Научные направления в тенденциях развития инновационной деятельности в США

Наука в США является одной из ключевых отраслей страны. На сегодняшний день США являются мировым научным лидером с абсолютным преимуществом в количестве Нобелевских лауреатов. По состоянию на 2012 год, гражданам США было присвоено 331 Нобелевских премий.

Наука в США развивается по следующим направлениям:

В отрасли электроэнергетики развиваются программы:

Среди ряда международных инициатив можно назвать известные и достаточно масштабные проекты как «Программа Поколение IV» (Generation IV), «Глобальное партнерство в ядерной энергетике» (Global Nuclear Energy Partnership), инициатором которых выступили США, Международный проект МАГАТЭ по инновационным ядерным реакторам и топливным циклам (ИНПРО).

Эти инициативы во многом схожи, поскольку все они нацелены на разработку новых ядерных систем, включая реакторы и топливные циклы, и в какой-то степени расширения международного сотрудничества в сфере мирного использования атомной энергии.

Хотя импульсом для их реализации послужили одни и те же настоя-тельные потребности стран, а именно, постепенному переходу от использо-вания углеводородного топлива к более широкому использованию альтернативных источников энергии, в том числе ядерной энергетики, они имеют определенные различия, например, какое внимание в них уделяется ядерно-топливному циклу. Ниже кратко приводится обзор этих инициатив с определенным фокусом на текущее состояние работ, которые по многим направлениям начинают переходить из состояния концептуального развития в более конкретную плоскость.

Программа «Поколение IV» (Generation IV) по существу является инициативой США. В 1997 г. Комитет советников по науке и технологиям при президенте США рассмотрел состояние национальных НИОКР по энергетике и разработал программу мер, направленных на решение задач в области энергетики и охраны окружающей среды в следующем столетии. В программе отмечалось важность выбора направления развития ядерной энергетики, обеспечивающего удовлетворение будущих энергетических потребностей, включая проведение целенаправленных НИОКР для преодоления основных препятствий на пути продвижения в выбранном направлении, таких как проблемы обращения с отработавшим топливом, распространения, экономической эффективности и безопасности [9, 10].

Данная программа состоит из двух этапов: на первом будут разрабатываться концепции ядерных систем и проводиться комплекс НИОКР (по 2011 г.), причем конкретная работа уже ведется; на втором – будет выполнен ряд работ по проектированию и непосредственно строительству ядерно-энергетических установок нового поколения (с 2011 по 2021 гг.). Национальная Лаборатория в Айдахо (INL) была определена в качестве головной промышленной площадки по размещению таких инновационных установок. Международный статус программы «Поколение IV» подтверждается вхождением в нее таких стран, как Великобритания, Япония, Франция, Канада, Китай, Южная Корея, Бразилия в формате Международного форума. В 2006 г. Россия также присоединилась к данной программе в качестве ассоциативного члена.

Проект Международный проект МАГАТЭ по инновационным ядерным реакторам и топливным циклам (ИНПРО) был начат в 2000 г. государствами – членами МАГАТЭ, принявшими резолюцию, направленную на поддержку использования ядерной энергии в качестве устойчивого ресурса, способного удовлетворять энергетическим потребностям XXI в. Для того, чтобы ядерная составляющая играла значимую роль в глобальном энергоснабжении, требуется уже в наши дни разработать инновационные подходы к решению проблем, связанных с экономической конкурентоспособностью, безопасностью, отходами и потенциальным риском распространения. Рассчитанный на более долгосрочную перспективу, чем другие инициативы, ИНПРО является единственным проектом, в рамках которого подход к решению насущных проблем осуществляется с учетом специфических нужд потенциальных пользователей в развивающихся странах, которые нацелены на развитие мирной ядерной энергетики. Принятое в ИНПРО определение “пользователей” охватывает широкий круг заинтересованных сторон, включая инвесторов, разработчиков, операторов АЭС, регулирующие органы, местные органы власти и организации, правительства, неправительственные организации и СМИ, а также конечных потребителей энергии.

Цель проекта – положить начало сотрудничеству всех заинтересованных сторон, которое оказывало бы влияние и дополняло деятельность существующих учреждений и программ, осуществляемых на национальном и международном уровнях с использованием накопленных опыта и знаний. В сфере изучения ИНПРО – ядерные реакторы и установки топливного цикла, которые, как ожидается, будут введены в действие в будущем, вместе с соответствующими топливными циклами. Проведение исследований в рамках ИНПРО будет продолжаться, как предполагается, в течение многих десятилетий.

