Нанотехнологии. Наука, инновации и возможности

Фостер Линн

Протекающие при таком развитии событий общественные процессы вовсе не будут «гладкими» или простыми, особенно если учесть возникающие возможности изменения самой наследственности человеческих существ. Вообще говоря, до сих пор человеческая история строилась по принципу свободной «генетической беседы» и вариантах ее развития (представьте себе генетический код в качестве одного из текстов, требующих обсуждения и голосования!). Историк Лэрри Лессиг предупреждает, что мы можем вновь попасть в ситуацию, которая возникла более 200 лет назад при заключении знаменитой Декларации независимости США. Любые высказывания в пользу ограничения «свободной речи» будут восприниматься как «дурные» или неправильные, поскольку при строгом научном подходе должны быть рассмотрены все «высказывания», а истина устанавливается именно при свободном обмене идеями. Появление в жизни или на рынке искусственных хромосом (особенно с возможностью их воздействия на граждан в зрелом возрасте) приведет к ожесточенным спорам относительно прав родителей и наследственного права вообще (в качестве шутки можно только предложить, чтобы такие социальные эксперименты осуществил Китай, с его известной традицией почитания предков!).

Реальная проблема состоит в том, что подсознательно мы, люди считаем себя венцом эволюции. В любых спорах относительно искусственного интеллекта и генетического улучшения человеческой природы можно заметить глубоко укоренившийся страх перед теми стремительными переменами (буквально в течение жизни одного поколения), которые наука неожиданно предложила человечеству. Например, совершенно неясно, как должен реагировать человек на возможность существенного изменения собственной природы (проще говоря, желаете ли вы, чтобы ваши внуки значительно превосходили вас по интеллекту и физическому развитию?). В этой ситуации мы стоим перед непростым выбором между собственным эгоизмом и вечной мечтой человечества о хотя бы символическом бессмертии.

4.8. Заключение

Предсказания будущего трудны и становятся все труднее по мере ускорения развития науки. Можно считать, что именно нанотехнология является следующей великой «волной» в этом процессе, подтверждающей общность и величие закона Мура. Нанотехнологические инновационные разработки обещают возникновение множества прорывных бизнес-проектов, которые могут «взорвать» социальное равновесие и одновременно позволят нам «свести» вещество к какому-то коду, поддающемуся нашему воздействию и изменению. В близком будущем человечеству придется, по-видимому, пережить период бурного, экспоненциального роста новых технологий, связанного со слиянием целого ряда традиционных наук (особенно биологии, информатики и т. д.) и их взаимным обогащением и «перекрестным опылением».

Специалисты фирмы DFJ, которую я представляю, считают наше время наиболее подходящим периодом для инвестиций в инновационные компании (старт-апы). Эволюционный «взрыв» в далекой кембрийской эре породил множество новых форм жизни. Тогда каким-то организмам пришлось исчезнуть, но возникшие при «взрыве» виды смогли преобразовать окружающий их мир.

Глава 5 Инвестиции в нанотехнологию

Объем и направления развития нанотехнологий в будущем определяются теми инвестициями, которые вкладываются в них сейчас. Вложения в нанотехнологии осуществляются главным образом посредством заключения партнерских соглашений и лицензирования, а не создания новых компаний, нацеленных на безудержный рост. Венчурным капиталистам (ВК) можно смело рекомендовать вкладывать капиталы даже в тех случаях, когда направления развития новых технологий очень слабо связаны с привычной областью деятельности. Венчурными вложениями занимаются капиталисты, склонные рискнуть не очень большими деньгами в надежде на значительную прибыль в

будущем. В этой главе рассматриваются некоторые проблемы финансирования нанотехнологических разработок венчурными фирмами и государственными организациями.

5.1. Инвестирование венчурного капитала

Даниэл В. Лефф

Долгие годы Даниэл В. Лефф был старшим компаньоном известной юридической фирмы Sevin Rosen Funds (Даллас, штат Техас), занимаясь проблемами финансирования организаций и производств, связанных с полупроводниковой промышленностью. Затем он перешел на работу в коммерческую группу Harris&Harris Group, где координировал финансовую деятельность многих известных инновационных фирм, включая Nanomix, InnovaLight, Sana Security и D2Audio.

Д. В. Лефф защитил докторскую диссертацию в отделении химии и биохимии в Калифорнийском университете Лос-Анжелеса (UCLA) под руководством профессора Джеймса Р. Хита (кстати, лауреата 2000 года премии Фейнмана в области нанотехнологий). Он является автором многих научных публикаций и двух патентов в этой области, а также входит в состав консультативных советов двух влиятельных инновационных организаций (NanoBusiness Alliance и California NanoSystems Institute, CNCI).

