Новые бизнес идеи российских ученых

Фото: Science HD / Unsplash

Редакция Scientific American совместно с аналитиками Всемирного экономического форума опросили ведущих экспертов в области технологий, чтобы определить самые интересные и полезные открытия 2019 года.

Биопластик из растительных отходов

Пластмассовый мусор, накапливающийся в Мировом океане, — причина гибели морских животных, растений и даже источник человеческих болезней (микропластик может попасть в организм через рыбу). Биопластик может решить эти проблемы, способствуя развитию циклической экономики — он разлагается и превращается в биомассу. Сегодня биопластик изготавливают из кукурузы, сахарного тростника и отработанных жиров и масел, но он не очень прочный и к тому же некрасивый.

Недавняя разработка — метод изготовления пластика из целлюлозы и лигнина (вещества, характеризующего, например, одеревенелые стенки растений). Биопластик, полученный из непищевых сортов растений (например, гигантского тростника), по качествам ничем не уступает обычной пластмассе.

Социальные роботы

217 тыс. профессиональных сервисных роботов было продано в 2018 году, это на 61% больше, чем в 2017-м. И продажи продолжают расти — не в последнюю очередь благодаря социальным роботам. Они нужны для взаимодействия с людьми, которым необходимы общение, уход и забота. Социальные роботы оснащены искусственным интеллектом, который помогает им «понять», как надо реагировать на информацию, полученную через камеры и датчики.

Например, человекоподобный робот Пеппер (от SoftBank Robotics) распознает лица, основные человеческие эмоции и участвует в разговоре посредством сенсорного экрана на «груди». Социальные роботы особенно нужны пожилым. Робот PARO в виде тюленя, разработанный Японским национальным институтом передовых промышленных наук и технологий, снимает стресс у людей с болезнью Альцгеймера. Он отзывается на свое имя движениями головы и реагирует на ласку. А робот Mabu (Catalia Health) напоминает престарелым людям, чтобы они чаще гуляли и принимали лекарства.

Металинзы

С каждым годом устройства становятся все более компактными, но их оптические компоненты уменьшаются не с такой высокой скоростью. Инженеры выяснили, какие физические законы стоят за их легкими альтернативами — металинзами. Их миниатюрность позволит уменьшить в размерах камеры, оптические датчики для интернета вещей, микроскопы и другое оборудование. Кроме того, ученые разработали металинзы, которые исправляют астигматизм у человека.

Потенциальное лекарство от Альцгеймера

Несколько десятилетий назад ученые обнаружили особый класс белков, вызывающих многие болезни: от рака до нейродегенеративных заболеваний. Они называются «внутренне неупорядоченные белки» (ВНБ). Они играют важную роль в частях клеток, называемых безмембранными органеллами. Ученые разработали технологию манипуляции этими органеллами, благодаря чему, вероятно, удастся найти лекарства от болезней, которые вызывают ВНБ.

Умные удобрения

Стандартные способы внесения удобрений часто наносят вред окружающей среде. Новая разработка — удобрения с контролируемым высвобождением веществ, которые снабжают почву веществами, когда это необходимо. Они состоят из маленьких капсул, внешняя оболочка которых замедляет проникновение воды внутрь содержимого.

Совместное телеприсутствие

Технология совместного телеприсутствия находится в стадии разработки, однако ведущие технологические гиганты, например, Microsoft, вкладывают деньги в развитие этой индустрии. Ожидается, что к 2025 году она будет оцениваться в несколько миллиардов долларов. Фонд XPRIZE Питера Диамандиса объявил о начале конкурса ANPR Avatar XPRIZE. Его победитель получит средства на разработку технологий, которые позволят людям ощущать присутствие друг друга, даже если они будут находиться на разных концах Земли.

Блокчейн против пищевых отравлений

Снизить количество пищевых отравлений можно с помощью блокчейна. Инновационный метод использования этого инструмента в промышленности применяется для отслеживания продуктов. С помощью блокчейна продавцы могут сразу же вывести испорченную еду из обращения и уничтожить лишь запасы, полученные из того же источника. Кроме того, некоторые компании начали производить упаковки с датчиками, которые контролируют качество продуктов и указывают на истекающий срок годности.

