«МОНОГРАФИЯ Москва 2009 УДК ББК Н Авторский коллектив: С.Ю. Глазьев, В.Е.Дементьев, С.В. Елкин, А.В. Крянев, Н.С. Ростовский, Ю.П. Фирстов, В.В. Харитонов Нанотехнологии как ключевой фактор нового технологического уклада ...»

Нанотехнологии

как ключевой фактор

нового технологического уклада

в экономике

Под редакцией

академика РАН С.Ю. Глазьева и профессора В.В. Харитонова

МОНОГРАФИЯ

Москва 2009

УДК

ББК

Н

Авторский коллектив:

С.Ю. Глазьев, В.Е.Дементьев, С.В. Елкин, А.В. Крянев,

Н.С. Ростовский, Ю.П. Фирстов, В.В. Харитонов Нанотехнологии как ключевой фактор нового технологического уклада в экономике / Под ред. академика РАН С.Ю.Глазьева и профессора В.В.Харитонова. – М.: «Тровант». 2009. – 304 с. (+ цветная вклейка).

В книге анализируется процесс становления нового технологического уклада в мировом технико-экономическом развитии. Делается попытка обосновать целостное видение процесса современного развития глобальной и российской экономики в единстве технологического, макроэкономического и управленческого аспектов. На основе анализа динамики 12 индикаторов развития нанотехнологий и комплекса технологически сопряженных производств в различных странах показана ключевая роль нанотехнологии в этом процессе. Даются оценки уровня развития нового технологического уклада в российской экономике. Показано, что для вхождения России в число передовых стран в области нанотехнологий потребуется удвоение финансовых вложений и удвоение производства нанопродукции каждые 2 – 3 года. В книге использованы результаты, полученные авторами при работе в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007 – 2012 годы».

Рецензент доктор эконом.н., проф. А.И.Агеев, © Авторы, ISBN Редакторы Н.В. Егорова, Т.В. Волвенкова Оригинал-макет изготовлен С.В. Тялиной Подписано в печать 02.08.2009. Формат 60х84 1/ Печ.л. 19,0. Уч.-изд.л. 19,0. Тираж 200 экз. Заказ № Издательство «Тровант», г. Троицк Московской области

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1. Закономерности долгосрочного технико-экономического развития

1.1. Современная парадигма науки об экономическом развитии...... 1.2. Технологические уклады в экономическом развитии............... 1.3. Экономические механизмы развития и смены технологических укладов

Глава 2. Мировой экономический кризис как процесс замещения доминирующих технологических укладов

2.1. Признаки структурного кризиса

2.2. Проблемы формирования антикризисной политики................. Глава 3. Влияние нанотехнологий на становление нового технологического уклада в мировой экономике......... 3.1. Зарождение траектории развития нанотехнологий

3.2. Определения и классификаторы нанотехнологий

3.3. Распространение нанотехнологий в отраслях экономики......... 3.3.1. Наноэлектроника

3.3.2. Медицина и фармацевтика

3.3.3. Генно-модифицированные продукты

3.3.4. Конструкционные и функциональные материалы....... 3.3.5. Машиностроение

3.3.6. Энергетика

3.3.7. Военные применения и безопасность

Глава 4. Измерение распространения нанотехнологий в мировой экономике

4.1. О перечне показателей распространения нанотехнологий..... 4.2. Индикаторы уровня развития научных исследований............ 4.2.1. Количество публикаций по нанотехнологиям............... 4.2.2. Количество зарегистрированных патентов, используемых в нанотехнологиях

4.3. Индикаторы развития институционально-технологической инфраструктуры

4.3.1. Число действующих стандартов

4.3.2. Количество зарегистрированных компаний, производящих нанопродукты, и объемы их производства

4.4. Индикаторы распространения нанотехнологий в производственной сфере

4.4.1. Объемы инвестиций в развитие нанотехнологий.......... 4.4.2. Объемы производства метрологического оборудования

4.5. Индикаторы уровня экономической активности компаний, производящих и потребляющих нанопродукцию

4.5.1. Динамика стоимости акций компаний на фондовых рынках

4.5.2. Фондовые индексы нанотехнологий (индексы инновативности)

4.5.3. Частота обращений СМИ к тематике наноиндустрии.

Общественное внимание к нанотехнологиям................ Глава 5. Становление нового технологического уклада в российской экономике

5.1. Предпосылки модернизации российской экономики.............. 5.2. Борьба за глобальное лидерство в формировании нового технологического уклада

5.3. Меры по стимулированию распространения нанотехнологий в России

5.4. Теоретические основы стратегии опережающего развития в условиях смены технологических укладов

5.5. Возможности технологического развития в условиях кризиса мировой экономики

5.6. Приоритетные направления научно-технической политики

5.7. Институты развития нового технологического уклада........... 5.8. Макроэкономические условия опережающего развития российской экономики

5.9. Всемерное стимулирование становления нового технологического уклада как основное направление антикризисной политики

Список литературы

Приложения

Нанотехнологии, меры по преодолению мирового финансового кризиса, переход на инновационный путь развития – наиболее популярные сегодня темы экономических дискуссий. Пока они обсуждаются раздельно, палитра суждений о перспективах дальнейшего экономического развития не собирается в целостную картину.

Это порождает фрагментарность и бессистемность экономической политики, что обрекает ее на неэффективность решения проблем вывода экономики из кризиса и перевода ее на инновационный путь развития.

В настоящей книге делается попытка обосновать целостное видение процесса современного развития глобальной и российской экономики в единстве технологического, макроэкономического и управленческого аспектов. Исходя из современной теории долгосрочного технико-экономического развития как процесса последовательной смены технологических укладов, раскрываются глубинные причины переживаемого в настоящее время мирового финансового кризиса, связанные с замещением доминирующих технологических укладов. Доказывается, что его преодоление произойдет на новой длинной волне экономического роста, материальнотехническую основу которого составит очередной технологический уклад, ключевым фактором которого являются нанотехнологии. Их распространение революционизирует традиционные и порождает новые направления экономического роста, повышая экономическую эффективность производства и расширяя возможности потребления, создавая новые сферы экономической деятельности.

Становление и рост нового технологического уклада будет определять глобальное экономическое развитие в ближайшие два-три десятилетия. По мере завершения структурного кризиса, связанного с замещением предшествующего технологического уклада новым, мировая экономика войдет в очередную длинную волну экономической конъюнктуры на новом уровне эффективности экономики и с новой технологической структурой, пронизанной нанотехнологиями.

В настоящей книге анализируется роль нанотехнологий в формировании нового технологического уклада, исследуется процесс их распространений в мировой и российской экономике, обосновываются рекомендации по политике опережающего развития последней на основе своевременного становления ядра нового технологического уклада, составляющими которого являются: наноэлектроника, наноматериалы, нанооборудование и нанометрология, нанобиотехнологии, основанные на достижениях молекулярной биологии и генной инженерии, гелио- и ядерная энергетика.

В процессе распространения нанотехнологий ожидается, что рост ядерной энергетики и потребления природного газа будет дополнен расширением сферы использования водорода в качестве экологически чистого энергоносителя, существенно расширится применение возобновляемых источников энергии, прежде всего солнечной энергии. Произойдет еще большая интеллектуализация производства, переход к непрерывному инновационному процессу в большинстве отраслей и непрерывному образованию в большинстве профессий. Завершится переход от «общества потребления» к «интеллектуальному обществу», в котором важнейшее значение приобретут требования к качеству жизни и комфортности среды обитания. Производственная сфера перейдет к экологически чистым и безотходным технологиям. В структуре потребления доминирующее значение займут информационные, образовательные, медицинские услуги. Прогресс в технологиях переработки информации, системах телекоммуникаций, финансовых технологиях повлечет за собой дальнейшую глобализацию экономики, формирование единого мирового рынка товаров, капитала, труда, переход к «экономике знаний».

Ныне освоенный передовыми странами пятый технологический уклад основывается на применении достижений микроэлектроники в управлении физическими процессами на микронном уровне.

Шестой технологический уклад основывается на применении нанотехнологий, оперирующих на уровне одной миллиардной метра и способных менять молекулярную структуру вещества, придавая ему принципиально новые свойства, а также проникать в клеточную структуру живых организмов, видоизменяя их в нужную сторону. Наряду с качественно более высокой мощностью вычислительной техники нанотехнологии позволяют создавать новые структуры живой и неживой материи, выращивая их на основе алгоритмов самовоспроизводства. Прогнозы показывают, что к 2015 г. общая численность персонала различных отраслей нанотехнологической промышленности в мире может дойти до 2 млн человек, а суммарная стоимость товаров, производимых с использованием наноматериалов, составит, как минимум, несколько сотен миллиардов долларов и, возможно, приблизится к $ 1 трлн.

В настоящее время новый технологический уклад выходит из эмбриональной фазы развития. Его переход в фазу роста произойдет с завершением структурного кризиса мировой экономики и формированием адекватной ему структуры экономических оценок.

В этой фазе основополагающее значение для успешного долгосрочного развития экономики имеет опережающее освоение ключевых производств ядра нового технологического уклада, дальнейшее расширение которых позволит получать интеллектуальную ренту в глобальном масштабе. Совокупность работ по цепочке жизненного цикла продукции (от фундаментальных исследований до рынка) требует определенного времени. Рынок завоевывают те, кто умеет пройти этот путь быстрее и произвести продукт в большем объеме и лучшего качества. Скорость, объем и качество – важнейшие индикаторы рыночной экономики.

В управлении внедрением (продвижением) инновационных технологий в развитых странах применяется стратегия «Bringing product from laboratory to the market» (перенесение продукта из лаборатории на рынок), позволяющая до минимума сократить наиболее сложную и рискованную фазу жизненного цикла продукции – воплощение результатов НИОКР в производственном процессе.

Российская наука имеет достаточный для этого потенциал уже полученных знаний и весьма перспективные достижения, своевременное практическое освоение которых может обеспечить лидирующее положение российских предприятий на гребне очередной волны экономического роста. В частности, российским ученым принадлежит приоритет в открытии технологий клонирования организмов, стволовых клеток, оптикоэлектронных систем на основе полупроводниковых гетероструктур, производства и использования нанопорошков, в обосновании теоретической возможности нанотехнологий и др.