Программа «Глобальное партнерство в ядерной энергетике» (GNEP) вышла в свет совсем недавно - в январе 2006 г. по инициативе президента США Д. Буша. Целью программы является расширение доли использования ядерной энергетики в общем энергобалансе мира, а также решение таких насущных проблем атомной индустрии, как обращение с радиоактивными отходами и облученным ядерным топливом. Партнерство GNEP основано на принципе неразрывной связи между энергетикой и безопасностью. В рамках программы планируется осуществление трех мега-проектов, которые бы продемонстрировали технологическую осуществимость следующих концепций:

• разделение облученного ядерного топлива (ОЯТ) от реакторов типа LWR с возможностью получения сырья для производства свежего топлива с учетом требований по нераспространенению (ESD);

• трансмутация трансурановых элементов ядерного топлива в усовершенствованном тестовом реакторе, что позволило бы снизить остаточное тепловыделение и радиотоксичность ОЯТ (ABTR);

• фабрикация разделенного ОЯТ в свежее топливо для загрузки в реакторы на быстрых нейтронах, а также рециклинг (AFCF).

В отличие от программы «Поколение IV», которая адресует долгосрочные нужды и требования закрытых ядерно-топливных циклов, GNEP в первую очередь ориентирована на решение текущих актуальных проблем ядерной энергетики, помогая преодолевать основные препятствия, в том числе технологические и институциональные, стоящие на пути расширения ее использования в глобальном масштабе [7].

Будущее и прогресс современного общества, как утверждают специалисты и ученые, во многом зависит от того, какие альтернативные виды энергии мы выберем для наших ежедневных и насущных нужд в самое ближайшее время. Настал критический момент, когда человеку необходимо серьезно задуматься над вопросами безопасности окружающей среды и энергетического дефицита. Традиционные источники энергии, такие как нефть, уголь, торф и дерево, отчетливо указывают нам о своих лимитах и скором их исчерпывании. Экология и природа рыдают под прессом ненасытности, алчности и безумия человека, который думает только о своих нуждах, забывая о природе. Человечество выживет только в том случае, если придумает серьезную замену традиционным видам топлива и энергии, и научится их использовать. К примеру, в США предлагают следующие источники энергии:

1) искусственные острова в океане (преобразование топливной энергии океана). Это весьма интересный и оригинальный проект, который сможет обеспечить электроэнергией и небольшой поселок, и целую страну. Идея основана на том факте, что вода на поверхности океана хорошо прогревается солнцем (не забывайте, что проект американский, где весьма теплый климат). Такого нельзя сказать о глубинной океанской воде, которая солнцем не прогревается, но полезна для работы островных станций по преобразованию энергии теплой воды в электрическую энергию. Такие энергоперерабатывающие станции американцы намерены возводить вдоль побережья. По плану проектировщиков теплая вода с поверхности океана будет разогревать аммиак или иную жидкую субстанцию, закипающую при относительно низких температурах. При этом выделяющийся при кипении аммиака газ станет использоваться для приведения в движение легких турбин, которые в свою очередь вырабатывают электричество. В дальнейшем используемый газ охлаждается прохладной водой, подаваемой с океанских глубин помпами. Подаваемая с глубин вода также будет использоваться для генерирования энергии, что только увеличит мощность станции. Данная идея действительно ценна. Американские ученые уже подсчитали, если им удастся использовать хотя бы одну десятую часть от 1% солнечной энергии, которая прогревает поверхностные слои океанских вод омывающих США, то они смогут в сутки получать полезной электроэнергии в 20 раз больше, чем использует вся эта огромная страна в течение только одних суток. КПД от такого проекта может оказаться оглушительным и невероятным. Однако здесь есть одна загвоздка: океанские термические станции по преобразованию тепловой энергии воды потребуют на первых порах гигантских финансовых вложений, каковые в условиях кризиса вряд ли доступны, так как окупятся лишь в будущем. Сейчас в Штатах успешно действует только одна подобная экспериментальная станция, обеспечивающая электроэнергией небольшой остров в Тихом океане. Пока станция сбоев не дает;

2) водный поток и волны. Гидрокинетические устройства по преобразованию энергии водного потока и морских волн работают по принципу ветряных мельниц. Сейчас подобные установки тщательно изучаются и даже используются в США и Голландии. Такие генераторы приводятся в действие от силы водного потока рек, океанических течений, морских приливов и отливов, от течений вод каналов. Роторы и турбины генерируют и трансформируют энергию водных потоков, преобразуя ее в электричество. Гидродинамические преобразующие устройства - совсем новые устройства, которые, между прочим, при работе не загрязняют атмосферу и окружающую среду, а потому очень популярны в странах, где заботятся о сохранении природы. Аналогичные агрегаты стали апробировать и использовать всего 15 лет назад. За ними будущее. Прошли времена, когда человек мог игнорировать безопасную и безвредную энергию, которую нам дарит сама природа;

