотехнологических компаний в Кремниевой долине (США). Кандидат медицинских наук, MBA (Stanford School of Business)

Евгений Зайцев: «Вопрос привлечения инвестиций – творческий. Многие представители бизнеса не подходят на роль венчурного капиталиста. И в то же время не всем компаниям могут понадобиться венчурные деньги»

принимателю приходится расстаться с половиной своей компании – иногда чуть больше, иногда меньше. Все зависит от стоимости компании на данной стадии развития. Для многих бизнесов это просто не имеет смысла. К венчурным относятся компании, которые за пять-восемь лет могут «вырастить» до 100–200 миллионов долларов капитализации. Я, например, ищу компанию, в которую сегодня могу вложить миллион долларов, а через пять лет получить после ее продажи десять миллионов. Не каждая компания способна на такой взрывной рост . Только та, в которой есть быстрорастущие активы. В частности, в биофармацевтике это интеллектуальная собственность на доклинические и клинические испытания. Мы приближаем продукт к рынку и за счет этого увеличиваем капитализацию компании с нескольких миллионов до десятков, а то и сотен миллионов. Во многих случаях мне бывает даже неинтересно, когда компания начинает продавать продукт. Один из последних успехов, которым мы гордимся, связан с нашей компанией BiParSciences (разрабатывала онкологический препарат, который будет эффективен, скорее всего, против разных видов рака). В нее было проинвестировано порядка 50 миллионов долларов. И менее чем через пять лет, в 2009 году, мы ее продали за 500 000 000 долларов Sanofi Aventis. Покупателя я нашел через российского ученого в университете Калифорнии, Сан-Франциско. Для того чтобы принять решение об инвестициях в какую-то компанию, недостаточно пообщаться 10–15 минут. Требуется серьезный анализ. Как правило, первый диалог между разработчиком и инвестором длится несколько часов подряд: хочется все выяснить, понять – в первую очередь технологию, во вторую очередь – какой это рынок, насколько он большой, насколько тенденции на рынке благоприятствуют развитию этого бизнеса. Хватает ли сегодня компаний, в которые можно инвестировать?

– Да, рынки сегодня не пу стуют, они переполнены. В особенности, если мы посмотрим на глобальные рынки, там практически для всех вопросов есть решение. И конкурировать на глобальном рынке очень сложно. Конкурировать на российском рынке проще. Но этот рынок 43

ИННОВАЦИИ

Сегодня инновационный бизнес очень дезинтегрирован. Компания может разрабатывать продукт в одной стране или в нескольких, менеджмент находиться в третьем месте, а инвесторы – в четвертом значительно меньше. Привлекая венчурные деньги, надо ориентироваться на глобальный рынок. И для этого надо понять, что на нем происходит. Я вижу совершенно потрясающие сделки и замечательные компании, в которые можно вкладывать деньги. У меня нет недостатка в компаниях. Я особенно не ищу новых сделок. В год веду до тысячи высококачественных компаний, которые ко мне приходят за капиталом. Конечно, я наблюдаю за тем, что происходит в разных странах, в том числе России. В конце мая был в Томске на инновационном форуме. Я сам из Сибири (из Барна ула), в Томске защищал кандидатскую диссертацию. По сравнению с тем, что я здесь видел год назад, прогресс очевиден. И по количеству компаний, и по качеству – что самое главное. Может быть, жители этого не замечают. Я продолжаю слышать отзывы типа: «А, у нас ничего интересного нет!» На самом деле все не так, есть положительные сдвиги. У меня в Сибири много друзей, тех ребят, которых я поддерживаю. Мы пытаемся здесь выстроить инновационную экосистему. Для меня это важно. Как вы оце ниваете потенциал российского рынка, в частности био фармацевтического?

– В России он практически не развит. Его не замечают растущие западные компании, он им не интересен. Тем не менее он быстро растет и уже через некоторое время будет в несколько раз больше, чем сейчас. В России очень большое население. От этого, как правило, зависит размер фармацевтического рынка. Если всех нуждающихся обеспечить необходимыми лекарствами, рынок станет чуть поменьше, чем в Соединенных Штатах. Страна движется в этом направлении. Выходить на российский рынок можно и нужно.

44

Сегодня инновационный бизнес очень дезинтегрирован. Компания может разрабатывать продукт в одной стране или в нескольких, менеджмент находиться в третьем месте, а инвесторы – в четвертом. Конечно, в мире вполне реально найти некий центр капитализации. Но, по большому счету, любой бизнес глобален. Так что России с ее инновационной средой, которая только начинает интегрироваться в мировую экосистему, важно учитывать эти тенденции. Часть бизнеса можно вести в России на очень высоком уровне. Тем более что здесь есть поддержка государства. Инфраструктура сама по себе долго развивается. Как правило, она идет за компаниями. Сейчас строятся разнообразные кластеры и свободные экономические зоны. Если вы поедете в Америку, там не найдете никаких кластеров. Сейчас в России это модное явление.

– Да. Я понимаю, почему оно существует. И даже его поддерживаю – несмотря на то, что в Америке нет никаких фармкластеров. Там компании кластеризуются вокруг академических центров, вокруг университетов. Там, где скапливаются инновационные компании, появляется инфраструктура, сервисные фирмы (банкиры, консуль танты, юристы). Там появляются R&D сервисы. Это происходит естественным путем. Например, если сейчас приехать в Кремниевую долину, можно будет сказать: «О, у них тут отличный биомедицинский кластер!». Но туда никто никого не сгонял. Вернемся к венчурному инвестированию. Многие считают, что в России этот институт не развит, находится на стадии формирования. Как вы оце ниваете его перспективы?

– Действительно, рынка венчурного капитала в России пока нет . Сегод-

ня только существует большое количество фондов. Их создание обычно инициирует какая-нибудь государственная организация или частная. А потом возникает вопрос: кто бы мог управлять этим фондом? Как правило, назначают какого-то специалиста из банковской сферы или из консалтинга. Однако управление венчурным фондом – это совсем другой бизнес. Его надо знать, надо иметь опыт . А таких людей на российском рынке удручающе мало. В этом плане будет очень хорошо, когда глобальные фонды/глобальные венчурные фирмы придут в Россию. С одной стороны, это покажет, что здесь уже есть рынок, а с другой – они принесут много знаний и умений. А если просто менеджеров из-за границы привлекать, назначать их управленцами таких фо ндов? Не будет ли это решением?

– К сожалению, это невозможно на сегодняшний день. Большинство таких фондов работают по совершенно нерыночным механизмам. Скажем, организационно-правовая форма фондов, созданных с участием государства, не позволяет привлечь профессионалов из-за отсутствия системы мотивации. Часто есть какие-то инвестиционные ограничения. Все эти крючки и грузики, навешиваемые на фонды, являются рисками снижения доходности. Такие фонды непривлекательны ни для профессиональных управляющих, ни для профессиональных институциональных инвесторов, которые в такие фонды могли бы вложить деньги. Очень важно развивать в России институциональную систему – юридические и венчурные формы, которые будут приемлемы для всех игроков. Когда в России, по вашим оце нкам, сформируются институты развития? Когда они заработают?

– Я не думаю, что речь идет о десятилетиях. Скорее всего – о годах. В районе пяти лет. Это постепенно развивается. Не бывает так, что взяли и организовали институты развития, Сколково, и все резко забурлило. Это длительный процесс. Вообще любые инвестиции в инновации на институциональном уровне (или на уровне одной компании) – это очень долговременный процесс. К этому все должны быть готовы. Марина Муравьева В М И Р Е Н А Н О | № 9 2 0 11 | W W W. N A N O R F. R U

НАУКА

Запомнить всё

ряд цифр. Подобный подход может также помочь в запоминании случайного набора слов и даже порядка карт в колоде после одного взгляда на них. Однако некоторые чемпионы по запоминанию обладают способностями, которые для большинства недосягаемы. Столетие назад интенсивно изучалась удивительная способность русского журналиста Соломона Шерешевского запоминать длинные перечни чисел и слов. Это требовало от него совсем незначительных усилий: он мог перечислить 50 цифр в прямом и обратном порядке, затратив на их запоминание всего 3 минуты. Оказалось, что Шерешевский обладал способностью, называемой синестезия, которую он использовал в качестве мнемонического метода. Каждую цифру он соотносил с определенной личностью, например, 1 он определял как гордого, хорошо сложенного мужчину, 2 – как отважную женщину и так далее, в то время как звучание слов вызывало у него ассоциации с яркими красками и вкусами, таким образом, способствуя их запоминанию.