Вместе с тем, хотя заделы в области фундаментальных исследований и имеют большое значение для освоения ключевых направлений развития нанотехнологий, сами по себе они не гарантируют их успешного распространения. Для этого нужны институты поддержки инновационной, инвестиционной и деловой активности в соответствующих направлениях, достаточно развитый спрос и каналы реализации продукции, научно-технологическая среда взаимодополняющих друг друга технологически сопряженных производств, формирующая целостный контур расширенного воспроизводства нового технологического уклада.

В настоящей работе использован обширный набор статистических данных и аналитических обзоров, выполненных в России и за рубежом. Несмотря на отсутствие систематически публикуемой статистики в сфере использования нанотехнологий, фрагментарность и оценочный характер некоторых данных, мы старались получить целостную картину макропараметров продуктовых потоков в ходе становления наноиндустрии.

Данная работа показывает необходимость проведения систематических измерений показателей и скорости распространения нанотехнологий и нанопродуктов, контроля баланса структурных отношений в наноиндустрии, играющей роль ключевого фактора становления нового технологического уклада и роста мировой экономики.

В книге использованы результаты, полученные авторами при работе в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007–2012 годы». Работа выполнялась по инициативе и под руководством академика РАН С.Ю. Глазьева. Главы 1 и 2 написаны С.Ю.Глазьевым, материалы для глав 3 и 4 подготовлены преподавателями Экономико-аналитического института МИФИ С.В. Елкиным, А.В. Кряневым, Н.С. Ростовским, Ю.П. Фирстовым и отредактированы В.В. Харитоновым. Глава 5 написана С.Ю. Глазьевым и В.Е. Дементьевым – профессором Государственного университета управления. Авторы выражают глубокую признательность преподавателям и сотрудникам МИФИ А.А. Ежову, С.Г. Климанову, Л.Н. Коровкиной, В.Ф. Петрунину, В.И. Трояну, Т.В. Шляпошниковой, Д.К. Удумяну за высококвалифицированную помощь в подготовке и анализе материалов для глав 3 и 4.

Глава 1. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДОЛГОСРОЧНОГО

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ

1.1. Современная парадигма науки об экономическом развитии Основополагающими для теории экономического развития, раскрывающими характерные для него свойства неравновесности, неравномерности и цикличности являются научные школы, развивающие работы Н.Д. Кондратьева и Й. Шумпетера. В последнее десятилетие на их основе формируется новая парадигма экономической науки, представители которой объединились в международную исследовательскую сеть ГЛОБЭЛИКС [1.1]. В России интенсивные исследования в рамках данной научной парадигмы ведутся коллективами ученых в Государственном университете управления (ведущая научная школа «Теория эффективности социально-экономического развития в динамике взаимодействия технологических укладов и общественных институтов»), в СанктПетербургском государственном университете, в Саратовском технологическом университете, в Центральном экономико-математическом институте РАН, Институте экономики РАН, Национальном институте развития, Институте экономических стратегий, Академии государственной службы. Научная школа в сфере экономики наукоемких технологий формируется в МИФИ.

Отличительной особенностью данной научной парадигмы является эволюционный подход к исследованию процессов экономического развития в реальной системе опосредующих их технологических, производственных, финансовых, торговых, социальных взаимосвязей и взаимозависимостей, который предполагает проникновение в их внутреннюю логику, ритм и механизмы взаимодействия движущих факторов. В результате многочисленных исследований, проводившихся в рамках этой научной парадигмы, можно считать установленными следующие закономерности долгосрочного экономического развития:

- неравномерность, выражающаяся в чередовании длинных волн экономической конъюнктуры;

- обусловленность периодически возникающих структурных кризисов мировой экономики глубокими технологическими сдвигами, кардинально изменяющими ее структуру, состав и соотношение факторов экономического роста;

- неравновесность процессов технико-экономического развития, жизненный цикл каждого из которых имеет внутреннюю логику и объективные ограничения;

- нелинейность траекторий развития, распространения и замещения технологий;

- неопределенность и альтернативность технологических траекторий в начале жизненного цикла соответствующих направлений технико-экономического развития, с последующим снижением конкуренции и формированием глобальных монополий;

- наличие разрывов между фазами жизненного цикла эволюции технологий, возможности преодоления которых зависят от состояния институтов инновационной и инвестиционной системы.

Изучение этих и других закономерностей технико-экономического развития позволило разработать ряд практических приложений в части экономической политики, направленных на стимулирование инновационной активности на макро- и микроуровнях, управление нововведениями, проведение государственной структурной и научно-технической политики, создание соответствующих институтов обеспечения НТП. Многие из разработанных в рамках данной научной парадигмы рекомендаций успешно применяются в практике управления на уровне государства и фирм в ЕС, США, Японии, Китае, Бразилии, Корее, ЮАР и др. [1.1]. К сожалению, рекомендации, разработанные специально для России, не были востребованы органами федеральной власти, хотя успешно применяются в некоторых регионах страны (см. [1.2], как и материалы 5-й Международной конференции «GLOBELICS-RUSSIAсентября 2007 г., Саратов).

1.2. Технологические уклады в экономическом развитии В настоящей книге в качестве теоретической основы используется модель долгосрочного технико-экономического развития, представляющая этот процесс в виде последовательного замещения крупных комплексов технологически сопряженных производств – технологических укладов [1.3]. Такое структурирование процесса глобального технико-экономического развития было впервые предложено в [1.4] и показало свою результативность в ряде последующих работ по измерению технологических изменений современной экономики [1.3, 1.5, 1.6].

Исследования, выполненные в рамках данной научной школы [1.3, 1.7], показали, что в технологической структуре экономики можно выделить группы технологических совокупностей, связанные друг с другом однотипными технологическими цепями и образующие воспроизводящиеся целостности – технологические уклады. Каждый такой уклад представляет собой целостное и устойчивое образование, в рамках которого осуществляется замкнутый цикл, включающий добычу и получение первичных ресурсов, все стадии их переработки и выпуск набора конечных продуктов, удовлетворяющих соответствующему типу общественного потребления. Жизненный цикл технологического уклада охватывает около столетия, при этом период его доминирования в развитии экономики составляет от 40 до 60 лет (по мере ускорения НТП и сокращения длительности научно-производственных циклов этот период постепенно сокращается, табл. 1.1 и 1.2, рис. 1.1).

Комплекс базисных совокупностей технологически сопряженных производств образует ядро технологического уклада. Технологические нововведения, определяющие формирование ядра технологического уклада и революционизирующие технологическую структуру экономики, получили название «ключевой фактор».

Отрасли, интенсивно использующие ключевой фактор и играющие ведущую роль в распространении нового технологического уклада, являются его несущими отраслями.

К настоящему времени в мировом технико-экономическом развитии (начиная с промышленной революции в Англии) можно выделить жизненные циклы пяти последовательно сменявших друг друга технологических укладов, включая доминирующий в структуре современной экономики информационный технологический уклад (табл. 1.1).

Хронология и характеристики технологических укладов [1.3] Технологические Великобри- Великобрита- Германия, США, США, Западная США, ЕС, Япо- США, ЕС, Япония, Развитые страны Германские Италия, Ни- Италия, Дания, СССР, Новые НИС, Бразилия, НИС, СНГ, Бразигосударства, дерланды, Австро-Венгрия, индустриальные Россия лия, Китай Ядро технологи- Текстильная Паровой дви- Электротехниче- Автомобиле-, Электронная Наноэлектроника, ческого уклада пр-ть, тек- гатель, желез- ское, тяжелое тракторострое- про-ть, вычисли- молекулярная и машино- строительство, ние, производст- металлургия, волоконная тех- наноматериалы и строение, транспорт, во и прокат ста- производство ника, программ- наноструктурировыплавка машино-, па- ли, линии элек- товаров дли- ное обеспечение, ванные покрытия, чугуна, обра- роходострое- тропередач, не- тельного пользо- телекоммуника- оптические наноботка железа, ние, угольная, органическая вания, синтети- ции, робото- материалы, наностроительст- станкоинстру- химия ческие материа- строение, произ- гетерогенные сисво каналов, ментальная пр- лы, органическая водство и пере- темы, нанобиотехводяной дви- ть, черная химия, произ- работка газа, нологии, наносигатель металлургия водство и пере- информацион- стемная техника, Ключевой фак- Текстильные Паровой дви- Электродвига- Двигатель внут- Микроэлектрон- Нанотехнологии Формирующееся Паровые Сталь, элек- Автомобиле- Радары, строи- Нанотехнологии, Клеточные техноядро нового ук- двигатели, троэнергетика, строение, орга- тельство трубо- молекулярная логии, методы Преимущества Механизация Рост масшта- Повышение гиб- Массовое и се- Индивидуализа- Резкое снижение Институциональная структура технологических укладов [1.3] характеристики Режимы экономи- Разруше- Свобода тор- Расширение Развитие госуГосударст- Стратегичеческого регулиро- ние фео- говли, огра- институтов дарственных Международные Британское Политическое, Экономическое Полицен- Становление режимы экономи- доминиро- финансовое и Империализм и военное до- тричность институтов ческого регулиро- вание в торговое до- и колониза- минирование мировой эко- глобального вания междуна- минирование ция. Конец США и СССР номической регулирования Основные эконо- Конкурен- Концентрация Слияние Транснацио- Междуна- Стратегичемические инсти- ция от- производства фирм, концен- нальная корпо- родная инте- ские альянсы.

туты дельных в крупных трация произ- рация, олиго- грация мел- Интеграционпредпри- организациях. водства в кар- полии на миро- ких и сред- ные структуры объедине- обеспечи- лий и олиго- концентрация ных техноло- государственние в парт- вающих кон- полии. Кон- производства. гий, интегра- но-частное Организация ин- Организа- Формирова- Создание Специализиро- Горизонталь- Переход к неновационной ак- ция науч- ние научно- внутрифир- ванные и науч- ная интегра- прерывному националь- ститутов. Ус- исследова- ские отделы в ния произ- отнесение расных акаде- коренное раз- тельских, от- большинстве водства. Вы- ходов на НИмиях и на- витие профес- делов. Ис- фирм. Государ- числитель- ОКР на себеучных об- сионального пользование ственное суб- ные сети и стоимость проществах, образования и ученых и ин- сидирование совместные дукции. Комместных его интерна- женеров с военных науч- исследова- мерциализация научных и ционализация. университет- но- ния. Государ- науки и научинженер- Формирова- ским образо- исследователь- ственная ноных обще- ние нацио- ванием в про- ских и опытно- поддержка производстствах. Ин- нальных и изводстве. конструктор- новых техно- венная интедивиду- международ- Национальные ских работ. логий и уни- грация, КАЛСальное ин- ных систем институты и Вовлечение верситетско- технологии.