Обычно венчурный капитал вкладывается в начинающие, необеспеченные фирмы, единственным преимуществом которых является интересная научно-техническая разработка или идея, позволяющая надеяться на развертывание широкого производства и получение серьезных прибылей. В последние годы именно венчурный капитал был и остается важнейшим источником финансирования новых компаний, связанных с высокими технологиями (так называемых старт-апов). При этом венчурные капиталисты выступают в качестве агентов, находящих финансовые ресурсы для разработок и продвигающих новые товары на рынок, в обмен на оговоренное участие в собственности и будущих доходах. При этом они надеются добиться успеха за несколько лет (обычно за период от 4 до 7 лет), обеспечив в дальнейшем прибыльность 30–50 % в год от исходных вложений. Как показывает опыт, за указанный промежуток времени инновационные фирмы либо добиваются заметного начального успеха, либо разоряются, сливаются с другими и т. д.

Конечно, для венчурных капиталистов представляет интерес лишь небольшая часть высокотехнологических стартовых компаний, что особенно важно для нанотехнологий, поскольку коммерциализация нанонауки вообще только начинается. Принимая решение об инвестициях в стартовые компании, ВК-инвесторы обычно оценивают ситуацию на основе пяти следующих требований: (1) наличие инновационной или прорывной научно-технической идеи (с достаточно хорошо защищенными правами на интеллектуальную собственность), обещающей в будущем появление конкурентоспособного продукта; (2) существование обширного и быстро растущего рынка; (3) возможность быстрой (1–3 года) организации коммерческого выпуска каких-то новых продуктов; (4) наличие слаженной и опытной команды менеджеров и (5) возможность быстрого нахождения рынка сбыта и стратегических партнеров по бизнесу на основе разумных прогнозов высокой прибыльности.

Разумеется, большинство стартовых инновационных компаний не может обладать всеми этими достоинствами, или (что еще более вероятно) такие оценки провести невозможно. В реальной жизни стартовые компании обычно начинают существование без достаточного финансирования, с неполной командой менеджеров, без заказчиков и стратегических партнеров по бизнесу и т. д. Все эти недостатки часто с лихвой искупаются только тем, что во главе старт-апов стоят пассионарные и воодушевленные руководители, верящие в успех, способные организовать разработки и объединяющие сотрудников в единую группу.

5.1.1. Вложение венчурных капиталов в нанотехнологии

Представляется очевидным, что нанотехнологии относятся не к отдельному, сектору рынка, а скорее представляют собой целый набор уже существующих (и бурно развивающихся) новых технологий, способных внести весьма существенные изменения практически во все высокотехнологические отрасли промышленности. Уже сейчас отчетливо прослеживаются огромные возможности применения новой науки в телекоммуникационной технике, биотехнологиях, микроэлектронике, текстильной промышленности и энергетике. Многие инвесторы, кстати, вкладывая деньги в нанотехнологии, исходят исключительно из уникальных возможностей и свойств новых товаров, материалов и процессов. Разумеется, о проблемах нанотехнологий не задумываются и покупатели новых товаров и услуг, которых привлекают лишь преимущества новых товарам по стоимости либо свойствам (или по обоим параметрам).

Применение нанотехнологии для производства новых товаров связано либо со свойствами получаемых нанотехнологией материалов, либо с процессами их обработки на нанометрическом уровне. Следует сразу отметить, что наноматериалы в некоторых случаях действительно обладают множеством уникальных характеристик (включая оптические, электронные, магнитные, физические и химические), что само по себе создает чрезвычайно интересные возможности для их использования и комбинирования с уже существующими технологиями. Неожиданно выяснилось, что фундаментальные свойства и характеристики веществ можно варьировать в широких пределах, изменяя не их химический состав (обычный путь технологов и материаловедов), а физические масштабы элементов системы.

5.1.2. Нанотехнологические инновационные фирмы

По-видимому, в отличие от бурного и непредсказуемого развития Интернет-компаний в 90-е годы прошлого века, рост нанотехнологических инновационных фирм не будет нарушать фундаментальные законы бизнеса, то есть может быть охарактеризован стандартными представлениями промышленной и деловой активности. Другими словами, развитие нанотехнологий может быть связано, как всегда в бизнесе, с возможностью личного выбора, привычной стратегией торговых операций, стремлением к расширению производства, эффективным распределением капиталов, маркетингом обычного типа и другими параметрами, описывающими развитие новых отраслей производства и бизнеса.