Безопасные ядерные реакторы

Многие производители (например, Westinghouse Electric Company, Framatome) форсируют разработку ядерного топлива, устойчивого к перегреву. Такое топливо почти не вырабатывает водород или вырабатывает его очень мало. Новейшие модели ядерных реакторов вместо воды для охлаждения используют жидкий натрий или расплавленную соль, которые не могут производить водород.

Хранение данных в ДНК

Жесткий диск или флешка могут потеряться или устареть, поэтому ученые нашли альтернативу традиционным носителям информации — это ДНК. Информацию об организме, которая хранится в ДНК, без труда считывают, синтезируют и копируют. А последние достижения в секвенировании (то есть, определении аминокислотной и нуклеотидной последовательности) ДНК — это использование штрих-кодирования, когда последовательность ДНК используется в качестве маркеров молекулярной идентификации. Благодаря этому ученые продвинулись в изобретении новых методов лечения и в борьбе с лекарственной устойчивостью.

Сетевые накопители энергии

Энергетики прогнозируют, что в течение следующего десятилетия литий-ионные аккумуляторы будут использовать чаще всего. Постоянно совершенствующиеся технологии приведут к тому, что аккумуляторы скоро смогут хранить вдвое больший запас энергии, чем есть сейчас.

​Недавно компания Clarivate Analytics
вновь назвала в числе самых высокоцитируемых российских ученых
профессора Уфимского государственного авиационного технического
университета Руслана ВАЛИЕВА, работы которого получили широкую
известность еще в начале 2000-х и посвящены исследованиям по
наноструктурированию металлов и сплавов с использованием интенсивных
пластических деформаций.

Сегодня в послужном списке ученого —
руководство Институтом физики перспективных материалов и кафедрой
нанотехнологий УГАТУ, создание на базе СПбГУ (в рамках
правительственного проекта мегагрантов) исследовательской Лаборатории
механики перспективных массивных наноматериалов для инновационных
инженерных приложений, участие в работе Совета по науке при Минобрнауки
РФ. Несмотря на огромный интерес, который вызывают во всем мире работы
ученого (одна из статей процитирована свыше 4500 раз!), в практическую
плоскость научные открытия пока перевести не удалось. Мыслями о том,
какие условия нужно создавать в стране, чтобы идеи и множились, и
воплощались, Руслан Валиев поделился с корреспондентом “Поиска”. 

— Руслан Зуфарович, вас
смело можно назвать “рекордсменом наукометрии”. Интерес к вашим работам
не угасает — количество их цитирований исчисляется тысячами, индекс
Хирша — один из самых высоких в стране. Как вам это удается? 

— Наверное, первоначально тут сыграли
роль два обстоятельства. Наша ранняя статья по материаловедению,
посвященная принципам наноструктурирования металлов методом интенсивной
пластической деформации (ИПД), определила целое направление в российской
и международной науке, да и журнал для публикации был выбран правильный
— Progress in Materials Science.

— В чем заключается названный метод?

— Любой кристаллический материал можно
представить в виде колоса пшеницы, состоящего из зерен-кристаллов
микронных размеров. Еще в 1950-е годы теоретики показали, что если
размер зерна очень маленький, то многие свойства материалов меняются. Но
для их получения нужны были специальные методы. В 1980-х профессор
Герберт Гляйтер из Германии первым синтезировал наноматериал из
порошинок. Он показал, что консолидация очень малых частиц приводит к
образованию объемного нанокристаллического материала, и с тех пор
считается пионером темы, к которой возник бурный интерес со статьями в
Nature и других престижных журналах. Целый ряд его экспериментов дал
потрясающий эффект, но образцы были получены столь крохотные, что
говорить о каком-то практическом использовании было невозможно. Поэтому
ставился вопрос: а есть ли другие пути создания таких наноматериалов? В
нашей ранней публикации, ставшей впоследствии высокоцитируемой, было
показано, что возможно получить нанокристаллический материал путем
особой деформации. Такие методы были известны, хотя практически не
использовались. Мы применили специальные режимы деформации и получили
материал с действительно новыми свойствами. Одно из них —
сверхпластичность, когда металл тянется, как резина, и его можно
формовать при нагреве, как пластмассу, а при комнатной температуре он
становится очень прочным. 

— Как отреагировали коллеги, специалисты в области материаловедения?