женерное и охраны ин- лаборатории. государства в промышлен- Компьютерное изобрета теллектуаль- Всеобщее на- сферу граждан- ное сотруд- моделирование тельское ной, собст- чальное обра- ских НИОКР. ничество жизненного водства Ключевыми факторами доминирующего сегодня технологического уклада являются микроэлектроника и программное обеспечение. В число технологических совокупностей, формирующих его ядро, входят электронные компоненты и устройства, электронновычислительная техника, радио- и телекоммуникационное оборудование, лазерное оборудование, услуги по обслуживанию вычислительной техники. Генерирование технологических нововведений, определяющих развитие этого технологического уклада, происходит внутри указанного комплекса отраслей и опосредовано сильными нелинейными обратными связями между ними.

В настоящее время, как следует из сложившегося ритма долгосрочного технико-экономического развития, этот технологический уклад близок к пределам своего роста – всплеск и падение цен на энергоносители, мировой финансовый кризис – верные признаки завершающей фазы жизненного цикла доминирующего технологического уклада и начала структурной перестройки экономики на основе следующего уклада. Сегодня формируется воспроизводственная система нового, шестого технологического уклада, становление и рост которого будет определять глобальное экономическое развитие в ближайшие два-три десятилетия.

Точкой отсчета становления шестого технологического уклада следует считать освоение нанотехнологий преобразования веществ и конструирования новых материальных объектов, а также клеточных технологий изменения живых организмов, включая методы генной инженерии. Вместе с электронной промышленностью, информационными технологиями, программным обеспечением этот ключевой фактор составляет ядро шестого технологического уклада.

Уже видны ключевые направления его развития: биотехнологии, основанные на достижениях молекулярной биологии и генной инженерии, нанотехнологии, системы искусственного интеллекта, глобальные информационные сети и интегрированные высокоскоростные транспортные системы. Дальнейшее развитие получат гибкая автоматизация производства, космические технологии, производство конструкционных материалов с заранее заданными свойствами, атомная промышленность, авиаперевозки. Рост атомной энергетики и потребления природного газа будет дополнен расширением сферы использования водорода в качестве экологически чистого энергоносителя, существенно расширится применение возобновляемых источников энергии. Произойдет еще большая интеллектуализация производства, переход к непрерывному инновационному процессу в большинстве отраслей и непрерывному образованию в большинстве профессий. Завершится переход от «общества потребления» к «интеллектуальному обществу», в котором важнейшее значение приобретут требования к качеству жизни и комфортности среды обитания. Производственная сфера перейдет к экологически чистым и безотходным технологиям. В структуре потребления доминирующее значение займут информационные, образовательные, медицинские услуги. Прогресс в технологиях переработки информации, системах телекоммуникаций, финансовых технологиях повлечет за собой дальнейшую глобализацию экономики, формирование единого мирового рынка товаров, капитала, труда.

Наряду с отраслями ядра нового технологического уклада быстро растущими сферами применения нанотехнологий станут его несущие отрасли. В их числе останутся несущие отрасли предшествующего пятого технологического уклада: электротехническая, авиационная, ракетно-космическая, атомная отрасли промышленности, приборостроение, станкостроение, образование, связь. Наряду с ними связанная с распространением нанотехнологий революция охватывает здравоохранение (эффективность которого многократно возрастает с применением клеточных технологий и методов диагностики генетически обусловленных болезней) и сельское хозяйство (благодаря применению достижений молекулярной биологии и генной инженерии), а также создание новых материалов с заранее заданными свойствами. Благодаря появлению наноматериалов, в число несущих отраслей нового технологического уклада также войдут: химико-металлургический комплекс, строительство, судо- и автомобилестроение.

Существенные изменения претерпит культура управления.

Дальнейшее развитие получат системы автоматизированного проектирования, которые вместе с технологиями маркетинга и технологического прогнозирования позволяют перейти к автоматизированному правлению всем жизненным циклом продукции, на основе так называемых CALS-технологий, которые становятся доминирующей культурой управления развитием производства [1.8].

CALS (Continuous Acquisition and Life-Cycle Support) – принятая в большинстве промышленно развитых стран технология (концепция, парадигма) использования единого информационного пространства (интегрированной информационной среды) на основе международных стандартов, для единообразного информационного взаимодействия всех участников жизненного цикла продукции:

разработчиков, заказчиков (включая государственных) и поставщиков продукции, эксплуатационного и ремонтного персонала.

В управлении внедрением самих нанотехнологий в развитых странах применяется стратегия: «Bringing product from laboratory to the market» (перенесение продукта из лаборатории на рынок), позволяющая до минимума сократить наиболее сложную и рискованную фазу жизненного цикла продукции – воплощение результатов НИОКР в производственном процессе.

Исходя из изложенного, структура нового (шестого) технологического уклада, определяющего среду распространения нанотехнологий, выглядит следующим образом (рис. 1.2):

Ключевой фактор: нанотехнологии, клеточные технологии и методы генной инженерии, опирающиеся на использование электронных растровых и атомно-силовых микроскопов, соответствующих метрологических систем.

Ядро: наноэлектроника, молекулярная и нанофотоника, наноматериалы и наноструктурированные покрытия, оптические наноматериалы, наногетерогенные системы, нанобиотехнологии, наносистемная техника, нанооборудование.

Несущие отрасли: электронная, ядерная и электротехническая промышленности, информационно-коммуникационный сектор, станко-, судо-, авто- и приборостроение, фармацевтическая промышленность, солнечная энергетика, ракетно-космическая промышленность, авиастроение, клеточная медицина, семеноводство, строительство, химико-металлургический комплекс.

Между доминирующим сегодня и зарождающимся новым технологическими укладами существует преемственность. Зрелый технологический уклад – источник первоначальных интеллектуальных, материальных и финансовых ресурсов (исходного капитала) для нового. В его рамках возникают и базовые технологии нового технологического уклада, и спрос на их продукцию. Первый контур накопления нового технологического уклада возникает как надстройка над технологическими цепочками предыдущего. По мере его становления происходит развитие новых, адекватных ему технологических совокупностей, генерирующих собственный спрос на новую продукцию, и формируется второй контур накопления – новый технологический уклад входит в режим расширенного воспроизводства на собственной технологической основе.

Формирование воспроизводственного контура нового технологического уклада – длительный процесс, имеющий два качественно разных этапа (рис. 1.3). Первый – появление его ключевого фактора и ядра в условиях доминирования предшествующего технологического уклада, который объективно ограничивает становление производств нового технологического уклада потребностями собственного расширенного воспроизводства. С исчерпанием экономических возможностей этого процесса наступает второй этап, начинающийся с замещения доминирующего технологического уклада новым и продолжающийся в виде новой длинной волны экономической конъюнктуры.

Этим определяется характерная для длинных волн динамика инвестиций в основные фонды. Экономический рост в рамках одной длинной волны осуществляется на базе последовательности двух качественно разнородных «ритмов Кузнеца»: 30 лет – на основе инвестиций в производство средств производства, следующие 30 лет – на основе инвестиций в производство предметов потребления [1.9, 1.10]. Политика опережающего развития заключается в сближении этих циклов, их максимально возможной синхронизации. При этом технологически отстающие страны получают преимущество – в формировании воспроизводственного контура нового технологического уклада они могут ориентироваться на уже накопленный инвестиционно-технологический опыт развитых стран, оптимизируя состав создаваемых технологических цепочек для обеспечения целостности и оптимального масштаба соответствующих технологических совокупностей.

1.3. Экономические механизмы развития и смены технологических укладов Замещение технологических укладов требует, как правило, соответствующих изменений в социальных и институциональных системах, которые не только снимают социальную напряженность, но и способствуют массовому внедрению технологий нового технологического уклада, соответствующему ему типу потребления и образа жизни. В фазе роста нового уклада большинство технологических цепей предшествующего перестраиваются в соответствии с его потребностями. По мере развития очередного технологического уклада создается новый вид инфраструктуры, преодолевающий ограничения предыдущего, а также осуществляется переход на новые виды энергоносителей, которые закладывают основу для становления следующего технологического уклада [1.11].

На разных этапах жизненного цикла технологического уклада меняется характер технико-экономического развития. В фазе формирования нового технологического уклада существует значительное число вариантов его базисных технологий. Конкуренция хозяйствующих субъектов, применивших альтернативные технологии, приводит к отбору нескольких наиболее эффективных вариантов. В условиях актуализации соответствующих общественных потребностей в фазе роста технологического уклада, развитие его базисных производств идет по пути наращивания выпуска небольшого числа универсальных моделей, сконцентрированного в немногих освоивших новую технологию организациях. С насыщением указанных общественных потребностей возникает необходимость в модификации продукции базисных производств, в соответствии с потребительскими предпочтениями, в снижении издержек производства и повышении качества продукции с целью расширения спроса. С расширением разнообразия производимой продукции и «разветвлением» воспроизводственного контура нового технологического уклада возрастает специализация производства. Снижающаяся относительная эффективность высококонцентрированного производства на поздней фазе роста технологического уклада толкает крупные хозяйственные организации на диверсификацию своей производственной программы. Завершение жизненного цикла технологического уклада сопровождается насыщением соответствующего типа потребления, перепроизводством составляющих его товаров и перенакоплением капитала в его технологических совокупностях.

Фаза роста нового технологического уклада сопровождается не только снижением издержек производства, которое происходит особенно быстро с формированием его воспроизводственного контура, но и изменением экономических оценок в соответствии с условиями его воспроизводства. Процесс замещения технологических укладов начинается с резкого роста цен на энергоносители и сырьевые материалы, обусловленного их избыточным потреблением в разросшихся технологических цепях перезревшего ТУ. Этот всплеск цен соответствует максимуму отклонения энергопотребления от векового тренда (рис. 1.4).

Скачок цен на энергоносители и сырье приводит к резкому падению прибыльности производства в технологических совокупностях доминирующего ТУ. Это служит сигналом к массовому внедрению новых, менее энерго- и материалоемких технологий. Одновременно происходит высвобождение капитала из достигших пределов роста производств перезревшего технологического уклада.

По мере его перетока в производства нового ТУ происходит рост последнего. Изменение cоотношения цен способствует повышению эффективности составляющих новый ТУ технологий, а с вытеснением предшествующего технологического уклада – эффективности всего общественного производства. В дальнейшем с насыщением соответствующих общественных потребностей, снижением потребительского спроса и цен на продукцию нового ТУ, а также с исчерпанием технических возможностей совершенствования и удешевления составляющих его производств рост эффективности общественного производства замедляется. В заключительной фазе жизненного цикла этого, ставшего доминирующим, технологического уклада, совпадающей с фазой зарождения следующего, происходит снижение темпов экономического роста, а также относительное, а возможно, и абсолютное снижение эффективности общественного производства.

Феномен постепенного снижения возможностей технологического совершенствования любой производственно-технической системы хорошо известен в теории и практике технологического прогнозирования и нашел отражение в различных законах убывающей эффективности (производительности) эволюционного совершенствования техники. В частности, он нашел отражение в так называемом «законе Гроша», согласно которому, если техническая система совершенствуется на базе неизменного научнотехнического принципа, то с достижением некоторого уровня ее развития стоимость новых ее моделей растет как квадрат ее эффективности. Вследствие сопряженности составляющих технологический уклад производств и их синхронного развития, падение эффективности их технических усовершенствований происходит более или менее одновременно, отражаясь в резком замедлении темпов технического развития экономики и снижении показателей, отражающих вклад НТП в прирост совокупного общественного продукта. В ходе жизненного цикла следующего технологического уклада колебания эффективности общественного производства, различных структурных соотношений и пропорций повторяются вновь [1.3].

В зависимости от фаз жизненного цикла доминирующего технологического уклада меняются движущие силы экономического роста. В период становления нового технологического уклада ведущую роль играют новаторы, первыми осваивающие его базовые нововведения. Благодаря их деятельности создаются предпосылки замещения прежнего технологического уклада новым, реализуемые после скачка цен на энергоносители и изменения соотношения прибыльности производства в пользу технологических совокупностей нового ТУ. В фазе роста ТУ траектория его формирования становятся вполне определенной, растет масштаб производства, происходит окостенение его технологической структуры. В этой фазе роль новаторов снижается, становится преобладающей рутинная активность предпринимателей-имитаторов. Длительность каждой из этих фаз составляет около двух десятилетий. Они характеризуются разными механизмами экономического роста, различающимися соотношением ролей финансового и промышленного капитала.

Как уже указывалось, жизненный цикл нового технологического уклада начинается еще во время доминирования предыдущего, укорененного в промышленной и институциональной структурах, во властных сферах и социальных организациях. В этот период можно говорить о сильной инерции промышленного капитала, вложенного в материальные и нематериальные активы, организацию, подготовку персонала, отношения с поставщиками, дистрибьюторами и клиентами. Лишь немногие из склонных к радикальным нововведениям предпринимателей располагают достаточными для этого собственными средствами.

Финансовый капитал мобильнее промышленного капитала. Находясь в ликвидной форме, он легко перетекает в новые сферы, включая инновационные проекты. Поэтому в фазе становления нового технологического уклада решающую роль при принятии решений об инвестициях в базовые нововведения, финансировании необходимых для этого НИОКР играют финансовые агенты (менеджеры венчурных фондов, управляющие банков и др.) [1.12].

Возможности массового внедрения новых технологий возникают с появлением избыточных капиталов на финансовом рынке. Это происходит по мере исчерпания возможностей роста предыдущего технологического уклада, когда наиболее дальновидные финансисты, сталкиваясь со снижением темпов роста и прибыльности, кредитуемых ими производств, начинают поиск принципиально новых возможностей для инвестиций. В такой ситуации можно говорить о лидерстве финансовых агентов в обеспечении технологического развития.

Для становления нового технологического уклада большую роль играют государственные инвестиции, средства образовательных центров и институты венчурного финансирования. В условиях формирования технологических траекторий нового ТУ, снимая значительную часть риска, государство дает возможность новаторам реализовать свои научно-технические проекты в ситуации высокой конкуренции альтернативных технических решений при недостатке спроса на их результаты. От финансовых агентов требуется умение оценить перспективы коммерциализации новых знаний, а порой и инициировать этот процесс. Когда, по мере формирования траектории роста нового технологического уклада, эти перспективы становятся общим достоянием, такое умение оказывается не столь актуальным. В фазе роста технологического уклада на первый план выходят навыки быстрого тиражирования технологии, форсированного наращивания выпуска продукции, которые фактически могут быть имитацией уже представленных на рынке вариантов. Как следствие, роль лидеров технологического развития переходит в этой фазе к агентам производства, к промышленному капиталу.

Сокращение вложений в производства достигшего пределов роста доминирующего технологического уклада создает значительный избыточный капитал, ищущий сферу применения. В этой фазе ценные бумаги формирующих траекторию роста нового технологического уклада фирм-новаторов начинают пользоваться спросом со стороны многих инвесторов. Весьма привлекательным выглядит финансирование и фирм-имитаторов базовых нововведений. При этом сохраняется высокая рискованность инвестиций в производства еще не сформировавшегося нового технологического уклада, технологические траектории его роста остаются неопределенными, продолжается острая конкуренция различных научнотехнических идей. Это создает благоприятные условия для финансовых спекуляций с целью присвоения средств доверчивых инвесторов под видом инновационных проектов. Более консервативные финансисты способны втянуться в соперничество за приобретение ценных бумаг старых фирм, вставших на путь модернизации.

Расслоение фирм по уровню инвестиционной привлекательности способствует выделению группы эмитентов, демонстрирующих устойчивую тенденцию роста курсовой стоимости своих ценных бумаг. Возможность заработать на этом росте все больше повышает спрос на такие ценные бумаги. Поиски альтернативных способов вложения капитала разогревают рынок еще одного спекулятивного актива – рынок недвижимости. Активный спрос со стороны инвесторов приводит к вызреванию финансового пузыря на фондовом рынке и рынке недвижимости в конце жизненного цикла доминирующего технологического уклада. По выражению К. Перес, финансовый пузырь – это безжалостный способ сконцентрировать доступные инвестиции в новых технологиях [1.13]. Его ликвидация посредством финансового кризиса влечет обесценение значительной части капитала и начало длинноволновой депрессии [1.14]. И хотя финансовый кризис ухудшает инвестиционный климат и способен спровоцировать паузу в процессе базовых нововведений [1.15], крах финансового пузыря способствует переориентации инвестиций на реальные активы. Как следствие, начинается выход из депрессии, обеспечиваемый, прежде всего, ростом новых отраслей.

Некоторое оживление затрагивает и старые отрасли. При этом происходит их модернизация на основе нового технологического уклада, ключевой фактор которого проникает во все сферы экономики, открывая новые возможности повышения эффективности производства и качества продукции. По мере подъема длинной волны экономической конъюнктуры растет спрос на энергоносители и сырьевые товары, следствием чего становится некоторое повышение цен.

В настоящее время новый технологический уклад выходит из эмбриональной фазы развития, разворачивается процесс замещения им предыдущего ТУ, достигшего пределов своего роста. Этот процесс проявляется как финансовый и структурный кризис экономики ведущих стран мира, сопровождающийся взлетом и последующим падением цен на энергоносители и другие сырьевые материалы. Для преодоления этих кризисов недостаточно мер по спасению банковской системы или реанимации финансового рынка. Они должны быть дополнены программами стимулирования роста нового технологического уклада, подъем которого только и может создать новую длинную волну экономического роста.

Глава 2. МИРОВОЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ КРИЗИС

КАК ПРОЦЕСС ЗАМЕЩЕНИЯ ДОМИНИРУЮЩИХ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УКЛАДОВ

2.1. Признаки структурного кризиса Выше были представлены результаты теоретических исследований взаимозависимости процесса замещения технологических укладов, колебаний экономических оценок, включая цены на энергоносители и сырьевые товары, финансовых кризисов и экономических рецессий.

Разворачивающийся сегодня в мировой экономике кризис представляет собой проявление этих закономерностей. Хотя они несколько затушеваны наслоением таких специфических процессов, как финансовые пирамиды долговых обязательств эмитента мировой валюты и финансовых деривативов, разновидностью которых стали нефтяные контракты. Тем не менее, наблюдаемая картина глобального кризиса вписывается в общую картину смены длинных волн экономической конъюнктуры и замещения составляющих их основу технологических укладов.

Резкий рост и последующее еще более резкое падение цен на энергоносители является характерным признаком структурного кризиса, опосредующего замещение технологических укладов. Как видно из рис. 1.3, этот процесс периодически повторяется уже пятый раз в истории современного экономического роста.

Всплеск цен на доминирующие энергоносители составляет важнейший элемент механизма замещения технологических укладов. Он приводит к резкому удорожанию издержек производства и потребления сложившихся производств и, соответственно, падению спроса на их продукцию. Происходящее при этом падение рентабельности производственной сферы влечет снижение инвестиций в развитие производства и концентрацию капитала в финансовом секторе. Это, как было показано выше, влечет появление и последующий крах финансовых пузырей. Финансовый кризис, сопровождающийся обесценением капитала, заставляет его искать новые сферы приложения, центром притяжения которого становятся нововведения нового технологического уклада. «Шторм нововведений» прокладывает дорогу его формированию – подъем инновационной активности вовлекает свободный капитал в новую длинную волну экономического роста на основе расширения соответствующего технологического уклада.

Не трудно заметить, что происходившее в текущее десятилетие резкое повышение цен на нефть с одновременным нарастанием финансовых спекуляций и появлением финансовых пузырей при стагнации производственной сферы в ведущих странах мира представляет собой типичную картину вызревания структурного кризиса в заключительной фазе жизненного цикла достигшего фазы зрелости доминирующего технологического уклада. Происходивший в течение семи лет быстрый рост цен на нефть, газ и электроэнергию повлек изменение структуры цен, нарушившее сложившиеся воспроизводственные процессы и стереотипы потребления. При этом в полном соответствии с теорией ведущую роль в формировании траектории дальнейшего экономического развития начал играть финансовый капитал. И наоборот, промышленный капитал, сконцентрированный в традиционных отраслях, обесценивался и терял способность к воспроизводству.

Не случайно за последние два десятилетия гипертрофированный рост финансовых спекуляций создал ощущение доминирования финансового капитала над промышленным. Это является проявлением высвобождения капитала из технологических совокупностей устаревающего технологического уклада, дальнейшее расширение которых более не поддерживается рынком. Информационная революция в финансовой сфере и устранение ряда правовых ограничений на проведение спекулятивных операций стимулировали этот процесс путем создания возможностей бесконечного наращивания спекулятивных операций в форме виртуальных сделок по поводу будущих обязательств и прав (рис. 2.1), начиная с нефтяных контрактов. Последнее сыграло решающую роль как в формировании невиданных по своим масштабам финансовых пузырей, так и в синхронизации их роста с повышением цен на нефть. Эта синхронизация проявилась и в последующем одновременном крахе глобального финансового пузыря и падении цен на нефть, которые создали резонанс, вызвавший мировой финансовый кризис.

Одновременное саморазрушение финансовой пирамиды обязательств эмитента мировой валюты, крах глобального финансового пузыря и связанный с ним финансово-банковский кризис создают опасный резонанс, чреватый распадом мировой валютно-финансовой системы. Ш.Перес видит в этом продолжение этапа спекулятивного бума, сопровождавшегося крахом мировой системы социализма, финансовым кризисом в Юго-Восточной Азии в конце 1990-х годов и крахом финансового рынка акций высокотехнологических компаний в начале столетия [2.1]. С завершением этого этапа она связывает переход к фазе роста пятой длинной волны.

В действительности, однако, составляющие переживаемого сегодня кризиса имеют разную природу. Их синхронизация определяется сильной взаимозависимостью различных сегментов финансового рынка, при которой обвал, происходящий вследствие саморазрушения финансовой пирамиды долговых обязательств США, провоцирует крах финансового пузыря деривативов и обесценение значительной части банковского капитала. Крах мировой социалистической системы хоть и расширил возможности финансовых спекуляций за счет вывоза капитала из постсоциалистических стран и эксплуатации их ресурсной базы и, таким образом, продлил разгон глобальной спекулятивной волны, но произошел по внутренним причинам, одной из которых стала технологическая многоукладность советской экономики и связанные с ней диспропорции [1.3].

Синхронизация структурного кризиса (вызванного исчерпанием возможностей роста доминировавшего в последней четверти прошлого века пятого технологического уклада), финансового (вызванного крахом глобального финансового пузыря деривативов) и долгового (вызванного саморазрушением финансовой пирамиды долговых обязательств США) кризисов создает мощный резонанс разрушительных процессов, беспрецедентный в современной истории.

На фоне колоссального размаха наблюдаемых сегодня финансовых флуктуаций предыдущие финансовые пузыри кажутся малозаметными. Может быть, по этой причине Ш. Перес пропустила в своих наблюдениях крах финансового пузыря в конце 60-х годов прошлого столетия, продлив начальную фазу пятой длинной волны до начала нынешнего века. Более точные исследования, выполненные П.Ф. Андруковичем по сглаженной модели динамики индекса финансового рынка США [2.2], позволяют идентифицировать подъем финансового рынка в конце 60-х годов и последовавший десятилетний спад как признаки структурного кризиса, обусловленного замещением четвертого технологического уклада пятым. Соответственно, переживаемый сегодня финансовый кризис и происходящий с конца 90-х годов спад финансового рынка отражает замещение пятого технологического уклада шестым, о чем свидетельствует многолетняя динамика индекса Доу-Джонса (рис. 2.2).

Эта модель, как отмечает П.Ф.Андрукович, хорошо интерпретирующаяся с точки зрения широко известной теории «длинных волн», или «технологических волн», или «технологических укладов», содержит нелинейный тренд экспоненциального типа, отклонения от которого, имеющие явно выраженный волнообразный характер, описываются периодической функцией (синусом) с постоянным периодом и монотонно растущей амплитудой. При этом длина уже прошедшей с конца 1998 г. и до конца 2002 г. фазы спада практически та же, что и в период спада IV технологического уклада в период 1967 – 1977 гг.

Оценка параметров соответствующей периодической функции дает период, равный 4,5 годам, и амплитуду примерно в 230 пунктов. Динамика индекса Доу-Джонса за период после 2003 г. показала, что, несмотря на изменение общего уровня его значений, снижение в последующие годы продолжится с возможными колебаниями вокруг основного тренда с периодом примерно в 8 лет [2.2].

Этот анализ подтверждает глубинную связь переживаемого в настоящее время финансового кризиса с процессом замещения пятого технологического уклада шестым. Из этого следует, что при всей сложности нынешнего глобального кризиса, который некоторые ученые и политики уже назвали системным, выход из него предполагает становление нового технологического уклада. Его расширение создаст материальную основу для новой длинной волны экономического роста и обеспечит технологическое обновление оставшегося после обесценения производственного капитала, вдохнет новую жизнь в останавливающиеся производства за счет их модернизации и расширения возможностей развития.

2.2. Проблемы формирования антикризисной политики Происходящий обвал мирового финансового рынка не является неожиданностью для специалистов. О неизбежном крахе глобальной финансовой пирамиды, построенной на безудержной эмиссии долговых обязательств США, много и давно писали известные экономисты и политики (в том числе Ларуш в Германии, Тененбаум в США, Ш. Перес в Латинской Америке, М. Ершов, А. Кобяков, М. Хазин и авторы настоящей монографии в России) [2.3].

К сожалению, эти прогнозы, обоснованные еще десятилетие назад, не были услышаны денежными властями России и других стран. И сегодня, судя по результатам двух встреч «двадцатки», усилия денежных властей ведущих стран мира не выходят за пределы совершенствования сложившейся валютно-финансовой системы и не затрагивают причин мирового кризиса. Более того, основная часть антикризисных мер направляется на поддержание сложившихся процессов воспроизводства финансовых флуктуаций и подчас напоминает тушение пожара керосином. По сути, значительная часть антикризисных мер лоббируется заинтересованными коммерческими структурами в своих частных интересах, реализуемых за счет всего общества.

Наиболее ярко лоббистский характер антикризисных мер проявляется в финансовой сфере. Сама трактовка охватившего развитые страны кризиса как финансового предопределила основное направление антикризисных мер, которые на первых порах почти целиком сводились к денежной эмиссии для поддержки несостоятельных финансовых структур. Поскольку эта поддержка не была обусловлена целевым использованием выделяемых средств, по сути, она означала монетизацию их обязательств. А так как эти обязательства возникли, главным образом, в сфере финансовых спекуляций, конечный эффект таких антикризисных мер свелся к дальнейшей денежной накачке финансовых пузырей. С учетом размера «плохих активов» и безнадежных долгов финансовых структур, на порядок превышающих объем денежной массы в мировой экономике, такая политика бесперспективна и влечет лишь нарастание диспропорций, чреватых хаотическим распадом глобальной валютно-финансовой системы.

Хотя в последующем антикризисные меры ведущих стран были дополнены мерами по стимулированию инновационной и инвестиционной активности, направленными на модернизацию экономики на основе новых технологий, их общий размер остается недостаточным по сравнению с потребностями структурной перестройки экономики на основе нового технологического уклада. Он ограничен возможностями государственных бюджетов, которые сводятся с гигантским дефицитом и утяжелены приоритетностью социальных расходов.

Масштаб диспропорций, накопившихся в глобальной финансовой системе, исключает возможность ее совершенствования без устранения глубинных причин кризиса. В частности, без списания обязательств по виртуальным сделкам с деривативами, устранения дефицита государственного бюджета и платежного баланса США и структурной перестройки экономики на основе нового технологического уклада. Поскольку эти меры пока не планируются, то очевидными следствиями кризиса будут:

• хаотическое обесценение значительной части финансового капитала;

• неконтролируемая девальвация доллара и утрата им положения единственной мировой резервной валюты;

• региональная фрагментация мировой валютно-финансовой системы.

Как было показано выше, становление траектории жизненного цикла нового технологического уклада происходит в недрах предыдущего. Базовые открытия и изобретения шестого технологического уклада совершаются в результате качественного совершенствования ключевого фактора и связанного с ним ядра пятого технологического уклада, охватывающего микроэлектронную промышленность, программное обеспечение, информационно-коммуникационные технологии, приборостроение, радиотехническую промышленность, промышленность средств связи, лазерную технику, энергетику.

Как следует из сложившегося ритма долгосрочного техникоэкономического развития, предел устойчивого роста доминирующего сегодня пятого (современного) технологического уклада уже достигнут. Это подтверждается глубиной падения промышленного производства, которое составило в развитых странах от 10 до 25 % (табл. 2.1).

Это падение не остановило ни многократное снижение цен на энергоносители и сырьевые материалы, ни снижение процентных ставок до отрицательного уровня в реальном выражении. Восстановление экономики на прежней технологической основе бесперспективно и невозможно, так как наталкивается на перенасыщенность сложившихся рынков, ограничения спроса со стороны сложившегося типа потребления.

Экономический подъем возможен только на новой технологической основе с новыми производственными возможностями и качественно новыми потребительскими предпочтениями. Уже видны общие контуры нового, шестого технологического уклада, становление которого происходит в настоящее время.

Между пятым и шестым технологическими укладами существует преемственность. Граница между ними лежит в глубине проникновения технологии в структуры материи и масштабах обработки информации. Пятый технологический уклад основывается на применении достижений микроэлектроники в управлении физическими процессами на микронном уровне. Шестой технологический уклад основывается на применении нанотехнологий, оперирующих на уровне одной миллиардной метра. На наноуровне появляется возможность менять молекулярную структуру вещества, придавать ему целевым образом принципиально новые свойства, проникать в клеточную структуру живых организмов, видоизменяя их.

Основные показатели мировой экономики за 2007-2009 годы [2.4] В настоящее время, когда шестой технологический уклад выходит из эмбриональной фазы развития. Его расширение сдерживается как незначительным масштабом и неотработанностью соответствующих технологий, так и неготовностью социально-экономической среды к их широкому применению. Хотя расходы на освоение новейших технологий и масштаб их применения растут по экспоненте, а объемы производства в ядре шестого технологического уклада, несмотря на кризис, увеличиваются с темпом около 35% в год, вес его в структуре современной экономики остается незначительным. Качественный скачок произойдет после завершения структурной перестройки ведущих экономик мира и перехода нового технологического уклада к фазе роста, ожидаемых в середине следующего десятилетия. Так, по имеющимся прогнозам научного фонда США, годовой оборот рынка нанотехнологий, как ключевого фактора нового технологического уклада, к 2015 г. достигнет 1 – 1.5 трлн долл., а в мире – до 4,5 трлн долл. [2.5 – 2.6].

Наряду с отраслями ядра нового технологического уклада подъем охватит его несущие отрасли. В их числе останутся несущие отрасли предшествующего пятого технологического уклада: электротехническая, авиационная, ракетно-космическая, атомная отрасли промышленности, приборостроение, станкостроение, образование, связь. Связанная с распространением нового технологического уклада революция охватывает здравоохранение (эффективность которого многократно возрастает с применением клеточных технологий и методов диагностики генетически обусловленных болезней) и сельское хозяйство (благодаря применению достижений молекулярной биологии и генной инженерии), а также создание новых материалов с заранее заданными свойствами. Благодаря появлению наноматериалов, в число несущих отраслей нового технологического уклада также войдут: химико-металлургический комплекс, строительство, судо- и автомобилестроение.

Исходя из прошлых периодов замещения доминирующих технологических укладов, можно предположить, что этот процесс займет еще 5 – 8 лет. Он был «запущен» резким повышением цен на энергоносители и к настоящему времени уже вошел в устойчивый режим быстрого роста применения новых технологий за счет привлечения избыточного капитала на фоне резкого падения спроса на продукцию традиционных производств. В течение этого периода рост экономической активности на основе нового технологического уклада не будет компенсировать спад производства в технологических цепочках устаревшего технологического уклада – в экономике ведущих стран следует ожидать переход рецессии в депрессию, а в развивающихся странах – снижения темпов экономического роста.

В фазе структурного кризиса, обусловленного замещением технологических укладов, ключевое значение для успешного долгосрочного развития экономики имеет опережающее освоение ключевых производств ядра нового технологического уклада, дальнейшее расширение которых позволит получать интеллектуальную ренту в глобальном масштабе. Вместе с тем незавершенность его воспроизводственных контуров и высокая неопределенность будущей технологической траектории обуславливают высокие инвестиционные риски и трудности долгосрочного прогнозирования. Для их преодоления важно правильно определить структуру нового технологического уклада, развитие которого будет определять рост глобальной и национальной экономики на перспективу до середины столетия. Ключевую роль в этом процессе по мнению многих специалистов играют нанотехнологии.

Глава 3. ВЛИЯНИЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ

НА СТАНОВЛЕНИЕ НОВОГО

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УКЛАДА

В МИРОВОЙ ЭКОНОМИКЕ

3.1. Зарождение траектории развития нанотехнологий Научные исследования и технологические разработки, которые сейчас относят к области нанонауки и нанотехнологий, известны по крайней мере с середины XX века. Некоторые исследователи относят к нанотехнологиям и гораздо более ранние технологические практики, которым несколько сотен и даже тысяч лет [3.1 – 3.15]. Академик Ю.Д. Третьяков заметил: «По сути дела химики занимались нанотехнологиями на протяжении двух с половиной столетий. Современная нанотехнология отличается тем, что она соединила талант химика-синтетика с мастерством инженера, и именно этот союз позволил создавать самые замысловатые структуры». Термин «нанотехнологии» ввел в научный оборот Норио Тонигучи (Norio Taniguchi) в 1974 г. [3.16]. Использовалось написание термина в два слова через черточку – Nano-Technology.

В мировой литературе четко отличают нанонауку (nanoscience) от нанотехнологий (nanotechnology). Для нанонауки используется также термин – nanoscale science (наноразмерная наука) [www.rusnano.com].

Приставка «нано» (от греческого «нано» – карлик) обозначает миллиардную часть = 10–9, т.е. один нанометр равен одной миллиардной части метра. На отрезке длиной в один нанометр можно расположить восемь атомов кислорода. Невооруженным глазом человек способен увидеть предмет диаметром примерно 10 тысяч нанометров (10 микрометров = 0,01 мм). Шкалу размеров иллюстрирует рис. 3.1.

Интерес к наноразмерной области связан как с принципиально новыми фундаментальными научными проблемами и физическими явлениями, так и с перспективами создания на основе уже открытых явлений совершенно новых квантовых устройств и систем с широкими функциональными возможностями для опто- и наноэлектроники, измерительной техники, информационных технологий нового поколения, средств связи и пр. [3.1 – 3.16]. Результатом исследований наноразмерных систем стало открытие принципиально новых, а теперь уже широко известных явлений, таких как целочисленный и дробный квантовый эффект Холла в двумерном электронном газе, вигнеровская кристаллизация квазидвумерных электронов и дырок, обнаружение новых композитных квазичастиц и электронных возбуждений с дробными зарядами, высокочастотных блоховских осцилляций, а также многое другое. Современные полупроводниковые лазеры на гетеропереходах также основаны на использовании наноразмерных систем (структуры с квантовыми ямами, самоорганизованными квантовыми точками и квантовыми нитями). Наиболее выдающиеся достижения в этой области отмечены тремя Нобелевскими премиями по физике (1985 г. – за открытие квантового эффекта Холла; 1998 г. – за открытие дробного квантового эффекта Холла; 2000 г. – за труды, заложившие основы современных информационных технологий).

В России термин «нанотехнологии» входит в практику федеральных нормативных документов с марта 2002 г. (перечень отечественных нормативных документов приведен в [3.17 – 3.37]). В России и в СМИ, и в практике российского законодательства, и в нормативных документах, и в научных статьях и докладах термин «нанотехнологии» часто объединяет «нанонауку», «нанотехнологии», а иногда даже «наноиндустрию» (направления бизнеса и производства, где используются нанотехнологии). Поэтому не всегда понятно из контекста документов, на что конкретно выделяются средства и что регламентируют документы – науку, технологии или коммерческую деятельность [www.rusnano.com].

Принципиальная особенность современного этапа развития технологий (называемого некоторыми экспертами, «нанотехнологической революцией») состоит в том, что происходит смена парадигмы развития технологической науки. Раньше развитие технологий шло «сверху вниз» – в сторону миниатюризации создаваемых предметов. Нанотехнологии, наоборот, оперируют с уровня атомов, складывая из них, как из кубиков, нужные материалы и системы с заданными свойствами (как здание собирается из кирпичей).

М.В. Ковальчук определяет нанотехнологии как «атомно-молекулярное конструирование». При переходе к нанотехнологиям по методу «снизу вверх» на принципах «самосборки» возможно существенное удешевление продуктов (рис. 3.2) и соответствующее ускорение развития экономики. Ожидается, что нанотехнологии произведут такую же революцию в манипулировании материей, какую произвели компьютеры в манипулировании информацией.

На Западе отцом нанотехнологий считают американского физика Ричарда Фейнмана, высказавшего в 1959 г. мысль, что «принципы физики… не говорят о невозможности манипулирования веществом на уровне атомов». Конечно, подобные идеи существовали и ранее, но среди ученых такого уровня (в 1965 г. Р.Фейнману присуждена Нобелевская премия) он был первым, кто указал на это.

Лекция, в которой прозвучала приведенная цитата, посвящалась миру тонких материй и называлась «Там внизу много места»

(There’s plenty of room at the bottom). В ней говорилось о таких во многом и сегодня фантастичных применениях нанотехнологий, как изготовление веществ физиком по заказу химика с помощью перемещения отдельных атомов на «нужные» позиции. (Изложенные Р. Фейнманом в лекции идеи о способах создания и применения «атомных манипуляторов» совпадают практически текстуально с фантастическим рассказом советского писателя Бориса Житкова «Микроруки», опубликованным в 1931 г.

[http://ru.wikipedia.org/wiki].) Однако уровень развития науки и техники 50-х гг. не позволял обсуждать всерьез возможное целенаправленное влияние на отдельные атомы.

Важно отметить, что российский физик-теоретик Георгий Антонович Гамов, работая в Гёттингенском университете, впервые получил в 1928 г. решение уравнений Шредингера, описывающее возможность преодоления частицей энергетического барьера в случае, когда энергия частицы меньше высоты барьера. Открытое явление, называемое туннелированием (туннельным эффектом), позволило объяснить многие процессы в атомной и ядерной физике, составляющих основу ряда современных технологий, в том числе нанотехнологий. Развитие электроники привело к использованию процессов туннелирования почти 30 лет спустя, в середине 1950-х годов, когда появились туннельные диоды, открытые японским ученым Л. Есаки, ставшим нобелевским лауреатом.

Перелом наступил после изобретения в 1981 г. сканирующего туннельного микроскопа (СТМ), позволяющего строить трехмерную картину расположения атомов на поверхностях проводящих материалов. Его создали в Цюрихском исследовательском центре IBM физики Герд Бинниг и Генрих Рорер (Нобелевские лауреаты 1986 г. вместе с Эрнстом Русской – создателем электронного микроскопа) [3.38]. В 1986 г. Герд Бинниг разработал сканирующий атомно-силовой зондовый микроскоп, позволивший наконец визуализировать атомы любых материалов (не только проводящих), а также манипулировать ими. При помощи туннельного микроскопа стало возможным “подцепить” атом и поместить его в нужное место, т.е. манипулировать атомами и непосредственно собирать из них новое вещество (рис. 3.3).

Определяющую роль в развитии и становлении нанотехнологии сыграло также открытие в 1985 – 1991 гг. новой формы существования углерода в природе – фуллеренов и углеродных нанотрубок (рис. 3.2, 3.3). В 1985 г. трое американских химиков профессор Райсского университета Ричард Смэлли, а также Роберт Карл и Хэрольд Крото (Нобелевские лауреаты 1996 г.) открыли фуллерены – молекулы, состоящие из 60 атомов углерода, расположенных в форме сферы. Эти ученые также впервые сумели измерить объект размером порядка 1 нм. В 1991 г. японский профессор Сумио Лиджима, работавший в компании NEC, использовал фуллерены для создания углеродных трубок (или нанотрубок) диаметром 0,8 нм.

На их основе в наше время выпускаются материалы в сто раз прочнее стали.

Популярность нанотехнологиям придал американский ученый Эрик Дрекслер, работавший в лаборатории искусственного интеллекта Массачусетсского технологического института и написавший в 1986 г. книгу «Машины созидания» («Engines of Creation»), в которой выдвинул концепцию универсальных молекулярных роботов, работающих по заданной программе и собирающих что угодно (в том числе и себе подобных) из подручных молекул. Он довольно точно предсказал немало последовавших достижений нанотехнологий, и начиная с 1989 г. его прогнозы сбываются. В 1997 г. Эрик Дрекслер объявил, что к 2020 г. станет возможной промышленная сборка наноустройств из отдельных атомов [3.38].