С другой стороны, общее сходство инновационных компаний в области нанотехнологий проявляется в наличии некой научно-технической платформы и команды высокопрофессиональных ученых. Чаще всего такая команда не имеет формального бизнес-плана, сведений о рыночной конъюнктуре, продуманной стратегии выпуска товаров и даже состава менеджеров. Еще одной важной особенностью таких групп часто является их связь с крупными учеными и ведущими научными центрами. Иногда проблема развития сводится к тому, что такие группы и их руководители пользовались ранее лишь грантами на научные исследования, и испытывают затруднения, когда приходится переходить от лабораторных разработок к проектированию и набирать дополнительный персонал из других областей науки и техники или взаимодействовать с другими инновационными компаниями.

Естественно, что почти всегда такие группы состоят из классных специалистов (химиков, физиков, биологов, электронщиков и материаловедов), связанных с междисциплинарными исследованиями (это обстоятельство характерно практически для всех наноразработок, требующих высокого профессионализма). Обычно инновационные компании в области нанотехнологий начинают с поиска более крупных и финансово обеспеченных партнеров, надеясь получить от них не только техническую и инвестиционную поддержку, но и некоторый доступ к уже существующим каналам сбыта и распределения планируемых к коммерческому производству товаров и услуг.

С точки зрения коммерциализации инновационные фирмы (старт-апы) в области нанотехнологий удобно с самого начала разделить на шесть больших групп, в соответствии с областью научных интересов и приложений (наноматериалы и их обработка, нанобиотехнологии, нанопроекты в области программного обеспечения, нанофотоника, наноэлектроника и инструментальная база нанотехнологии). Особый интерес для коммерциализации представляет первая из упомянутых категорий, поскольку многие компании, связанные с наноматериаловедением, уже выпускают множество материалов. Такие фирмы часто пытаются одновременно расширить производство и развить методы обработки или применения новых материалов исходя из их необычных свойств и возможностей, поскольку новые материалы действительно значительно превосходят существующие по важнейшим характеристикам (прочность, сопротивление нагрузкам и «царапанью», высокие коэффициенты электро– и теплопроводности, износостойкость и т. д.). Многие из таких материалов уже выпускаются коммерчески, вследствие чего большинство инновационных фирм в области нанотехнологий связано именно с материаловедением, хотя можно отметить, что по объему инвестиций сейчас лидируют фирмы, занятые наноэлектроникой, нанофотоникой и оборудованием для исследований в области нанонауки.

Нанобиотехнологией называют огромную область разнообразного применения нанотехнологий к биологическим системам, начиная с традиционных разделов биологии и медицины. Достигнутые в этом направлении успехи достаточно известны (новые методы терапии, направленная доставка лекарств в организме, диагностические датчики и т. п.). В дальнейшем можно ожидать новых успехов не только в традиционных отраслях медицины, но и в принципиально новых направлениях, связанных с молекулярной биологией (детектирование и изучение генов, белков, фрагментов ДНК, отдельных молекул и т. д.), что означает существенный прогресс в развитии медицины в целом.

Весьма перспективным направлением является наноэлектроника, где уже сейчас создано множество интересных устройств, которые могут применяться отдельно или в сочетании с другими элементами. Новые электронные устройства значительно превосходят существующие по цене и важнейшим техническим характеристикам, включая очень низкое энергопотребление (~наноВатт), исключительную плотность монтажа (~1 триллион элементов/см2) и сверхвысокое быстродействие (частота переключения ~1 тераГц). Кроме того, многие наноустройства обладают совершенно новыми функциональными особенностями, вследствие чего на их основе могут создаваться и новые типы приборов. В последнее время все большее внимание производителей привлекают логические элементы с большим числом состояний, многоцветные фотоизлучающие диоды с высоким квантовым выходом, энергонезависимые запоминающие устройства, лазеры на квантовых точках, датчики универсального типа и т. п.

Компании, связанные с фотоникой, все чаще начинают использовать наноматериалы и нанотехнологии для выпуска оптических устройств с высокой степенью интеграции, работающих на парциальных волнах, и использовать такие устройства в сочетании с коммерчески производимыми стандартными комплементарными МОП-структурами. Новые устройства позволяют объединить электронные и фотонные компоненты в одном чипе за счет достаточно дешевых технологических операций. В перспективе можно ожидать скорого появления на рынке дешевых и высокоэффективных оптоэлектронных устройств разного типа, включая преобразователи длин волн, перестраиваемые фильтры, устройства совмещения поляризации пучков, перестраиваемые мультиплексоры, оптические приемопередатчики и т. п.