— Поначалу это совершенно никого не
заинтересовало. Немного позже, в середине 1990-х, мы опубликовали еще
пару статей в зарубежных журналах, и к нам стали обращаться, присылать
факсы с просьбой: а можно к вам приехать? В те годы границы уже
открывались, меня пригласили сделать доклад на конференции в Америке,
потом во Францию позвали на несколько месяцев поработать. 

— В те годы российские
ученые часто не возвращались из подобных командировок — оставались на
Западе и продолжали там делать науку высочайшего уровня.

— Тогда не понятно было, что это за
уровень, кроме того, наша тематика — междисциплинарная, я подобрал
группу разных специалистов, и трудно было где-то в другом месте это
повторить. Первое серьезное признание наши работы получили в 1997 году,
когда меня пригласили с ключевым докладом на профильную международную
конференцию в Праге. Вот после него народ действительно загорелся. Все
увидели, что есть потенциал для научного прорыва. Понравилась сама идея
получения образцов предложенными методами. Но самый бум начался, когда в
2000 году на основе наших первых работ мы опубликовали аналитический
обзор в журнале Progress in Materials Science. Потом провели в Москве
небольшую международную конференцию, на которую приехали около двух
десятков зарубежных ученых высокого ранга, — это были лидеры
направления, мас­титые профессора.

Сразу же в нескольких научных центрах в
России появился интерес к этому направлению. Начались совместные
проекты с Томском, Москвой, Санкт- Петербургом. 

— Ревность со стороны столичных институтов и ученых ощущали?

— Не только ревность, но и
враждебность. Недавно я баллотировался в члены-корреспонденты РАН, но
пошли выступления и статьи о том, что публикационная активность,
цитируемость — это дутые вещи и т.д.

— Ваши результаты подвергли сомнению? 

— И мои, и моего американского коллеги
Тэренса Лэнгдона — самого цитируемого в мире ученого в области
материаловедения. Говорили: а где его практические результаты? Обвиняли в
недобросовестном цитировании, когда ученые друг на друга ссылаются. Ну,
а как не ссылаться, если он — лидер направления, пишет обзоры, книги?!
Его ученики — профессора в ведущих научных центрах и университетах мира.
Естественно, они его цитируют как классика. Так и хочется ответить этим
критикам: а вы вырастите таких учеников, как у него, тогда и вас будут
цитировать!

— А вы своими учениками довольны?

— Вполне. Я вырастил более 50
кандидатов и 12 докторов наук — они работают в Уфе, Томске, Санкт-
Петербурге. Через научные исследования, организацию конференций,
написание аналитических обзоров эти ученые оказали большое влияние на
развитие нашего научного направления. Однажды я предложил коллегам:
давайте опишем 10 мировых рекордов в материаловедении. Этот обзор вызвал
особый интерес, потому что мы рассказали об уникальных научных
результатах. Например, описали алюминий, который прочнее стали. Собрали
другие яркие примеры удивительной пластичности, сверхпроводимости.
Большинство из этих образцов были созданы в лабораториях в виде
единичных экземпляров, но все равно демонстрировали научный потенциал
наноматериалов, которые обладали трудно предсказуемыми свойствами. Ведь,
используя методы ИПД, в наноструктурах можно добиться не только мелкого
размера зерна, но, например, влиять на так называемые фазовые
превращения, которые потом влияют на свойства материалов. Например, еще в
середине прошлого века в Троицке был изготовлен искусственный алмаз.
Помещая в камеру высокого давления черный графит, ученые меняли его
атомную структуру: в экстремальном состоянии она перестроилась и
превратилась в кристаллическую решетку алмаза, а сам материал стал
невероятно твердым. Наш способ интенсивной пластической деформации
основан на похожих принципах — мы применяем к металлам высокое давление в
комбинации с деформацией и получаем целый каскад новых свойств: 
сверхпрочность, пластичность, электропроводность.

— Можно ли вывести эти разработки в практическую плоскость? 

— К сожалению, широкого практического
применения все еще нет. Наши идеи могли бы быть востребованы в
металлургии. Но ведь там совсем другие масштабы — большие цеха, нужны
новые производственные линии, специальное оборудование. Прежде в стране
существовали отраслевые институты, которые разрабатывали промышленные
технологии, обеспечивая переход ноу-хау из лаборатории на производство.
Сейчас этих институтов нет, путь от лаборатории к заводскому цеху теперь
достаточно долгий, поэтому, несмотря на наши пионерские разработки в
области создания наноструктурных материалов, продемонстрировать наше
первенство в реальном производстве пока не удается.