3) домашняя ветроэнергетическая установка. В сравнении с ветряными фермами, распространенными сейчас в Европе и Америке, миниатюрная ветряная мельница применяет небольшие турбины, способные обеспечить электричеством лишь частные дома и квартиры. Типичная европейская ветроэнергетическая установка достигает мощности от 1 до 10 киловатт, диаметр винта установки - от 3 до 8 метров, ротор на таком аппарате устанавливают на высоте 24 метров;

4) геотермальная энергия. Такая энергия время от времени сама пробивается на поверхность земли в виде вулканической лавы. Геотермальная энергия сама ищет предприимчивых людей, которые бы смогли использовать ее глобальный ресурс. Здесь есть место и для генерирования электрической энергии и использования тепла лавы для обогрева зданий, дорог в зонах вечной мерзлоты и т.д. На данный момент человек использует 8 тысяч мегаватт геотермальной мощности в виде электричества по всем странам. Сюда включены и 2800 мегаватт, используемых в США, что составляет менее половины процента всего электричества производимого в Штатах. Все это говорит о расточительности человека. Ведь геотермальная энергия - весьма чистый и стабильный источник тепла и электричества, доступных нам в течение 24 часов в сутки. Нам надо только найти время и деньги, чтобы этот богатейший источник энергии стал доступным и полезным человечеству;

5) солнечные станции. На сегодняшний день существует 2 принципа использования солнечных станций, которые способны генерировать и сохранять для нас электроэнергию. Солнечные термальные станции, их еще называют - концентрирующими солнечную энергию системами. И другой вид - системы, фокусирующие при помощи зеркал солнечный свет, который в свою очередь нагревает теплом воду и запускает в движение вырабатывающие электричество турбины, а фотогальванические элементы конвертируют солнечный свет и тепло в электричество. Необходимо помнить о том, что солнечная энергия - это чистейший, безопасный, природный, постоянной восстанавливаемый и мало учитываемый нами источник энергии. Солнечный потенциал нами даже не определен. К сожалению, солнце капризно. Случаются ночные перерывы в его работе, на небе перманентно выступают облака, солнечные станции весьма дороги в постройке и обслуживании. Типичная домашняя солнечная установка, которую используют в частном секторе некоторых стран, обходится потребителю в 25-30 тысяч долларов. А система обогрева воды солнцем стоит чуть дешевле - $10 тысяч. Тем не менее, такой источник энергии пропадать впустую не должен;

6) атом. Пока под нажимом общественности в странах ближнего зарубежья демонтируют атомные электростанции, более сотни атомных электростанций процветают на территории США, питая ее города электричеством и теплом. Они вырабатывают 1/5 всей электроэнергии страны. Американские ученые считают такой вид добычи электричества достаточно безопасным и выгодным. Правда, радиоактивные отходы американцы предпочитают хранить в земле в третьих странах, подальше от Америки. Передовые ученые мира заверяют нас, что атом никак нельзя сбрасывать со счетов, когда речь заходит о полезной энергии [17].

Реализация этих мега-проектов планируется на временный горизонт до 2019 г. Общий бюджет программы оценивается на настоящий в пределах от 4,2 до 9,8 млрд. долларов США.

В целом, пока планы, заложенные в программу, находятся на "экспе-риментально-демонстрационной" стадии научно-технических разработок. Модель нового реактора на быстрых нейтронах, способного сжигать ОЯТ с добавкой актиноидов, инициаторы GNEP надеются создать примерно за 10 лет. Перспективные технологии переработки ОЯТ без выделения плутония должны быть продемонстрированы "уже в ближайшие годы".

В силу того что биотехнологическое производство относится к наиболее высокотехнологичным отраслям, основная его часть сосредоточена в промышленно развитых странах. Чуть менее половины всего мирового производства биотехнологических продуктов приходится на американские компании (27,5 млрд. долл.), крупными производителями являются также Германия, Япония (7 млрд. долл.), Канада (3 млрд. долл.), Франция и Великобритания (ЕС – 15 млрд. долл.).

Фермеры США выращивают более 2/3 всех ГМ-растений на земле. Это связано не только с наличием в стране крупнейших биотехнологических компаний, но и с либеральным законодательством в отношении ГМ-продуктов. В результате рост их производства оказался беспрецедентным. Представлен широкий спектр культур – от томатов длительного хранения до кукурузы, устойчивой к вредителям.

Повсеместное признание агротехнических и экономических преимуществ полезащитных (безотвальных) технологий стало главной движущей силой столь быстрого внедрения новых технологий.