Все большее значение приобретает разработка и производство контрольно-измерительной аппаратуры для нанонауки. Приборы и инструменты, позволяющие изучать химический состав и строение вещества в необходимом диапазоне (значительно ниже 100 нм), можно разделить на две группы. Первая включает хорошо известную и широко применяемую микроскопическую технику: сканирующие и трансмиссионные электронные микроскопы, атомно-силовые микроскопы и т. д. Ко второй группе можно отнести новейшую технику, прежде всего нанолитографию, а также атомные зондовые микроскопы, позволяющие изучать трехмерную структуру и атомарный состав твердых тел и пленок. Такие инструменты и приборы сейчас используются практически во всех нанотехнологических исследованиях.

Особое положение занимает новая область программного обеспечения нанософтвэа (nanosoftware), которую можно разделить на связанную с моделированием и расчетом новых материалов хеминформатику (cheminformatics) и биоинформатику (bioinformatics), относящуюся к специализированной разработке средств изучения и тестирования новых биотехнологических препаратов. Разумеется, деление программного обеспечения для сложных и бурно развивающихся нанотехнологий является довольно условным, поэтому в последнюю категорию иногда зачисляют также разработки архитектуры электронных и фотонных устройств, методы моделирования и автоматической обработки данных по электронным структурам, квантовое моделирование и т. п. Кроме того, при желании в эту же категорию можно занести и разрабатываемые сейчас программы по автоматическому управлению приборами и микроскопами в нанотехнологических исследованиях, программы по обработке данных, получаемых на приборах нового типа.

5.2. Нанотехнологические компании и открытые рынки

Р. Дуглас Моффат

Р. Дуглас Моффат является руководителем двух фирм, одна из которых (Moffat Capital LLC) занимается активной брокерской и дилерской деятельностью, а вторая (Nanotech Financing Solutions LLC) – консалтингом в области новейших нанотехнологических разработок. Более тридцати лет Р. Моффат остается одним из наиболее крупных брокеров и аналитиков на Уолл-стрит, вследствие чего обладает огромным опытом реализации научно-технических проектов. Он имеет большое число публикаций, посвященных проблемам коммерческого внедрения новых методов в самых разных отраслях промышленности (металлургия, оборонные проекты, нанотехнологии и т. п.). Будучи по образованию инженером-электротехником, Р. Моффат сумел даже предложить экономистам новую модель развития технологий вообще, основанную на строгой технической оценке их достоинств и недостатков. В настоящее время он является, по-видимому, крупнейшим специалистом США в области внедрения нанотехнологий, к мнению которого прислушиваются инвесторы.

Р. Моффат принадлежит к группе наиболее известных и влиятельных аналитиков рынка (Chartered Financial Analyst, CFA) и пять раз получал от ведущего экономического журнала Wall Street Journal почетный титул «Звезда экономической аналитики» (All-Star Analyst). Одновременно он выступает в качестве активного и успешного коммерсанта, являясь владельцем крупной фирмы Astec Industries Inc., действующей на рынке строительных материалов и соответствующего оборудования.

Свободный рынок акций традиционно является одним из главных источников финансирования для быстро развивающихся фирм, нуждающихся в дополнительных капиталовложениях. Периодически на рынке акций появляются новые компании, связанные с новыми технологиями и моделями корпоративного роста. В результате предлагаемых ими проектов возникают мощные финансовые потоки и происходят биржевые спекуляции, а затем появляются новые технологии или производства. Множество примеров такого рода дает развитие биотехнологии за последние 20 лет, а бурное развитие Интернета в конце 1990-х годов вообще не имеет прецедентов в истории биржи с точки зрения немыслимых ожиданий и поразительных спекуляций. В качестве последнего примера резкого всплеска биржевой активности в связи с техническими разработками можно упомянуть бум 2000–2001 годов, относящийся к организации производств различных топливных элементов.

Успех продаж акций новой компании (первое предложение, как говорят биржевики) на рынке во многом зависит не только от самого бизнеса, но и от предыдущих примеров удачного развития похожих проектов. Например, стремительный рост биотехнологий связан с тем, что крупные фармацевтические фирмы, вкладывавшие деньги в их развитие, получая прибыль, «входили во вкус» и легко соглашались финансировать новые проекты в успешно развивающейся отрасли. С другой стороны, многие разработчики программного обеспечения смогли добиться больших успехов, не прибегая к крупным заимствованиям.

Нанотехнология сейчас выступает главным «хитом» сезона на Уоллстрит, однако дальнейший поток инвестиций будет, естественно, зависеть от того, насколько быстро появятся на рынке новые продукты. В некоторых отраслях достигнут значительный успех, то есть нанопродукты уже заняли некоторую часть солидного рынка и маленькие фирмы уступили место крупным производителям (сказанное относится, например, к плазменным телевизионным экранам, нанодобавкам в косметические товары и т. п.). Небольшое число малых компаний рискует организовывать коммерческое производство нанотоваров в краткосрочный период, но большинство фирм предпочитает дождаться смены общей парадигмы развития технологий. Коммерциализация всегда является опасным и рискованным бизнесом, так как новые товары подразумевают «совместимость» наноустройств с макроокружением, организацию крупномасштабного производства и (с учетом заботы американцев о своем здоровье!) получение разрешений соответствующих федеральных агентств.

Инвесторы с Уолл-стрит почти всегда предпочитают простую модель развития бизнеса, основанную на быстром наращивании узкого сектора технологий и производства небольшой группы продуктов, поскольку такая схема обещает принести дивиденды вкладчикам в самые короткие сроки. Однако нынешняя стадия развития нанотехнологий имеет свои особенности, препятствующие развитию по указанной схеме. Дело в том, что сейчас права на интеллектуальную собственность инновационных компаний основываются главным образом на патентах общего действия (зачастую полученных в лабораториях высших учебных заведений). Оформленные таким образом права на интеллектуальную собственность могут быть во многих случаях оспорены при появлении новых продуктов на рынке или в других вариантах использования, поэтому некоторые фирмы даже «накапливают» в своих портфелях такие патенты, надеясь заработать позднее на ранней стадии их коммерциализации. Разумеется, такое положение не устраивает обычных инвесторов и акционеров. С другой стороны, стоит отметить, что указанные тонкости имеют смысл не только с точки зрения научной ценности, но и несколько снижают риски, связанные с возможностью последующих судебных разбирательств по поводу патентов. Вообще говоря, ситуация с патентованием

в области нанотехнологий сейчас напоминает дни золотой лихорадки на Клондайке, когда золотоискатели пытались «забить» большее число участков и предъявляли друг другу иногда нелепые требования.

Нанотехнология в некоторых отношениях значительно отличается от других «волн» технологического прогресса. Прежде всего, нанотехнология связана с очень существенной сменой парадигм развития, поэтому она создает не только новые товары, но и новые потребности или рынки, одновременно обещая существенно сократить стоимость товаров и повысить их качество. Многие запатентованные идеи нанотехнологии могут иметь множество приложений, что, естественно, создает сложности для инвесторов. Скорее всего, через какое-то время инвесторы и юристы смогут разобраться с проблемой «многозначности» достижений нанонауки и выработают некую новую модель развития, разделив права интеллектуальной собственности в этой области на «ядро» идеи и возможные приложения, позволяющие создавать новые продукты. В любом случае практика приведет к выработке какой-то модели бизнеса на бирже, соответствующей особенностям нанотехнологических инноваций и желаниям инвесторов расширить рамки возможного применения и коммерциализации.

В настоящее время биржа «гудит» от разговоров о нанотехнологиях, а ведущие фирмы Уолл-стрит уже вкладывают реальные деньги в научные разработки, результатом чего может стать успешное и широкое внедрение продуктов и процессов нанонауки в общественную жизнь и экономику. Следует отметить, что спекулятивный бум и биржевые махинации 2000 года фирм, связанных с развитием Интернета, заставили широкие круги акционеров с некоторой осторожностью относиться к научно-техническим проектам. Многие инвесторы после печальных событий предпочитают иметь дело с крупными компаниями, имеющими надежные и обширные рынки сбыта. Поэтому на рынке частных акционерных компаний нанотехнологические инновационные фирмы фигурируют редко, однако ситуация вполне может измениться после нескольких удачных примеров коммерциализации, демонстрирующих разумность капиталовложений в новую отрасль. В ближайшие несколько лет можно ожидать постепенного возрастания объема акций, выпускаемых нанотехнологическими фирмами для продажи частным лицам, что может, в случае успеха начинания, позднее стать обычной практикой.

Глава 6 Государственная политика США в области нанонауки и нанотехнологии

Джеффри М. Холдридж

Джеффри М. Холдридж является вице-президентом некоммерческой корпорации WTEC Inc., обеспечивающей юридическое обслуживание федеральных министерств и агентств при заключении контрактов на выполнение правительственных заказов и проектов. Корпорация осуществляет финансовую оценку проектов реализации различных программ в США и за рубежом, а также консультирует правительственные организации при разработке перспективных направлений развития (см. сайт http://www.wtec.org ). В настоящее время Дж. Холдридж является ведущим аналитиком и руководителем отдела контрактов в Национальном управлении координации нанотехнологических исследований (National Nanotechnology Coordination Office), а также осуществляет связь WTEC с Подкомитетом по нанотехнологиям (Nanoscale Science, Engineering Technology Subcommittee, NSET) Совета по науке и технологии (President’s National Science and Technology Council, NSTC) при президенте. Отметим, что NSET выступает в качестве ведущей организации, осуществляющей координацию работ, планирование и проведение огромного числа проектов и мероприятий в рамках Национальной нанотехнологической инициативы США (см. сайт http://www.nano.gov ). Одновременно Холдридж руководит деятельностью Рабочей группы по межотраслевому развитию тканевой инженерии (Multy-Agency Tissue Engineering Science, MATES), также связанной с NSTC и координирующей биомедицинские исследования в этой области, часто именуемой просто регенеративной медициной (см. сайт http://www.tissueengineering.gov ). Ранее Дж. Холдридж занимал во WTEC должность исполнительного вице-президента и координировал международные связи WTEC по обеспечению финансовой оценки проектов по всему миру. Кроме того, он руководил американским Центром оценки технологических возможностей Японии (Japanese Technology Evaluation Center, JTEC), который следит за уровнем научно-технических достижений японской промышленности и сравнивает их с возможностями США. Стоит особо отметить, что в этой должности Дж. Холдридж обладал окончательным правом разрешать открытую публикацию более 70 специальных докладов, регулярно составляемых WTEC и NNCO, включая даже те, публикация которых была разрешена Советом NSTC при президенте.

Еще раньше Дж. Холдридж занимал высшие должности в Национальном научном фонде США, где занимался анализом и возможностями финансирования новейших технологий, особенно связанных с энергетикой, сохранением окружающей среды и полупроводниковой техникой. Холдридж также является членом влиятельного Консультативного совета национальной Академии наук США. Он имеет ученую степень по истории, полученную в Йельском университете.

Одним из основных принципов государственного устройства в США и частного предпринимательства, позволившим стать одной из богатейших стран в мире, является то, что центральное правительство занимается только проблемами, имеющими общенациональное значение, то есть теми, которые по разным причинам не могут быть решены отдельными гражданами, частным бизнесом, правительствами штатов и местными органами самоуправления. Исходя из этого одной из задач федерального правительства отцы-основатели США в конституции объявили необходимость «… способствовать прогрессу науки и полезных искусств» [25] . Ранее считалось, что эта обязанность правительства сводится только к защите интеллектуальной собственности граждан, и именно это положение конституции стало основой создания Ведомства по патентам и торговым знакам США (Patent and Trademark Office, USPTO).

Однако по мере развития науки и технологии выявилось, что они играют значительно более серьезную роль в обеспечении благосостояния нации, вследствие чего правительство США взяло на себя многие дополнительные обязательства по этой статье конституции. Эти обязательства включают сейчас финансирование множества проектов, связанных с научными исследованиями, создание необходимой инфраструктуры научнотехнических работ, а также обеспечение максимально эффективных условий превращения «науки» в «полезные искусства», чтобы граждане страны могли использовать их в частном бизнесе. В этой главе автор постарается описать и объяснить ту непростую (а иногда и уникальную) роль, которую федеральное правительство США вот уже несколько лет играет в очень сложном процессе развития науки и технологии, связанном с изучением и использованием свойств вещества в нанометрическом масштабе. Вообще говоря, правительства других стран тоже будут вынуждены играть какую-то роль в развитии описываемых процессов.

Основная роль федерального правительства в развития нанонауки и нанотехнологий сводится к поддержке НИОКР (научно-исследовательских и конструкторских разработок), особенно в области фундаментальных долгосрочных исследований и тех приложений, которые они могут иметь для прикладных разработок, связанных со специфическими национальными приоритетами (например, с вопросами национальной обороны). Другая, возможно, столь же важная роль правительства заключается в организации национальной системы требуемого образования, включающей профессионально-техническую подготовку, а также формирование поддерживающей инфраструктуры и лабораторно-инструментальной базы обеспечения нанотехнологических исследований. Правительство также должно играть ключевую роль в организации системы передачи новых технологий (развивать которые пока способны главным образом лаборатории в высших учебных заведениях и национальные лаборатории самого правительства) в частный сектор экономики. Пользуясь переданной информацией, промышленность и экономика должны внедрять новые технологии, то есть коммерциализировать их и предоставлять населению страны непосредственные преимущества от их использования (включая новые продукты и услуги, новые рабочие места и поддержку постоянного экономического роста).

Кроме того, правительство должно нести ответственность за развитие столь важной области новых технологий с учетом не только их потенциально положительного влияния, но и опасностей, которые всегда сопровождают технические новинки. Это означает организацию службы контроля состояния окружающей среды и здоровья населения при развитии новых отраслей промышленности и появлении новых товаров.

