Научная молодежь Казахстана решает ключевые проблемы

23 января 2019 в Астане с участием Президента РК Н.А. Назарбаева состоялась торжественная церемония открытия Года молодежи.

«Молодежь – это ключевой фактор конкурентоспособности нашей страны в современном мире. Именно от вас – от ваших знаний, энергии и патриотизма зависит будущее Казахстана. Все, что мы делаем сейчас, делается ради вашей счастливой жизни, чтобы вы смогли в полной мере реализовать свой потенциал и возможности», – подчеркнул Нурсултан Назарбаев в своем выступлении.

О ключевых факторах, способных обеспечить мобилизацию интеллектуального потенциала молодежи для решения научно-технических задач, стоящих перед страной, рассуждает президент корейского научно-технического общества «Кахак», заведующий кафедрой КазНУ им. аль- Фараби проф. Мун Г.А.


Кому-то название статьи может показаться излишен громким, но, тем не менее, все предпосылки того, что революция в альтернативной энергетике, конкретно в солнечной энергетике, действительно состоялась, уже налицо. Эти предпосылки возникли далеко не на пустом месте. Международная междисциплинарная исследовательская группа, в которую входят многие представители общества корейского Научно-технического общества «КАХАК», а также сотрудники ведущих университетов РК (КазНУ им. аль-Фараби, Алматинский университет энергетики и связи, АУЭС) уже давно работает над специфически евразийской теорией инноваций, в которой в качестве одного из основных разделов фигурирует обеспечение мобилизации интеллектуального потенциала молодежи.

Еще одним ключевым положением данной теории является нацеленность на обеспечение интеллектуального суверенитета Республики Казахстан.

Публикация программной статьи Президента РК Н.А. Назарбаева «Семь граней Великой Степи» дало новый мощный импульс исследованиям в данном направлении. Научно-техническое сообщество нашей страны осознало, что любая серьезная инновационная деятельность имеет геополитическое значение и, следовательно, она должна соответствовать ментальному базису народа, его социокультурному коду, истинному духу Великой Степи.

Еще в 2010 году, когда нашим коллективом была опубликована монография, посвященная проблемам инноваций, стало очевидным, что существующий подход к генерации инноваций на постсоветском пространстве себя не оправдывает.

Впрочем, этот вывод для всех становится более чем наглядным, если принять во внимание уровень государственно-частного партнерства в области инноваций в Казахстане. Частный бизнес отказывается инвестировать в инновационное развитие, несмотря на то, что с сугубо теоретической точки зрения именно инновации должны быть наиболее эффективной областью вложения капитала. Именно создание стартаповских компаний, создание принципиально новых продуктов и может принести прибыль в десятки, если не в сотни тысяч процентов годовых. Ни один из уже существующих продуктов дать такую прибыль не способен даже теоретически.

История науки однозначно показывает, что именно инновационные продукты всегда были наиболее выгодными с точки зрения финансовых вложений. Однако действительность опровергает это, казалось бы, очевидное суждение. Во всяком случае казахстанский бизнес, как отмечалось выше, в инновации инвестировать не стремится.

Развитие инноваций в нашей стране пока идет в основном за счет бюджетных грантов. Одно только это соображение заставляет прийти к выводу, что «что-то не так» даже не с теми институциями, которые отвечают за инновационное развитие, а с самими теоретическими положениями, которые лежат в основе принципов функционирования тех фондов и других институций, которые призваны стимулировать инновационное развитие в нашей стране.

Разработка специфически евразийской теории инноваций, исследования в данном направлении привели наш коллектив к мысли о том, что сам подход генерации инноваций в ЕАЭС должен быть качественно трансформирован. По соображениям, которые тесно связаны с идеями, отраженными в программной статье Президент РК Н.А. Назарбаева «Семь граней Великой Степи», те инструменты, которые обеспечивают системную генерацию инноваций в странах геополитического Запада в Евразии не работают и работать не будут.

Кстати, стоит заметить, что, например, Южная Корея изначально не делала попыток осуществить такие заимствования, пойдя по собственному пути и создав уникальный феномен чеболи.

В частности, наш исследовательский коллектив выдвинул идею формирования деловой инновационной экосистемы еще несколько лет назад. Данная идея сейчас подхвачена практически на всем постсоветском пространстве, хотя до воплощения в жизнь в полной мере пока достаточно далеко.

Идея деловой инновационной экосистемы базируется на том, что разработки в нескольких областях знания должны быть тесно связаны друг с другом, с точки зрения формирования характера конечного продукта и обеспечивать «взаимовыручку» только на неформальной основе. Одна-единственная бюрократическая бумажонка может похоронить все начинание (уместно еще раз подчеркнуть, что основа механизма функционирования чеболи также является де-факто полностью неформальным и никак не регулируется документально).

На первый взгляд, этот тезис звучит несколько странно, но такой путь в современных условиях представляется единственно возможным по очень простой причине. Если отдельная исследовательская группа, отдельный ученый, как говорится, «варится в собственном соку», и пытается сделать что-то в своей узкой предметной области, то в современных условиях его действия будут обречены на неудачу. Прежде всего, это связано с тем, что у него нет адекватной среды для обмена идеей.

В Республике Казахстан существует огромное количество разрозненных научных направлений, которые очень слабо связаны друг с другом. В то же время, как однозначно показывает вся история науки, наиболее значимые открытия происходят тогда, когда между учеными идет активный информационный обмен. Следовательно, первой задачей, которую нужно решить нашей стране, для того, чтобы обеспечить технологический рывок, является создание среды, в которой будет идти обмен информацией, причем очень и очень активно.

Создание такой среды, тем более в современных условиях, невозможно осуществить на формальной основе: ни один ученый, находясь в здравом уме, не пожелает сочинять очередной бюрократический бред, что неизбежно, если пытаться создать очередную формальную институцию.

Именно такую среду, а точнее – неформальную институцию мы и попытались создать на базе общества «КАХАК», КазНУ им. аль-Фараби, АУЭС и Национальной инженерной академии РК. Результатом явилось то, что действительно может стать основой для подлинной революции в области солнечной энергетики.

Сама по себе идея, которая уже давно положена в основу солнечной энергетики, предельно проста. На нашу планету поступает более чем значительная энергия от Солнца. В то же время, большая её часть теряется впустую (в том смысле, что она не утилизируются ни для каких потребностей человека).

Уже много десятилетий предпринимаются самые разные попытки конвертировать эту энергию в электричество, или в другие виды энергии, способные осуществить полезную работу. Однако до самого последнего времени не существовало систем, которые бы позволили сделать солнечную энергетику действительно работоспособной. В странах ядра мировой экономической системы она существует только благодаря тому, что датируется государством. Разницу между фактической стоимостью энергии, выработанной с помощью солнечных фотоэлектрических панелей, и ее рыночной стоимостью покрывает государство.

Проблема действительно серьезна и она, главным образом, связана с тем, что энергия, разумеется, поступает в очень больших масштабах, но она рассредоточена по гигантской площади. И для того, чтобы её собрать, нужны очень дешевые коллекторы солнечной энергии. Именно поэтому мы и обратили внимание на солнечную энергетику, анализируя точки для приложения развитой нами теории инноваций. Здесь исключительно важно получить дешевый конечный продукт. И он был создан.

В известном смысле, предложенная нами конструкция солнечных коллекторов, точнее солнечных энергетических установок, настолько же проста, насколько сложна теория, которая их породила. Для того, чтобы получить этот результат, несколько лет в теснейшем сотрудничестве работали специалисты в области физики и химии полимеров, специалисты в области физической оптики, специалисты в области телекоммуникаций, математики и экономисты.