НАСКОЛЬКО МНЕМОНИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ЭФФЕКТИВНЫ В ПОВСЕДНЕВНОЙ ЖИЗНИ?

Дэвид Робсон обнаружил, что улучшение памяти не обязано быть нудной и трудной работой В эпоху интернета при неограниченном доступе к любой информации может возникнуть мысль, что иметь хорошую память не так модно и не так уж необходимо. Конечно, готовясь к экзаменам или приобретая новые навыки, а также просто пытаясь запомнить бесчисленное множество паролей, мы так или иначе заставляем свой мозг работать. Многие стремятся улучшить память, однако она, в некоторой степени, подобна мускулам – чтобы поддерживать ее в форме, необходима напряженная работа изо дня в день. Однако есть и хорошие новости – ученые на пути к решению данной проблемы. Если хотите узнать, как заставить память работать по максимуму при минимальных усилиях, не прибегая к помощи сомнительных препаратов, эта статья для вас.

КАК ЭТО УДАЕТСЯ ЧЕМПИОНАМ? В ноябре 2005 года китайский бизнесмен Чао Лю поставил мировой рекорд, повторив по памяти число  с точностью до 67 890 знаков после запятой. Ему понадобился год, чтобы их запомнить, и чуть больше 24 часов, чтобы воспроизвести по памяти. Как и большинство других W W W. N A N O R F. R U | № 9 2 0 11 | В М И Р Е Н А Н О

обладателей феноменальной памяти, Чао Лю использовал мнемонический подход – специальные приемы, облегчающие запоминание информации путем образования ассоциативных связей (Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition, т. 35, с. 1426). Например, чтобы запомнить длинный список чисел, можно применить мнемонический прием, известный как фонетическая система. Каждое число от 0 до 9 обозначают согласной буквой, затем эти буквы делят на группы, по четыре в каждой, которые в дальнейшем превращают в слова, добавляя подходящие гласные. Потом для каждого слова можно создать образы, которые расставляются на каком-то хорошо известном маршруте или размещаются внутри мысленно созданного «дворца памяти». Построение такого рода карты, на которой располагают запоминаемую информацию, называют методом геометрических мест. Впоследствии, мысленно проходя маршрут или посещая комнаты «дворца памяти», человек видит образы, картинки-знаки, и «закодированная» в них информация тут же ассоциативно всплывает в памяти, в данном случае – это

Метод геометрических мест – это наиболее старый прием, помогающий запоминать информацию; он изобретен древними греками более 2000 лет назад. На сегодняшний день есть огромное количество мнемонических методов, которые активно используются чемпионами по запоминанию. Однако насколько они эффективны и полезны в повседневной жизни? Психологи Джеймс Б. Вертен и Р. Рид Хант попытались ответить на данный вопрос в недавно опубликованной книге под названием «Мнемология» (Mnemonology, Psychology Press, 2010). «Мы постарались охватить все, что касается данной области», – говорит Вертен. Итак, что же обнаружили ученые? К сожалению, многие мнемонические приемы не оправдали своей репутации. Возьмем метод ключевых слов, которому часто учат студентов, изучающих языки. Чтобы облегчить запоминание незнакомых слов, студенту предлагают придумать образ, основанный на звуковых ассоциациях. Например, «bigote» – испанское слово, означающее «усы», – можно пред ставить как большую козу с у сами, закрученными на концах (big goat with a handlebar moustache). Многие исследования показывают, что этот метод совсем неэффективен для студентов с высоким уровнем знания языка, да и для студентов с начальным уровнем он не слишком полезен. Применение подобной техники запоминания слов слегка улучшает точ45