Наконец, следует выделить еще одну специфическую для нанотехнологий проблему, решение которой тоже должны взять на себя федеральные организации. Дело в том, что нанотехнология создает уникальную ситуацию в истории человечества, когда неожиданно стали сближаться и даже «сливаться» в единое целое научные дисциплины, которые всегда были далеки друг от друга. В качестве яркого примера можно привести биологию и физику, объединение которых ставит перед наукой и образовательной системой страны новые и очень важные задачи. Необходимо разработать и внедрить новые программы обучения, позволяющие легче преодолевать междисциплинарные границы, а также облегчить контакты между исследователями, привыкшими к работе в замкнутых профессиональных сообществах. Можно выделить три основных направления деятельности, в которых правительство может существенно влиять на образовательные и научные процессы, связанные с междисциплинарным характером нанотехнологий: (1) всемерная поддержка развития методов и инструментальных средств работы и визуализации результатов в области нанонауки; (2) создание специальных исследовательских центров и групп, нацеленных на проведение именно междисциплинарных исследований; (3) разработка широкой образовательной программы, позволяющей давать студентам более широкое и многопрофильное образование для развития у них интереса к междисциплинарным и смешанным исследованиям.

6.1. Национальная нанотехнологическая инициатива (ННИ) и Акт о развитии нанотехнологии в XXI веке

Программа, получившая название Национальная нанотехнологическая инициатива США (ННИ), была принята в 2000 году, когда стало очевидным, что преобразования вещества в нанометрическом масштабе и научное объяснение наблюдаемых при этом процессов должны привести к революционным изменениям в науке, технологии и промышленности. Ученые и правительство осознали фантастические перспективы нового этапа развития науки и создали первую программу, позволяющую как-то регулировать и направлять надвигающуюся научно-техническую революцию. Вследствие того что нанонаука охватывает очень широкий круг научных дисциплин и технологий, упомянутая программа с самого начала была достаточно обширной и в ее реализацию оказались вовлечены очень многие федеральные ведомства и правительственные органы США.

Вначале ННИ относилась лишь к восьми федеральным министерствам, однако уже к моменту подписания документа президентом США выяснилось, что сугубо нанотехнологические разработки уже финансируют одиннадцать ведомств, а еще одиннадцать принимают участие в смешанном финансировании, поскольку развитие нанотехнологии существенно затрагивает их интересы и позволяет повысить эффективность работы. Для координации столь сложной и взаимозависимой деятельности президент США организовал при Национальном совете по науке и технике специальный орган – Подкомитет по науке, инженерии и технологии в области наноисследований (Subcommitee on Nanoscale Science, Engineering and Technology, NSET), объединяющий усилия всех связанных с новой наукой 22 правительственных агентств. В дальнейшем этот подкомитет создал Национальное ведомство по координации развития нанотехнологий (National Nanotechnology Coordination Office, NNCO) с очень небольшим числом сотрудников на постоянной и полной ставке. Ведомство обеспечивает техническую и административную поддержку деятельности NSET во всех вопросах, связанных с внутриведомственными контактами федеральных организаций в описываемой области, а также занимается юридическим обеспечением операций, связанных с общественными отношениями и передачей технологий.

Несколько необычной чертой нанотехнологий (в общественном и юридическом смысле) является то, что они уже получили особый статус и удостоились акта Конгресса США. Каждый год Конгресс принимает тысячи биллей, но лишь очень небольшая их часть относится именно к науке и технологиям (не считая стандартных биллей, связанных с ежегодным возобновлением действия старых законов и т. д.). Очень редко решения о технологиях принимают законодательную форму, но именно это произошло в 2003 году с нанотехнологиями. Конгресс США принял Акт о развитии нанотехнологии в XXI веке (21st century Nanotechnology Research and Development Act), после его подписания президентом Джорджем В. Бушем превратившийся в официальный закон (Public Law 108–153), в котором задачи Национальной нанотехнологической программы определяются следующим образом:

(1) Установление целей, приоритетов и параметров, позволяющих точнее оценивать состояние нанотехнологических исследований в государственном масштабе и вырабатывать соответствующие программы развития; (2) финансировать из федерального бюджета исследования в нанотехнологии и смежных науках, необходимые для достижения поставленных целей, и (3) обеспечивать межведомственную координацию действий для повышения эффективности исследований и выполнения программы.

ННИ сохраняет свое значение в качестве основного документа, которым руководствуется исполнительная власть при выполнении Национальной нанотехнологической программы и осуществлении многих функций, в число которых входят развитие новых технологий и их коммерциализация.

В декабре 2004 года, следуя указаниям и рекомендациям закона 108–153, руководство ННИ выработало Стратегический план развития, определяющий перспективы, цели и стратегию правительства в этой области, описанные выше [26] . В данной главе автор пытается очень кратко обрисовать основные подходы и роль правительства США в руководстве развитием нанотехнологий.