Подчеркиваю, что этот результат полностью согласуется с разработанной нами теорией инноваций. А именно, существует такое понятие, как «долина смерти». Его можно пояснить следующим образом. Цепочка создания инноваций довольно протяженная, и она включает в себя несколько стадий. Первая стадия, это, собственно, создание изобретения. Вторая стадия, это создание демонстрационного образца или промышленного образца, в общем, те или иные мероприятия, которые приводят к появлению продукта, который далее можно тиражировать. Ну и наконец, последняя стадия – это внедрение этого продукта в производство – его коммерциализация.

«Долина смерти» преимущественно связана с промежуточной стадией. Очень часто или с помощью государственной поддержки, или просто группой энтузиастов создается некоторое изобретение. Высказывается некоторая идея, которая, потенциально, способна принести значительную прибыль. А далее необходимы финансовые средства для того, чтобы заинтересовать частного партнера. Другими словами, нужны финансы для того, чтобы создать промежуточный образец, который далее убедит всех и каждого, что в это изобретение и дальше нужно вкладывать деньги. Возникает, своего рода, порочный круг. Для того, чтобы доказать перспективность изобретения нужны деньги, но пока перспективность не доказана, денег никто не даст.

Отсюда и вытекает существование «долины смерти». И именно её в настоящее время не может преодолеть подавляющее большинство казахстанских инноваторов – нет денег на то, чтобы доказать перспективность этого конкретного продукта. Исключения составляют только информационные технологии, где стоимость инновации очень дешева.

Отталкиваясь от этого соображения, мы исходили из следующего тезиса. В нашей стране критерием приемлемости инновации может являться только очень низкая стоимость создания демонстрационных образцов. Любые инновации, которые требуют значительных финансовых вложений на то, чтобы создать демонстрационный образец, должны рассматриваться как бесперспективные. Это связано не только со сложностями в области государственно-частного партнерства, но также и с объемом внутреннего казахстанского рынка. Объем внутреннего казахстанского рынка, как показывают элементарные расчеты, не позволяют реализовать дорогостоящие инновации. В то же время, надеяться на то, что казахстанские инновации сразу выйдут на внешний рынок, не приходится. Исходя из этого, развитая нами теория инноваций утверждает следующее.

Центр тяжести исследований должен быть перенесен на первую стадию, с тем чтобы не удешевить само производство, не получить значительную конечную прибыль, а максимально снизить расходы на прохождение «долины смерти». Именно от этого мы отталкивались, когда разрабатывали системы, способные действительно создать революцию в области солнечной энергетики.

Отдаленным прототипом предложенного класса систем концентрирования солнечной энергии является стандартный параболический концентратор, т.е. параболическое зеркало, которое фокусирует излучение в определенной точке. В различных странах мира, в том числе и в Австралии, уже долгие годы продолжаются попытки использовать параболические зеркала в солнечной энергетике.

На первый взгляд такая идея выглядит достаточно заманчивой. Действительно, зеркало фокусирует солнечную энергию с очень большой площади, что позволяет, теоретически, получать энергию бесплатно. Но на самом деле эта энергия является отнюдь не бесплатной, прежде всего потому, что зеркало должно быть ориентировано на Солнце. Возникает большое количество проблем, связанных как с изготовлением самого подвижного зеркала, так и с сервоприводными механизмами. В результате энергия, которая теоретически могла бы быть бесплатной, обходится гораздо дороже чем та, которую традиционно получают из ископаемого топлива.

Мы исходили из предположения, что оптическая система, обеспечивающая концентрирование солнечной энергии, во-первых, должна быть неподвижной, а во-вторых, она должна быть такой, что её можно изготовить из максимально дешевого материала – из полимерных пленок. Необходимость сбора энергии со значительной площади, подчеркнем еще раз, приводит к тому, что её необходимо концентрировать, и здесь более дешевого материала, чем полиэтилен придумать крайне трудно.