— Но ведь практически в те
годы, когда возник интерес к вашим работам, была создана корпорация
РОСНАНО. Не­ужели такой крупной структуре не по силам все это наладить?

— Когда ее глава А.Чубайс приезжал в
Уфу, я ему рассказал, что можно добиться хорошего практического
результата, он заинтересовался, но потом оказалось, что нам самим надо
было искать софинансирование, индустриального партнера. От нас
потребовались организационные мероприятия, пришлось бы с головой
окунаться в производственный процесс, но таких лидеров у нас не было. В
металлургии для создания промышленного оборудования требуются огромные
усилия, все делается постепенно, по технологической цепочке — это совсем
другой мир, совершенно другие принципы создания оборудования. Не
нашлось таких людей, которые бы подхватили и потащили эту идею в
массовое производство.

— То есть она по-прежнему ждет своего часа?

— В Америке некоторые известные
компании начали эти идеи воплощать, в Китае очень заинтересовались и
постоянно приглашают, но, честно говоря, нам не очень понятно, как
развивать международное сотрудничество в области инноваций. 

В свое время мы предложили
использование наноматериалов для медицины, в области создания имплантов и
т.д. Известными медицинс кими компаниями мира были проведены испытания,
вроде все заинтересованы, но и здесь до сих пор не решено, кто же
нанометалл будет массово производить.

Тому же Анатолию Чубайсу мы
рассказывали, что возможен переворот в медицине. Импланты из
сверхпрочного материала могут быть более миниатюрными, у них есть целый
ряд преимуществ. Химики в Санкт-Петербургском государственном
университете разработали специальные покрытия, которые обеспечивают
быстрое приживление в организме. Вроде бы такая большая ниша
открылась…

— И опять никто и не подхватил идею?

— Попытки были, но для воплощения идей
нужен опыт предпринимательства. Это абсолютно другая деятельность, там
требуются другие качества, другие люди, которые разбираются в бизнесе.
Хотя я автор многих патентов, но их лицензирование, коммерциализация —
вещь специфическая. Сейчас появилась надежда, что, может быть, с помощью
“РУСАЛа” мы сумеем реализовать еще одно очень интересное решение, — это
проволоки для проводов нового поколения с лучшими электрическими и
характеристиками и прочностью, которые пока существуют в опытных
образцах. Их можно создавать из алюминия. Но наши опытные объемы — это
относительно небольшие кусочки, а производственникам нужны километры
проводов. С внедрением инноваций — вообще проблема. Одно дело, когда под
инновациями подразумевают какие-то небольшие усовершенствования, — это
сделать не сложно. Совсем другое — проекты, предполагающие
технологический скачок: их очень трудно вывести в практическую
плоскость. Кстати, я спрашивал японских коллег, которые изобрели новое
металлическое покрытие: когда оно будет использоваться в
автопроизводстве? Мне ответили, что для внедрения подобной инновации
обычно требуется в среднем 18 лет. 

— Вы — член Совета по науке при Минобрнауки. Там вы подобные вопросы обсуждаете?

— Совет по науке — это совещательный
орган, который представляет активно работающих в науке ученых. Недавно
мы горячо обсуждали готовящийся закон о науке, уже дали комментарии к
нему на 12 страницах. У нас, к сожалению, нет единого мнения по поводу
того, что такое передовая наука, какая наука нужна стране, кто такие
ведущие ученые, по каким параметрам их выбирать. Еще один острый вопрос:
кто принимает решения в области организации науки, кто ответственность
за них на себя берет? Исторически в СССР доминировала Академия наук, там
были выработаны свои правила, оценку науке давали экспертные советы.
Когда в 1990-х появились наукометрические показатели, их поначалу
восприняли в штыки. Да и сейчас отношение к ним, скорее, критическое.
Однако думать, что с помощью только экспертизы можно определить, где
главное, а где второстепенное в науке, — это уже в прошлом, и без
количественного анализа здесь не обойтись. 

Беседовала Светлана БЕЛЯЕВА