В 1998 г. Сиз Деккер, голландский профессор Технического университета г. Делфтса, создал транзистор на основе нанотрубок, используя их в качестве молекул. Для этого ему пришлось первым в мире измерить электрическую проводимость такой молекулы. А в 2002 г. он соединил углеродную трубку с ДНК, получив единый наномеханизм.

К сожалению, на Западе недостаточно известны многие фундаментальные исследования, без которых было бы немыслимо развитие современных нанотехнологий, и которые проводились на протяжении десятилетий в России (СССР) научными школами академиков В.А. Каргина, П.А. Ребиндера, Б.В. Дерягина и Нобелевского лауреата Ж.И. Алферова [3.39 – 3.44]. Важно отметить пионерские работы В.Б. Алесковского по развитию методов «химической сборки», т.е. послойного (layer-by-layer) синтеза, заложившие начало успешно функционирующей и сейчас Санкт-Петербургской научной школы (С.И. Кольцов, А.А. Малыгин, И.В. Мурин, В.М. Смирнов, В.П. Толстой) [3.39]. Несомненным для своего времени достижением является создание и практическое внедрение в атомную энергетику оригинальных технологий получения ультрадисперсных (нано-) порошков, выполненное группой советских ученых под руководством И.Д. Морохова [3.41]. Примерно к тому же времени относятся фундаментальные исследования научной школы академика И.В. Тананаева, впервые предложившего дополнить классические диаграммы «состав-структура-свойство» координатой дисперсности [3.42], а также оригинальные исследования академиков И.И. Моисеева и М.Н. Варгафтика по созданию так называемых «гигантских кластеров» палладия, ядро которых насчитывает около 600 атомов металла.

Выше мы отмечали фундаментальное открытие Г. Гамовым «туннельного эффекта» в 1928 г. В конце 50-х годов прошлого века вскоре после открытия туннельных диодов Юрий Сергеевич Тиходеев, руководитель сектора физико-теоретических исследований в московском НИИ «Пульсар», предложил первые варианты приборов на основе многослойных туннельных структур, позволяющих достичь рекордных по быстродействию результатов. В середине 70-х годов они были успешно реализованы. А в 1967 г. работавший тогда в Физическом институте Академии наук (ФИАН) Виктор Георгиевич Веселаго предсказал существование метаматериалов, обнаружить которые удалось только 33 года спустя. В 1986 г. советскими учеными К.К. Лихаревым и Д.В. Авериным был предложен одноэлектронный транзистор на эффекте кулоновской блокады (рис. 3.6). Существенное преимущество таких устройств в том, что они имеют очень малые размеры и потребляют мало энергии. В НИИ «Дельта» под руководством П.Н. Лускиновича в 1987 – 1988 гг. заработала первая российская нанотехнологическая установка, осуществлявшая направленный уход частиц с острия зонда микроскопа под влиянием нагрева. Однако это направление было недальновидно ликвидировано еще в 1995 г. [3.45].

Как отмечает Ю.Д. Третьяков [3.39], в 90-е годы в России продолжались фундаментальные исследования, вносившие несомненный вклад в развитие нанотехнологий. Достаточно назвать научные группы, которые возглавляли Р.А. Андриевский, В.В. Болдырев, А.Л. Бучаченко, Р.З. Валиев, С.П. Губин, Б.В. Дерягин, А.Л. Ивановский, Ю.А. Котов, И.В. Мелихов, И.И. Минкин, А.Д. Помогайло, А.И. Русанов, И.П. Суздалев, А.Ю. Цивадзе и многие другие. В 1996 г. М.А. Ананяном был создан институт нанотехнологий, а в 2001 г. – концерн «Наноиндустрия».

В 2000 г. за разработку полупроводниковых гетероструктур (рис. 3.7) и создание быстрых опто- и микроэлектронных компонентов академик РАН Ж.И. Алферов удостоен Нобелевской премии.

После 2000 г. отечественные исследования в области нанотехнологий заметно оживились. Перечисленные и целый ряд других новаторских идей и теоретических трудов советских и российских ученых в огромной степени способствовали прогрессу мировой нанотехнологической науки и получению ощутимых практических результатов.

В июле 2007 года для реализации государственной политики и развития инновационной инфраструктуры в сфере нанотехнологий, реализации проектов создания перспективных нанотехнологий и наноиндустрии была учреждена Российская корпорация нанотехнологий («Роснано»). Корпорация выбирает приоритетные направления инвестирования и выступает соинвестором в нанотехнологических проектах со значительным экономическим или социальным потенциалом. Госкорпорация «Роснано» не будет финансировать фундаментальные научные исследования, ее задача – коммерциализация продукта, создание заводов и инновационных компаний. Вся российская нанотехнологическая сеть основана на двух точках опоры – это «Роснано» и Курчатовский научный центр. (http://www.rian.ru/science/20090522/171941520.html).

С середины 90-х годов траектория развития нанотехнологий входит в фазу роста – начинается применение нанотехнологических методов в промышленности. Это стало возможным благодаря разработкам методов и средств линейных измерений и манипуляций в нанометровом диапазоне, которые собственно и обеспечили техническую возможность создания нано- и клеточных технологий.

Это, прежде всего, изобретение растровых электронных и атомносиловых микроскопов, а также разработка основанных на их использовании метрологических систем.

По-видимому, с этого момента следует вести отсчет технологической траектории шестого технологического уклада. К исходным предпосылкам ее формирования необходимо также отнести создание дифрактометров и спектрометров с соответствующей разрешающей способностью, позволяющей измерять физикохимические параметры и свойства нанообъектов. Использование этой (и многих других) приборной базы позволило открыть новые свойства материи и создавать материалы с заранее заданными свойствами, возникающими вследствие манипуляций с атомами вещества на наноуровне. К числу других базисных изобретений, с внедрения которых начинается траектория жизненного цикла шестого технологического уклада, следует также отнести такие достижения молекулярной биологии, как открытие механизмов передачи генетической информации, обеспечивающей воспроизводство организмов на клеточном уровне, расшифровка геномов растений, животных и человека, изобретение технологии клонирования живых организмов, открытие стволовых клеток.

В комплексе перечисленные базовые нововведения сформировали кластер взаимодополняющих, технологически сопряженных производств, который позволил создать целостный воспроизводственный контур роста нового технологического уклада, ключевым фактором которого становятся нанотехнологии.

3.2. Определения и классификаторы нанотехнологий В обзоре под названием «Опись доступности нанотехнологических индикаторов и статистики в странах OECD» [3.46, 3.47] приведены определения нанотехнологии, используемые в 13 странах.

В публикации ЮНЕСКО приводится, по крайней мере, пять используемых определений [3.48]. Ключевым свойством определения нанотехнологий оказывается размер менее 100 нм. Следующее определение, являясь очень кратким, может быть принято для указания ее границ: нанотехнология – это использование по-новому материалов и структур, действующих в нанодиапазоне (1 – 100 нм), что в общем случае требует междисциплинарного подхода. Ключевое слово в данном определении: по-новому.

Целесообразно включать в определение нанотехнологий именно качественную и количественную новизну эффекта их применения.

Более полное определение нанотехнологии используется в Италии:

«Нанотехнология – это изучение явлений и манипуляция веществом на атомном, молекулярном и макромолекулярном масштабах, где его свойства значительно отличаются от тех, что наблюдаются на больших шкалах. Это конструирование, характеристика, производство и применение структур, приборов и систем путем контроля формы и размера на нанометровой шкале».

В обзорах [3.49 – 3.54] упомянуты нижеизложенные определения нанотехнологий и описания различных типов производимых наноматериалов, наноинструментов и наноустройств.

Нанонаукой называют изучение феномена и манипуляции материалов на атомном, молекулярном и макромолекулярном уровнях, при которых свойства материалов значительно изменяются по сравнению с их свойствами на более крупном уровне.

Нанотехнологии включают в себя конструирование, характеристики, производство и применение структур, устройств и систем путем управления формой и размерами на нанометровом уровне.

Кроме того, это – манипулирование, прецизионное размещение, изменение, моделирование или производство материалов в масштабах до 100 нм. Нанотехнология занимается функциональными системами, основанными на использовании структурных составляющих, обладающих особыми, обусловленными их размерами, свойствами отдельных составляющих или системы в целом. Наконец, нанотехнология – совокупность методов и приемов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать и модифицировать объекты, включающие компоненты с размерами менее 100 нм, имеющие принципиально новые качества и позволяющие осуществлять их интеграцию в полноценно функционирующие системы большего масштаба.

Наноматериалы: материалы, обладающие одним или большим числом компонентов, по крайней мере, одно измерение которых находится в пределах от 1 до 100 нм, и к числу которых относятся наночастицы, нановолокна, нанотрубки, композитные материалы и наноструктурированные поверхности. Сюда же относятся наночастицы, являющиеся подгруппой наноматериалов, которые в настоящее время консенсусом определяются как отдельные частицы, имеющие диаметр < 100 нм. Агломераты наночастиц могут быть крупнее 100 нм в диаметре, но будут включены в обсуждение, поскольку они могут распадаться при воздействии слабых механических сил или растворителей. Нановолокна относятся к подклассу двухразмерных наночастиц (включая нанотрубки) < 100 нм, однако третий (осевой) размер может быть значительно больше.

Другой вариант определения наноматериалов: – это материалы, содержащие структурные элементы, геометрические размеры которых хотя бы в одном измерении не превышают 100 нм, и обладающие качественно новыми свойствами, функциональными и эксплуатационными характеристиками.

Наноинструменты: инструменты и методы синтезирования наноматериалов, манипулирования атомами и формирования структур устройств, а также, что очень важно, измерение и характеризация материалов и устройств на нанометровом уровне.

Наноустройства: устройства на нанометровом уровне, играющие в настоящее время важную роль в микроэлектронике и оптоэлектронике, а также при взаимодействии с биотехнологическими методами, цель которых – имитировать действие биологических систем, такие как клеточные моторы. Последняя область является наиболее футуристической и вызывает наиболее оживленный интерес общественности.