НАУКА ность запоминания, если сравнивать с механическим повторением, но в тоже время снижает скорость извлечения слов из памяти. Фонетическая система, в которой цифры «кодируются» буквами, дает более хорошие результаты. Этот прием способствует запоминанию, однако он сложен в применении и поэтому, по мнению Вертена и Ханта, негодится для повседневной жизни. Один мнемонический прием все таки подтверждает свою эффективность. Большинство исследований показывают, что метод геометрических мест хорошо помогает запомнить разного рода списки, будь то список покупок или список королей и королев Англии. Ценность метода также доказана и в отношении информации, требующей немедленного запоминания. В одном из исследований ученики средней школы сумели успешно запомнить содержание сложной лекции с помощью привязки ключевых аспектов доклада к различным «местам» мысленной карты. Но и у этой методики есть свои недостатки. Прежде всего, необходимо некоторое время на запоминание информации – в нашем случае, ученикам понадобилось 6 часов. Кроме того, все это не годится для запоминания информации, которую нужно воспроизводить самопроизвольно, например иностранные слова. Метод геометрических мест хорош для запоминания устных лекций, но он оказался неэффективен в случае письменной информации (если сравнить с обычным механическим повторением текста).

КАК ЛУЧШЕ ВСЕГО ПОДГОТОВИТЬСЯ К ТЕСТУ? Для подготовки к экзаменам у каждого человека есть любимый метод. Некоторым студентам нравятся красочные схемы. Другие предпочитают карточки с текстами и картинками. Наиболее часто применяют чтение записей и выделение наиболее важных моментов. Самый же

Русский журналист Соломон Шерешевский мог перечислить 50 цифр в прямом и обратном порядке, затратив на их запоминание всего 3 минуты 46

ЧТО ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ ПАМЯТЬ Если бы наш мозг был банком, то в нем было бы три хранилища: СЕНСОРНАЯ ПАМЯТЬ – содержит мимолетные впечатления от увиденного или услышанного сразу же после того, как вы это испытали. КРАТКОВРЕМЕННАЯ ПАМЯТЬ – хранилище временной информации. Это место, где вы храните телефонный номер, который хотите набрать. ДОЛГОВРЕМЕННАЯ ПАМЯТЬ – хранилище постоянной памяти, где в течение часов, дней, месяцев или лет накапливается информация. Данная информация может носить декларативный характер, например, это могут быть простые факты или эпизоды из жизни; либо же процедурный, т.е. память о каких-либо навыках, например, как ездить на велосипеде. интересный вопрос в том, какой из этих методов в наибольшей степени окупает затраченное время. Получается, что обычное воспроизведение в памяти изученного материала стоит на голову выше всего остального. Хотя прошло уже более двух тысячелетий с тех пор, как Аристотель высказал идею, что «неоднократное “вспоминание” укрепляет память», ученые-когнитивисты совсем недавно признали эффективность так называемой методики извлечения (имеется в виду извлечения информации из памяти. – Ред.). В 2008 году Джеффри Карпике из Университета Пурдью в Уэст Лафайет (штат Индиана, США) провел исследо вание, в котором 40 студентам предлагалось запомнить значения 40 слов на языке суахили. Тем, кого попросили постоянно вспоминать слова за период обучения, было гораздо легче: по итогам теста они у своили 80 процентов слов. Напротив, студенты, которые просто механически повторяли слова и их перевод, без активных попыток вспомнить иностранное слово и его значение, сдали тест хуже: процент у своенных слов был более чем в два раза ниже – 36 (Science, т. 319, с. 966). Последние результаты, полученные Карпике и опубликованные в январе, демонстрируют, что «методика извлечения» опережает по эффективности даже такой более активный способ за поминания, как рисование специальных пузырьковых диаграмм, несущих информацию об основном содержании текста (Science, т. 331, с. 772). Другими исследователями установлено, что школьники, студенты медицинских университетов и пациенты, находя щиеся на неврологической реабилитации, выполняют задания лучше, если они регулярно упражняют свою память. «Данные результаты поразительны тем, что положительный эффект есть у столь разных групп людей», – говорит Эндрю Батлер из Университета Дьюка в Дареме (штат Северная Каролина, США), который недавно написал обзор по этой теме (Trends in Cognitive Sciences, т. 15, с. 20).