На смену традиционным мерам, как отвальная пахота, возведение террас, посев по контуру, применение лесозащитных полос и водоотводов пришло использование пожнивных остатков (минимум 30%) для защиты верхнего плодородного слоя и внедрение новой (безотвальной) технологии обработки почвы. Именно в этот период в трудах американских ученых, циркулярах министерства сельского хозяйства и в повседневной практике фермеров США прочно утвердились пять различных видов почвозащитной обработки, отличающихся друг от друга степенью механического воздействия на почву: Нулевая обработка. В этом случае посев производится прямо в почву безо всякой ее предварительной обработки. Около 90% пожнивных остатков от прошлого урожая остаются на поверхности почвы. Для борьбы с сорняками используют гербициды. Гребневая обработка. До посева почва не обрабатывается. Во время посева около трети поверхности почвы обрабатывается стрельчатыми лапами или очистителями рядов, формирующими гребни, в которые производится посев. Минимум 60% пожнивных остатков остаются на поверхности почвы. Для борьбы с сорняками применяются гербициды в сочетании с культивацией. Узкополосная обработка. В период между уборкой и посевом почва не обрабатывается. Во время посева обрабатываются полосы, составляющие примерно 30% поверхности почвы. Как правило, 50% пожнивных остатков покрывают почву. Для борьбы с сорняками применяют гербициды в сочетании с культивацией. Мульчирование. Перед посевом почва обрабатывается с помощью чизелей, культиваторов, дисков, стрельчатых лап или плоскорезов. Как минимум 33% пожнивных остатков остается на поверхности почвы. Для борьбы с сорняками применяют гербициды в сочетании с культиваторами. Сокращенная обработка. В основе ее лежит сокращение числа проходов по полю за счет использования химикатов, а также совмещения операций при помощи многофункциональных агрегатов. На почве, остается около 30% пожнивных остатков от прошлого урожая. Все эти новые виды почвозащитной технологии (за исключением "нулевой") получили обобщающее название "минимальная обработка почвы" в отличие от традиционной (когда пожнивные остатки практически полностью заделываются отвальным плугом в почву, которая при этом оголяется и подвергается интенсивной эрозии). Следует подчеркнуть, что ни одна новая технология еще не внедрялась в сельское хозяйство США столь динамично и широко, как почвозащитная обработка. Если в начале 70-х годов традиционный плуг был господствующим средством почвообработки, то в конце десятилетия его удельный вес снизился до 75%, а в 1985 г. почвозащитными технологиями обрабатывался уже 31% всех полей США, в том числе методом "нулевой обработки" - 5%, "минимальной обработки" - 26% [5].

Электротехническая промышленность развивается в области создания и производства:

• микрочипов;

• суперкомпьютеров (IBM, Apple);

• микропроцессоров (Intel);

• производство программ (Microsoft, Macintosh).

Организация НАСО – это корпорация, посвященная контрактному производству высокой сложности электронных и механических изделий.

Организация НАСО предлагает следующие продукты: лазерные диоды тестирования, электро-механическая сборка, обработка, жгут соединительный кабель.

Авиаракетно-космическая промышленность (АРКП). Является старейшей из молодых наукоемких отраслей промышленностей, поскольку основой ее развития является авиационное производство. После включения в нее выпуска ракет, различных космических аппаратов, приборов, оборудования и двигателей для них, получила свое нынешнее название. К отличительным особенностям, наряду с высокими темпами развития, относится то, что она, наряду с электронной промышленностью, является наиболее наукоемкой, лидируя в затратах на научно-исследовательские и конструкторские разработки (НИОКР), отличается повышенной трудоемкостью в плане использования инженерно-технического персонала и рабочих высшей квалификации, а также характеризуется значительной капиталоемкостью. Еще одна особенность состоит в теснейших связях с военно-промышленным комплексом. К нему полностью или частично относятся такие мощные корпорации, как «Локхид-Мартин», «Макдоннел-Дуглас», «Боинг», «Юнайтед-Текнолоджиз», «Нартроп Грумман» в США, «Аэроспасиаль», «Бритиш Эйрепейс», «Даймлер-Бенц» в Западной Европе и др.

США – абсолютный мировой лидер по расходам на образование (7,5% ВВП в 2010 г.).

Американские университеты первые в мире, именно в них стремятся учиться студенты всех стран.

Доли стран в мировых расходах на науку в 2010 г.: США – 34%, Япония и Китай — по 12,3%, ЕС — 23%, доля России на НИОКР — 1,5% мировых расходов и 1% в национальном ВВП.