В ряде европейских стран используется определение наноинженерия (от английского Nanotechnological engineering – Nanoengineering) – междисциплинарная область фундаментальной и прикладной науки и техники, предметом которой являются исследования, проектирование и совершенствование методов разработки, производства и применения интегрированных систем, основанных на законах и принципах нанотехнологий и микросистемной техники.

Приведем в качестве репрезентативного наиболее обширный набор нанотехнологий из их списочного определения, принятого в Австралии [3.46]:

Молекулярная электроника Нанобиология Органическая электроника Квантовые компьютеры Проблема классификации и стандартизации нанотехнологий и нанопродуктов в немалой степени связана с тем, что предполагаемые возможности нанотехнологий охватывают чрезвычайно широкий класс наук и имеют много аспектов развития. Их можно классифицировать по нескольким признакам и особенностям:

• по степени сложности создаваемых структур;

• по принадлежности к различным наукам;

• по методам производства;

• по предполагаемым применениям;

• по временной шкале прогнозируемого внедрения и др.

В табл. 3.1 в качестве примера приведена классификация нанотехнологий по степени сложности нанообъектов.

Классификация нанотехнологий по степени сложности Класс нанообъектов Конкретные применения Нанопорошки, наночастицы в Краски, косметические кремы растворе Нанотрубки, нанопроволоки Углеродные нанотрубки Простые слои и покрытия на- Алмазные пленки на разнообразных нометрической толщины поверхностях, многослойные покрытия в молекулярной электронике, защитные покрытия, солнечные Трехмерные периодические и Кристаллизованные белки, трехмерслучайные образования ные устройства молекулярной записи информации Линейные цепочки Информационные молекулы ДНК Поверхностные структуры с Новейшие микроэлектронные устнезначительной глубиной ройства, наномеханические устройства Многослойные покрытия, по- Поверхностные лазеры с вертикальлучаемые различными мето- ным резонатором (VSCEL) диками Развитые трехмерные струк- Манипуляции с ДНК, биомолекутуры, не обладающие способ- лярные компьютеры, наномашины ностью к самовоспроизведению или саморепликации Развитые трехмерные струк- Самовоспроизводящиеся нанороботуры, обладающие способно- ты стью к самовоспроизведению При описании производства наноматериалов вводят классификацию по основным производственным процессам их получения:

• оптическая литография;

• литография с применением электронных, ионных и атомарных пучков;

• штамповка, молекулярное «впечатывание», нанолитография;

• самосборка;

• создание структур на поверхности при манипуляциях отдельными атомами и молекулами с использованием сканирующих зондовых микроскопов;

• механосинтез (молекулярные нанотехнологии);

• получение частиц из газовой фазы (пламя, плазма);

• получение нанокомпозитов методами золь-гель;

• управляемое создание наноструктуры в объеме материала.

Ниже представлены перечни классификаторов по нанотехнологиям, используемые различными организациями и целевыми программами как в Российской Федерации, так и за рубежом.

1. В Федеральной целевой программе по развитию инфраструктуры нанотехнологий [3.28]:

1.1. наноэлектроника;

1.2. наноинженерия;

1.3. функциональные наноматериалы и высокочистые вещества;

1.4. функциональные наноматериалы для энергетики;

1.5. функциональные наноматериалы для космической техники;

1.6. нанобиотехнологии;

1.7. конструкционные наноматериалы;

1.8. композитные наноматериалы;

1.9. нанотехнологии для систем безопасности.

2. В серии публикаций академика Ж.И. Алфёрова дается следующая классификация наноматериалов [3.55]:

2.1. полупроводниковые наноструктуры;

2.2. магнитные наноструктуры;

2.3. двумерные многослойные структуры из пленок нанометровой толщины;

2.4. молекулярные наноструктуры;

2.5. фуллереноподобные материалы;

2.6. конструкционные наноматериалы.

В состав наноэлектроники авторы [3.55] включают нано- и микроэлектромеханику и диагностику наноструктур.

3. Классификатор направлений развития нанотехнологий «8+»

компании «Science Global Management» (табл. 3.2).

Классификатор нанотехнологий «8+» (2008 г.).

Источник: [http://sgmlab.ru/class8] 1 Твердотельные Бытовая и военная Очень Очень высокая устройства на электроника, сред- высокая (в военной основе поверхно- ства связи, альтер- электронике рост нано- техимическая про- высокая фрактальных сис- мышленность, тем: селективных атомная энергетика, катализаторов, пищевая промышспецкоксов и т.д. ленность 4 Функциональные Материалы для ав- Очень Очень высонанокомпозиты, в томобилестроения, высокая кая т.ч. основе поли- авиапромышленномеров и на основе сти, альтернативной фуллереноподоб- энергетики, высотных структур ного и транспортного строительства 5 Устройства моле- Бытовая электрони- Высокая, Очень высокая роэлектромеханики нанотехнологии применения 7 Медицинские Медицина, биотех- Очень Сверхвысокая нанотехнологии нология, фармацев- высокая (безнадежная) 8 Нанодисперсные Высокотемператур- Средняя Средняя 4. В концепции долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации до 2020 г., утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 17 ноября 2008 г.

№ 1662-р, выделены четыре направления нанотехнологий:

4.1. нанометрология;

4.2. нанотехнологии для медицины;

4.3. нанотехнологии для электроники, сенсорной техники, энергетики и других приложений);

4.4. наноматериалы (кристаллические, композиционные, керамические, полимерные, «умные» материалы со специальными свойствами, катализаторы, мембраны и др.).

Один из вариантов классификации наноматериалов представлен на рис. 3.6.

5. В перечень направлений развития нанотехнологий в Японии до 2010 г. входят (в скобках приведен объем финансирования в млрд долл.):

5.1. сети и наноприборы (Network and Nano Device, $170-200 bl);

5.2. Окружающая наносреда и наноэнергетика (Nano Evironment and Energy, $9-17 bl);

5.3. нанометрология и нанооборудование (Nanometrology and Manafacturing, $8-22 bl);

5.4. инновационные наноматериалы (Innovation Materials, $6- bl);

5.5. нанобионика (Nano Bionic, $6-8).

6. В перечень направлений развития нанотехнологий в США (NNI до 2015 г.) входят:

6.1. применения нанотехнологий для контроля окружающей среды (Nanotechnology Applications for Measurement in the Environment);

6.2. получение стабильных материалов и ресурсов (Nanotechnology Applications for Sustainable Materials and Resources);

6.3. разработка устойчивых производственных процессов (Nanotechnology Applications for Sustainable Manufacturing Processes);

6.4. вовлечение нанотехнологий в естественные и глобальные процессы (Nanotechnology Implications in Natural and Global Processes).

7. В перечень направлений развития нанотехнологий в Евросоюзе (Отчет для Еврокомиссии 2007 г.) входят:

7.1. наноматериалы (nanomaterials);

7.2. вторичные наноструктуры (lateral nanostructures);

7.3. нанобиотехнологии (nanobiotechnologies);

7.4. наногинструменты (nanotools);

7.5. нанооборудование (nanodevices);

7.6. наноэлектроника (nanoelectronics);

7.7. наномодифицированные продукты (nano enabled products).

8. В перечень направлений развития нанотехнологий в Китае входят:

8.1. углеродные нанотрубки и другие наноматериалы (Carbon nanotubes and other nanomatireals);

8.2. манипуляции отдельными атомами (Manipulation of single atoms);

8.3. молекулярная электроника (Molecular electronics);

8.4. поверхности и межфазные границы (Surface and interfaces).

По применению нанотехнологической продукции в Китае различают:

1. наноэлектроника (Nano-electronics);

2. нанобиотехнологии (Nano-biotechnology);

3. нановлияние на окружвющую среду (Nano-environment);

4. наноэнергетика (Nano-energy);

5. наноматериалы (Nano-matirials);

6. нанодиагностирующее оборудование (Nano-detection instruments).

Как видно, полного единства в классификации нанотехнологий и нанопродуктов пока не наблюдается. Отчасти это связано с национальными приоритетами в направлениях наноисследований. В конце 2005 г. Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization – ISO) создала новый технический комитет ISO/TC 229 «Нанотехнологии» [3.56, 3.57].

На сегодняшний день в состав ISO входят 157 стран своими национальными организациями по стандартизации, т.е. стандарты ISO теперь получили признание в 98 % стран. Россию представляет Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. Комитет «Нанотехнологии» был организован под председательством Британского института стандартов, целью его является разработка международных стандартов для нанотехнологий. Среди первоочередных задач ISO/TC 229 значится стандартизация в области терминологии, определений и номенклатуры. Комитет считает, что первым шагом в обеспечении обмена информацией и кооперации в области нанотехнологии является достижение согласованности по терминологии. Это окажет положительное влияние на принятие решений по патентам, исследования в области патентования, а также на другие права интеллектуальной собственности и их коммерческие применения.

В рамках ФЦП «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008 – 2010 гг.» создана «Карта областей измерительных и нормативно-методических потребностей развития инфраструктуры национальной нанотехнологической сети» [3.58], где представлена наиболее полная классификация нанотехнологий и нанопродуктов. В рамках Госкорпорации «Роснано» создана Система добровольной сертификации продукции наноиндустрии «Наносертифика» (по направлениям наноматериалов и наносистем), которая опубликовала извещение о проведении процедуры признания компетентности испытательных лабораторий (центров) и метрологических центров в целях выполнения работ по сертификационным испытаниям, где дан подробный перечень свойств наноматериалов и методов контроля их свойств [3.59]. В ряде работ дается обоснование классификации отраслей наук в области нанотехнологий [3.60].

3.3. Нанотехнологии как ключевой фактор нового технологического уклада В настоящем разделе приводится краткий обзор основных направлений применения наноматериалов в формирующемся новом технологическом укладе. Многочисленные сферы применения нанотехнологий и нанопродуктов сгруппированы в данном разделе в семь основных областей: наноэлектроника, медицина и фармацевтика, генно-модифицированные продукты, конструкционные и функциональные материалы, машиностроение, энергетика, военные применения. Более детальное обсуждение применений нанотехнологий можно найти в литературе к разделу 3, в частности в обзорах [3.61 – 3.69].

3.3.1. Наноэлектроника и нанофотоника Траектория роста нового технологического уклада пока еще формируется в условиях конкуренции различных технических решений, предлагающих их фирм и коллективов ученых. Электронная промышленность переходит в нанообласть как единое целое в полноте своих технологий производства, продуктовых потоков, технологий потребления [3.71 – 3.74].