Несмотря на успех «методики извлечения», когда Карпике, Батлер и их коллеги спрашивали студентов, как же на самом деле они готовятся к экзаменам, меньше половины из них ответили, что использовали разные формы воспроизведения материала в памяти (Memory, т. 17, с. 471). И все же доказательства указывают на то, что эта сильно недооцененная методика должна составлять основу любого образовательного процесса.

МОЖНО ЛИ ЗАПОМИНАТЬ ИНФОРМАЦИЮ ПОДСОЗНАТЕЛЬНО? Идея о том, что человек может учиться во сне, возникла в антиутопической научной фантастике. Как в произведении Олдоса Хаксли «О дивный новый мир», так и в произведении Энтони Берджесса «Заводной апельсин» представители авторитарного режима используют обучение во сне для «промывки мозгов» главных героев. На какое-то время этот метод стал основой многих самоучителей по изучению иностранного языка. На начальной стадии эксперименты давали довольно многообещающие результаты. Но критики все же задавались вопросом, не притворяются ли испытуемые спящими во время проигрывания записей. Действительно, когда ученые принялись измерять электроэнцефалограммы активности мозга у участников эксперимента для того, чтобы удостовериться, что они действительно находятся в «царстве сна», все эффекты исчезли (Journal of Experimental Psychology, т. 51, с. 89). И все же надежда на способ обучения без усилий не умерла. Есть предположение о том, что нет необходимости в постоянном активном участии сознания в запоминании информации. В прошлом году Беверли Райт из Северо-западного университета в Эванстоне (штат Иллинойс, США) учила добровольцев отличать два практически одинаковых звука. Не которые группы участников все время работали над заданием, тогда как другие активно учились только половину от всего времени, а в остальном просто пасВ М И Р Е Н А Н О | № 9 2 0 11 | W W W. N A N O R F. R U

НАУКА сивно прослушивали эти звуки наряду с выполнением никак не связанной с этой задачей письменной работы. И что в итоге? Обе группы студентов показали примерно одинаковый результат на финальном тесте, при у словии, если пассивное прослушивание проводили сразу после активной стадии обучения (Journal of Neuroscience, т. 30, с.

12868). «В течение часа эффект начинает пропадать и через четыре часа практически полностью исчезает», – говорит Райт. Интересен тот факт, что результат был точно таким же, если пассивное обучение предшествовало активному. Таким образом, получается, что невозможно совсем избежать активной стадии обучения, то есть пассивное прослушивание само по себе не несет никакой пользы. Несмотря на то, что исследование, проведенное Райт, носит крайне специфический характер, она полагает, что активное обучение в сочетании с пассивным помогает студентам при изучении иностранных языков, а так же музыкантам в запоминании мелодий. Итак, можно потратить 30 минут, тренируя иностранный язык, и затем еще 30 минут, прослушивая записи и совмещая это с каким-либо другим занятием.

ЗАВИСИТ ЛИ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОБУЧЕНИЯ ОТ ВРЕМЕНИ СУТОК? Ответ – «да». Один из наиболее легких способов повысить объем запоминаемого материала без дополнительных усилий – это аккуратно следить за временем обучения. Многочисленные эксперименты показывают, что сон сразу после изучения новых фактов или знаний помогает лучше усваивать информацию, причем независимо от того, глубокий ли это ночной или просто обеденный сон. Кроме того, можно распределять процесс обучения во времени. Из вестно, что материал запоминается гораздо лучше, если повторять его через некоторое вре-

По последним данным, обычное воспроизведение в памяти изученного материала стоит на голову выше других мнемонических методов W W W. N A N O R F. R U | № 9 2 0 11 | В М И Р Е Н А Н О

мя, а не упорно пытаться заучить в один прием. Удивительно, что продолжительность этого интервала времени определяет, насколько много информации запоминается. Хэл Пэшлер из Университета Калифорнии в Сан-Диего, отмечает, что есть наиболее благоприятные моменты времени для восприятия информации. Согласно его данным, необходимо повторить материал через интервал времени равный 10–20 процентов от момента окончания подготовки до начала экзамена. Например, если экзамен через 24 часа и вы только что закончили подготовку, то необходимо повторить материал примерно через 2–4 часа после его первоначального изучения. При следовании этому правилу, можно получить оценку в среднем на 10% выше, чем при обычной подготовке, при одинаково затраченном времени (Psychonomic Bulletin & Review, т. 14, с. 187).