6.2. Научные исследования и развитие

Вплоть до начала Второй мировой войны правительство США играло очень незначительную роль в финансировании научно-технических исследований. Основное финансирование научных разработок осуществлялось частными фондами, корпорациями и высшими научными заведениями, в состав которых входили лаборатории. Из бюджета Министерства обороны США финансировались лишь некоторые прикладные разработки (обычно связанные с новым оборудованием или технологиями для армии и военноморского флота), но не фундаментальные исследования. Серьезную поддержку в 1930-х годах получали только некоторые лаборатории, связанные с разработкой и испытаниями нового авиационного оборудования, которые финансировал Национальный консультативный комитет по аэронавтике (гораздо позднее преобразованный в Национальное управление по авиации и космонавтике, НАСА). Правительство финансировало некоторые фундаментальные исследования в агротехнике через Министерство сельского хозяйства, руководствуясь законом Хэтча (Hatch Act) 1887 года о поддержке науки в провинциальных колледжах. Несколько лучше обстояло дело с фундаментальными исследованиями в области медицины (и соответственно биологии), финансовая поддержка которых со стороны федерального правительства началась с конца XIX столетия. В 1930-е годы это финансирование возросло с образованием Национального института здоровья США (NIH). Существовали и некоторые другие механизмы финансирования и содействия, помимо перечисленных выше, однако в целом следует признать, что до начала Второй мировой войны в США не существовало системы федеральной поддержки научно-технических исследований.

Вторая мировая война наглядно продемонстрировала возросшее значение науки и технологии и заставила правительство США взять на себя поддержку и финансирование не только прикладных разработок, связанных с конкретными военными потребностями, но и серьезной фундаментальной науки. Читатели наверняка слышали о знаменитом письме Альберта Эйнштейна президенту Рузвельту, сыгравшем важную роль в истории ядерного оружия. С тех пор федеральное правительство продолжает финансировать множество фундаментальных и прикладных научнотехнических исследований в физике и других науках. Финансирование и разносторонняя поддержка осуществляются через целый ряд специализированных правительственных учреждений: Научно-исследовательская служба военно-морского флота США (Office of Naval Research, ONR), Комиссия по атомной энергии, Национальный научный фонд (National Science Foundation, NSF) и некоторые другие, большей частью возникшие в годы войны или сразу после нее.

В период холодной войны федеральная поддержка фундаментальных научно-исследовательских работ непрерывно возрастала, охватывая все новые направления, связанные с вооружением (ядерная физика, электроника, материаловедение, космические исследования и т. д.). Применение этих разработок одновременно оказалось исключительно полезным для гражданского сектора экономики, включая ядерную энергетику, производство дешевых и надежных интегральных схем в электронике, внедрение вычислительной техники в банковскую систему, развитие гражданской авиации и т. п. Почти все эти достижения прямо или косвенно связаны с ростом научных знаний о строении вещества на атомномолекулярном уровне.

В конце 1960-х годов общий уровень федерального финансирования фундаментальных исследований и НИОКР несколько снизился (с учетом реального курса доллара), однако в конце 1970-х и середине 1980-х годов вновь стал резко увеличиваться, особенно в области энергетики и обороны [27] . Кроме того, значительно возросла поддержка, получаемая Национальным институтом здоровья США, что было связано сначала с объявлением президентом Ричардом Никсоном «войны с раком», а затем с совместным обещанием республиканской и демократической партий удвоить финансирование Национального института здоровья в первые годы XXI века.

Все послевоенные годы федеральное финансирование фундаментальных исследований оказалось исключительно полезным и плодотворным не только для обороны США, но и для развития гражданских секторов экономики и здравоохранения. Из наиболее крупных достижений за этот период стоит отметить оснащение вооруженных сил США электронной техникой, значительные успехи в медицине и бурное развитие Интернета. Нельзя не заметить, что после окончания Второй мировой войны стандарты американского образа жизни и благосостояния значительно возросли, что в немалой степени связано с научно-техническим прогрессом и новыми научными разработками, щедро финансируемыми федеральным правительством.

Особо следует отметить тот факт, что большая часть фундаментальных исследований в области физики элементарных частиц и физического материаловедения во второй половине XX века осуществлялась (и продолжает осуществляться) в национальных лабораториях правительства США. Эти исследования значительно продвинули наше понимание свойств материи на атомно-молекулярном уровне и создавали новые возможности для измерения, визуализации и управления этими свойствами. Медицинские исследования, проводимые в Национальном институте здоровья, расширяют наши познания о фундаментальных принципах существования жизни и т. д. Еще раз отмечу, что все эти работы щедро финансировались правительством США в течение полувека, и именно это позволило создать научно-техническую основу грядущей нанотехнологической революции наступившего столетия.