И именно эти рамочные ограничения мы заложили изначально в свою работу, ставя задачу перед молодыми учеными. Возможность создания солнечных концентраторов на основе полимерных пленок появилась тогда, когда было сделано достаточно серьезное открытие в области физической оптики. Точнее, это открытие, вылившееся в создание векторной Фурье-оптики, было сделано на стыке физической оптики и теории телекоммуникаций благодаря усилиям докторантов Алматинского университета энергетики и связи Ш.Б. Кабдушева и С.Т. Байпакбаевой.

Параллельно шла работа над физико-химическими аспектами разрабатываемых систем. Неподвижные солнечные концентраторы оказалось возможным создать за счет появления принципиально новых материалов (точнее, в литературе используется термин «метаматериалы»). Они представляют собой, например, полимерные матрицу, содержащую наночастицы серебра. Для оптики – особенно реализующей новые нетривиальные идеи – эти материалы незаменимы, поскольку они обладают квазинулевым показателем преломления, что делает возможным создание принципиально новых оптических систем, обладающих уникальными характеристиками.

Создание новых метаматериалов потребовало более чем значительных усилий. Именно на этом направлении были сосредоточены усилия наиболее талантливых молодых химиков КазНУ, реально получивших полимерные матрицы, содержащие широкий спектр наночастиц.

Впрочем, в столь масштабной работе нельзя было обойтись без математиков и специалистов в области информационных технологий, способных маслить нестандартно.

Система из пленок, выполненных из метаматериалов, позволяет сделать то, что не в состоянии сделать параболический солнечный концентратор – сконцентрировать солнечное излучение «в фокусе», точнее на площади на два и более порядков меньшей той, на которую излучение падает изначально. И это при том, что сама система остается неподвижной.

Разумеется, использование идей, основанных на междисциплинарном подходе, в котором тесно переплелись идеи теории телекоммуникаций, теории информации, физической оптики, физики и химии полимеров, далеко не исчерпывается отдельным техническим устройством или группой устройств. В частности, на той же основе удается реализовать оптические нейронные сети, которые в перспективе станут ничуть не менее значимым шагом вперед, нежели создание квантовых систем обработки и передачи информации.

Подчеркну еще раз, что создание такого рода систем целесообразно вынести на широкое обсуждение только потому, что они иллюстрируют базовые положения той теории инноваций, которая изначально разрабатывалась для условий Республики Казахстан, и которая обеспечивает максимально полную мобилизацию интеллектуального потенциала молодежи.

Главным критерием целесообразности работы над инновацией может и должна стать не та прибыль, которая получается в результате воплощения этого изобретения в жизнь, а расходы на создание демонстрационного образца, точнее совокупные расходы на то, чтобы пройти «долину смерти». Если эти расходы значительны, то соответствующее научное направление должно быть попросту закрыто – оно заведомо является бесперспективным. Именно этот тезис крайне важен для нашей страны.

Сегодня значительная часть научно-исследовательских коллективов работает над весьма интересными задачами, многие из них действительно увлечены своей работой, многие исследователи действительно видят перспективу. И эта перспектива на самом деле существует, точнее она существовала бы, если бы рынок Казахстана был другим. Но, сегодня, как никогда, важно выработать четкие и ясные критерии, которые позволяли бы отделять потенциально перспективные инновации от бесперспективных. Существует целый ряд научных направлений, в которых активно ведется деятельность и потенциально их разработки действительно являются привлекательными, но не в условиях нашей страны.

Теория инноваций, специально разработанная для условий РК, уже доказала свою работоспособность, и ее пора широко использовать на практике.

Именно поэтому я считаю, что этот вопрос следует вынести на широкое обсуждение. Как минимум, сформулированный выше критерий однозначно показывает, что значительная часть научных направлений, которые сейчас продолжают существовать в Казахстане, не могут принести осязаемый результат даже теоретически, что приводит к бесполезной трате значительных бюджетных ресурсов, а также к бурным дискуссиям при обсуждении грантов.

Григорий МУН