МОЖНО ЛИ УВЕЛИЧИТЬ ОБЪЕМ КРАТКОВРЕМЕННОЙ ПАМЯТИ? Многим людям сложно запомнить даже порядок напитков заказанных в баре на всю компанию, не говоря уже об изучении второго языка или расписания занятий. Это все потому, что в среднем объем кратковременной памяти позволяет удерживать 5–7 единиц информации одновременно. Данный предел весьма ограничивает возможности мозга. Преодоление этого лимита было бы большой удачей. К сожалению, большинство попыток ученых-когнитивистов по увеличению объема рабочей памяти потерпели неудачу. Хотя определенные стратегии, например, повторение длинных цифровых последовательностей, способствовали успеху в каких-то конкретных задачах, это никоим образом не помогало при решении других задач. Сейчас ученые исследуют действие более сложных методик. Например, Джэйсон Чейн из Университета Темпль в Филадельфии (штат Пенсильвания, США) использует компьютерные программы, которые просят ответить на вопросы о цепочке произнесенных фраз и при этом запомнить последнее слово каждой. Для мозга нелегко выработать способы восприятия информации, идущей из двух конкурирующих источников, поэтому он вынужден реже «переключаться» с одного вида информации на другой. Идея здесь в том, что это может повысить уровень запоминаемой информации при выполнении других заданий на память. Новые методики позволяют увеличить объем запоминаемой информации на примерно 15 процентов за пятинедельный курс тренировок. На практике это означает увеличение объема рабочей памяти с 7 до 8 единиц. Однако то, как же это сказы-

Если экзамен через 24 часа, и вы только что закончили подготовку, то необходимо повторить материал примерно через 2–4 часа после его первоначального изучения, и тогда получите отметку, в среднем на 10 процентов более высокую, чем обычно

вается на умственных способностях, является предметом жарких дискуссий. Некоторые ученые сомневаются в том, что увеличение объема рабочей памяти помогает в других типах умственной деятельности. Хотя существуют и другие точки зрения, согласно которым рабочая память является основой всех умственных способностей от логического мышления и арифметики до навыков устной речи и восприятия на слух. Более того, многочисленные исследования демонстрируют, что эти навыки и сами способствуют дальнейшей тренировке рабочей памяти (Psychonomic Bulletin & Review, т. 18, с. 46).

КОГДА БЕСПОКОИТЬСЯ УЖЕ ПОЗДНО? Даже если студенческие годы уже позади, ваша память все еще может «свернуть горы»: необходимо лишь малое усилие. В этом году Джон Симон из Университета Уэсли в Миддлтауне (штат Коннектикут, США) опубликовал данные по обследованию семидесятилетнего человека, который начал тренировать свою память в возрасте 58 лет. Бывший школьный учитель (ему дали псевдоним JB) сейчас может по памяти рассказать все 60 000 слов поэмы Джона Миль тона «Потерянный рай» с поразительной точностью (Memory, т. 18, с. 498).

JB не проявлял какой-либо предрасположенности к запоминанию до начала тренировок и даже не знал, что такое мнемоника – он сделал это просто у силием воли, тренируясь в сумме более 3000 часов. «Большинство людей может также сделать это, необходимо лишь время и усилие», – говорит Симон. Итак, учиться никогда не поздно. Даже, если у вас нет такой же настой чивости как у JB, наши советы, апробированные на практике, помогут вам заставить вашу память работать по максимуму, в каком бы возрасте вы ни были. Статья опубликована в журнале New Scientist №7, 2011 год 47

РУБРИКА

48

В М И Р Е Н А Н О | № 9 2 0 11 | W W W. N A N O R F. R U

В МИРЕ

№ 9 2011

Искусство в стиле NANO Читайте на стр. 16