Абсолютные цифры: за 2010 г. США потратили $396 млрд, Япония — $142 млрд, Китай — $141 млрд, РФ — $22 млрд [4].

Расходы на науку как доля своего ВВП: лидеры – Израиль и Япония, 3-е место – Финляндия, а США на 5-м месте.

Сейчас ослабевает монополия США на таланты и инновации. Острая соревновательность S&T среди стран-лидеров показывает, что страны, которые не в состоянии использовать новые технологии или которые теряют способность использовать собственные новые технологии, вскоре обнаружат свои отрасли неконкурентоспособными или устаревшими.

В расходах на науку активизируются малые страны Европы, которые пока не могут сравниться в Америкой по масштабам вложений, но имеют большую долю на НИОКР в своём ВВП (Финляндия). Яркие успехи у Японии, Южной Кореи и КНР.

США всерьёз опасаются потерять свои лидирующие позиции в сфере НИОКР в связи с научно-инновационной активностью быстроразвивающихся стран. Призыв Президента США (02.2011): увеличить расходы на НИОКР, чтобы создать «задел» и завоевать будущее («win the future»).

Вывод за рубеж производств (промышленных, трудоёмких и экологически неблагополучных). Высвобождение рабочей силы. Безработица 9,4% (пик – 10% в кризис). Тренд: расширение рекреации, науки, образования.

Научными организациями в США являются:

• Национальные научные фонды – это единственное американское федеральное агентство, чья миссия включает в себя поддержку фундаментальной науки и техники (исключая медицину). 20% федеральной поддержки научных учреждений для проведения фундаментальных исследований. Они представлены такими как:

1. Американский Фонд Гражданских Исследований и Развития;

2. Совет по международным исследованиям и обмену;

3. Американский благотворительный фонд поддержки информатизации образования и науки и т.д.

• Университеты, которые занимают 40-50% от общего числа научных организаций и представлены основными, находящимися в тройке лидеров университетов, такие как:

1. Гарвардский университет;

2. Принстонский университет;

3. Йельский университет.

• Научные ассоциации, представленная:

1. Ассоциация вычислительной техники (АСМ), NY.

• Крупные государственные лаборатории:

1. Лос-Аламосская национальная лаборатория – одна из шестнадцати национальных лабораторий Министерства энергетики США.

2. Национальная лаборатория Оук-Ридж - национальная лаборатория Министерства энергетики США. Является самой большой научной и энергетической лабораторией в системе министерства. Научные направления ORNL: науки о материалах, нейтронная физика, энергетика, высокопроизводительные вычисления, системная биология, национальная безопасность [6].

Данные лаборатории осуществляют свою деятельность при министерствах.

• Также существуют научно-технические парки. Научные парки во всём их разнообразии представляют собой структуры, которые призваны создавать инновационные продукты. Данная организационная форма инновационного процесса является ключевой формой инновационного процесса. Но не единственной. Также инновационный процесс может протекать и в обычных предприятиях государственных или частных. И даже на уровне отдельных предпринимателей. При этом для этого порой не предпринимается особых мер государственной поддержки. Для субъектов предпринимательства наличие инноваций является конкурентным преимуществом, которое помогает отстроиться от конкурентов, сэкономить ресурсы увеличить скорость производства и т.д.

1. «Силиконовая долина» – это уникальное социально-экономическое явление. Здесь собраны вместе хорошо образованные инженеры и ученые с инновационными идеями, квалифицированные менеджеры и венчурные капиталисты, хорошо понимающие старты. Все они знают, что на каждый удачный старт приходится несколько прогоревших, но не боятся вкладывать труд и капитал в перспективные проекты. Все эти люди являются частью социальной сети, включающей всё необходимое для создания и успеха стартапов. Успешные стартапы способствуют созданию новых, так как у участников успешных проектов есть опыт, мотивация и финансовая независимость. Там находятся штаб квартиры Oracle, HP, Apple, Cisco, Intel, Google.

Также в Силиконовой долине можно посетить штаб-квартиру первого производителя спортивных электро-автомобилей Tesla Motors или нанести визит крупнейшему розничному торговцу минеральных и органических продуктов Whole Foods Market. Туристам не нужно оставить без внимания и посещения университетского городка и заглянуть в само учебное заведение в Беркли.

Силиконовая долина – это промышленный район без дымящих труб и шума.

Силиконовая долина – это не только научно-технический центр. Здесь есть много аттракционов, многочисленные зоны отдыха, сады, музеи, парки развлечений, стадионы и торговые центры. Так что вместе с интеллектуальными экскурсиями, тут можно неплохо отдохнуть и развлечься [13].

Поиск по сайту: