Проблемы создания новых научно
advertisement
Байда С.Е. к.т.н., начальник отдела ВНИИ ГОЧС (ФЦ) oktaedr2@yandex.ru ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ НОВЫХ НАУЧНО-ИНЖЕНЕРНЫХ ШКОЛ И РАЗВИТИЯ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ БАЗЫ РОССИИ Научно-технический прогресс и развитие практически всех направлений техники и технологий были связаны с необходимостью создания новых видов вооружения, гарантирующих победу над потенциальным противником (СССР и США). В условиях запрета и ограничений на разработку новых вооружений ставилась задача развития экономики и создания высокоразвитой промышленности и техники гражданского назначения (ФРГ и Япония). Оптимальной научно-технической политикой государства является приоритетное развитие новых научно-конструкторских школ, которые могут обеспечить создание техники и технологий двойного назначения. Однако при этом возникает ряд проблем. 1. Основные проблемы и направления развития новых научно- конструкторских школ и создания техники и технологий двойного назначения Существующая научно-технологическая база исследования, разработки и производства основных видов техники и технологий основана на сложившихся традиционных научных и конструкторских направлениях и школах, сформированных, в основном, еще в середине XX века. В силу своей консервативности и конкурентной борьбы сложившихся школ она препятствует появлению новых научных и конструкторских концепций. При создании новых видов вооружения потенциальный агрессор всегда ищет новые формы ведения войны1. К реалиям современности следует отнести войны нового поколения на основе информационных и экономических технологий, тактики сетецентрических войн и использование негосударственными транснациональными корпорациями собственных вооруженных формирований и армий, применение неконтактных военных средств поражения противника (дроны, крылатые ракеты, 1 Байда С.Е. Мега-катастрофы, как стратегическое и тактическое оружие войн нового поколения, возможность их прогнозирования и предупреждения // Технологии гражданской безопасности. Т. 7. – М., 2010. - № 1–2. – С. 191–198. 1 роботы), применение оружия на новых физических принципах, имитирующего опасные природные процессы и инициирующих техногенные и гуманитарные катастрофы.1 В связи с этим разработка новых видов вооружения начинает переориентироваться на использование новых физических принципов, но проблема этих новых проектов состоит в том, что нет достаточно точного понимания, что это такое. Каковы принципы действия такого нового оружия, а главное, каковы последствия его применения для окружающего мира, здоровья и жизни человека в частности? Огромную и ещё неосознанную угрозу представляет разработка оружия на новых физических принципах двойного назначения, представляемого в качестве технологий предотвращения природных катастроф или научно-исследовательских проектов. Здесь надо выделить известные проекты нагрева и активации ионосферы типа HAARP, климатическое, биологическое оружие, использующее мутации известных вирусов, боевые материалы на основе нанотехнологии и масштабные физические эксперименты, последствия которых непредсказуемы. Есть основания считать, что Большой адронный коллайдер, расположенный в Швейцарии, и проводимые на нем эксперименты являются новым видом глобального геофизического оружия. Развитию новых видов вооружения мешает консервативность военных, чья политика ориентируется на использовании традиционных видов вооружения, с постепенным совершенствованием их тактико-технических характеристик и промышленников, заинтересованных изготовлять такое вооружение без принципиальной смены его концепции и технологической базы производства. Сдерживающим фактором при создании новых видов вооружения является необходимость их более сложного материального и энергетического обеспечения и необходимости вести боевые действия в условиях автономности и отсутствия материального снабжения. Отмечу ряд близких и специфических проблем, существующих и в гражданской области экономики. Экономическое развитие Заполярных и других отдаленных районов Сибири сдерживает неразвитая инфраструктура, отсутствие достаточного энергоснабжения. Байда С.Е. Оценка возможности инициирования мега-катастроф с применением существующих технических средств и технологий и экспертиза случаев их применения // Научно-аналитический сборник. Стратегия гражданской защиты: проблемы и исследования / ЦСИ ГЗ МЧС России. Т. 2. – М., 2012. - № 1 (2). – С. 23–44; Байда С.Е. Плазмоидные болиды космического и техногенного происхождения // Мониторинг: Наука и безопасность. – М., 2014. - №15 (3). - С. 68–89. 1 2 Глобальной угрозой не только для России, но и для мирового сообщества является неуклонно возрастающий объем промышленных и бытовых загрязнений и отходов. Возрастает проблема чистой питьевой воды, несмотря на её наличие в объемах Мирового океана. Огромную угрозу не только нашей стране, но и всему человечеству, несут природные и техногенные катастрофы. Их общее количество имеет тенденцию уменьшаться, но масштабы ущерба и отрицательные последствия для экологии и экономики даже непричастных к этому стран растут на порядки. Основная угроза этих катастроф исходит от увеличения масштаба используемых технологий добычи нефти и сланца. Далее по угрозе рисков идут атомные электростанции, количество которых, а также радиационных отходов неуклонно повышается, увеличивается количество химических производств и их опасные ядовитые выбросы. Все названные проблемы могут быть решены, может быть сделан и скачок в качественном развитии новых научных направлений, техники и технологий двойного назначения, но этому препятствует ряд проблем. 2. Проблема науки и создания новых научных школ Новые научные направления и технологии появлялись только тогда, когда государство ставило перед учеными такую задачу. Успехи в развитии атомной энергетики и ракетно-космической техники были достигнуты благодаря широкому использованию междисциплинарных научных подходов, без которых невозможно было решить поставленные задачи и которые имеют наибольшую результативную эффективность. Однако сейчас для того, чтобы заниматься исследованиями на стыке или в вотчине «неродственных» наук и утвердить себя в качестве дипломированного кандидата или доктора наук, требуется выдержать жесткую критику со стороны своего профильного по месту работы ученого совета, обречь себя на долгие поиски подходящего «стандартизованного» совета, «подогнать» или переделать диссертацию под его требования, а потом найти рецензентов и оппонентов, которые захотели бы разбираться в необычной нестандартной научной работе. А этическая сторона этой проблемы состоит в том, что появление таких работ, которые редки, но которые действительно решают актуальные проблемы науки, выделяются на фоне «стандартных» по содержанию диссертаций и отчасти затеняют их научный уровень. И связано это с тем, что в последнее время основным требованием для диссертации является не решение новой конкретной научной проблемы или задачи, а решение уже решенных задач новым способом и демонстрация своей научной эрудиции и владения математическим 3 аппаратом. Разумеется, высококвалифицированные научные кадры необходимы, но их вклад в развитие науки становится подлинным только тогда, когда это является частью развития новейших направлений науки, а не самоутверждением. Сейчас все диссертационные советы имеют специализацию, определяемую перечнем научных направлений и специальностей и требованиями ВАКа. Для приоритетного развития междисциплинарных научных исследований, посвященных решению конкретных научных проблем, необходимы междисциплинарные диссертационные советы расширенного, но гибкого переменного состава в зависимости от темы и междисциплинарного охвата защищаемой диссертации. Для повышения уровня и объективности научной экспертизы междисциплинарных диссертаций, заявляемых в такие советы, необходимо материальное и моральное поощрение рецензентов и оппонентов таких работ с публикацией рефератов диссертаций и отзывов, как научных исследований, в специальном журнале. Такой проблемно ориентированный диссертационный совет может быть организован под эгидой Фонда перспективных исследований, как организации, наиболее заинтересованной в такого рода научных работах. Формализмом является требование акта внедрения и экономической эффективности результатов диссертации, посвященных решению научных проблем в самом начале практической реализации результатов исследования. Это необходимо в диссертациях, где подводятся итоги уже внедренных научно-исследовательских работ и исследований, но неприемлемо для пионерских и инновационных исследований, внедрение которых, в силу масштабности и экономических причин, может длиться десятилетиями. Ведь оценивается все-таки не полученная прибыль, а научная новизна. Следующей мерой по повышению эффективности науки должна стать перепись и паспортизация научных и научно-конструкторских технологических школ на основе их заявок. Это позволило бы оценить общее состояние, направления и результативность работы научных и конструкторских коллективов и перспективы их развития. Определенным тормозом на пути развития физических наук стала их ориентация на приоритет математических моделей над физическими. Этот спор между учеными возник еще в начале прошлого века и, в частности, был связан с развитием квантовой физики. Проблема состоит в том, что с помощью математической модели можно описать любой физический процесс, но не всегда можно объяснить его физический механизм и тем более открыть все возможности физических явлений и процессов для более эффективного и практического применения. Мощный инструментарий современной математики должен обеспечивать исследование физических процессов, но не 4 главенствовать и не подгонять виртуальные математические модели под многообразие свойств физических процессов. В качестве примера приведу исследование эффекта возврата колебательной активности Ферма-Паста-Улама (ФПУ). Физик Э. Ферма при исследовании ядерных процессов обнаружил их периодическую активность после импульсного воздействия. Он принял математическую модель этих процессов как систему нелинейно связанных, но ограниченных по количеству осцилляторов, и с помощью помощников исследовал её на первых ЭВМ. Учеными были получены уникальные результаты, подтверждающие возможность проявления этого эффекта как физического явления и его свойства. Но о практическом применении эффекта невозможно было говорить ввиду его сложного математического описания и ограничения числа осцилляторов. Выбор в качестве исходной физической модели начального импульса пакета волн и линейных связей между бесконечным числом осцилляторов привел к более простой математической модели. Несмотря на принципиальное различие исходных физических моделей, новая физическая модель подтвердила согласованность результатов с первичной моделью ФПУ Э. Ферма, но главное, дала возможность практического использования этого эффекта как в теоретических исследованиях, так и при проектировании технических устройств. Решение проблемы предупреждения природных, техногенных и биологосоциальных катастроф и исследования на основе геофизики, космической физики, социологии и медицины способствовали развитию нового междисциплинарного научного направления – «Волновая теория катастроф»1. Дальнейшие исследования определили наличие и существенную роль в геофизических, космических и биологических процессах такого явления, как инерционные физические волны и поля. Знание свойств и закономерностей инерционных физических волн и полей позволяет решить проблему прогноза землетрясений, обеспечить повышение точности метеорологического прогноза, предупреждения техногенных аварий и катастроф, изменение состояния больных, объяснило закономерности расположения орбит планет и их спутников в Солнечной системе. Волновая теория катастроф дала возможность понять механизм и построить физические расчетные модели ряда феноменальных физических эффектов, и 1 Байда С.Е. Природные, техногенные и биолого-социальные катастрофы: закономерности возникновения, мониторинг и прогнозирование / МЧС России. - М.: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2013. 194 с. 5 использовать их при проектировании технических систем на новых физических принципах. Следующей проблемой развития науки является исследование и использование феноменальных физических эффектов, в практическом применении которых содержится огромный потенциал развития как науки в целом, так и создания новых видов техники и технологий. Тем не менее, существует проблема в том, что они, как правило, нестабильны и не поддаются точным научным теоретическим и инженерным расчетам. Для их исследования необходимы новая теоретическая база на основе междисциплинарного подхода и новая метрологическая инструментальная база, позволяющая измерять физические процессы с большой нелинейностью характеристик и параметров. Для таких теоретических исследований и инженерных расчетов может быть использована система Ln – Tm (метр – сек) размерностей, о возможности существования которой первым еще в XIX веке заявил Дж. Максвелл1, а в виде системы, внешне напоминающей таблицу химических элементов Д. Менделеева, представили Р. Бартини и П. Кузнецов уже в середине ХХ века2. Не исключено, что для развития физики, эта система и таблица будут иметь аналогичный успех. Достоинством L – T (метр – сек) размерностей является единство представления всех физических процессов и определений (пространственно-временных, электрических, газодинамических, механических) в одном математическом образе, а соответственно анализировать их взаимодействие и совокупное влияние. 3. Энергетика и экология Проблемы энергетики и экологии имеют прямую связь и должны иметь общее решение. Сейчас в области поисков перспективной и альтернативной энергетики исследования ученых сосредоточены на термоядерном синтезе, исследования по которому идут более 50-и лет, а гарантируемый результат ученые обещают получить не ранее, чем также через 50 лет. Далее идет водородная энергетика, являющаяся атавизмом развития ракетно-космической техники, имеющая также 50-летнюю давность. Солнечная, ветреная, приливная и другие виды энергетики, частично решают Максвелл Дж.К. Трактат об электричестве и магнетизме. В двух томах. Т. 1. - М.: Наука, 1989. С.30 – 31. 2 Бартини P.O. ди, Кузнецов П.Г. Множественность геометрий и множественность физик // Труды семинара «Кибернетика Электроэнергетических систем». – Брянск, 1974. http://www.situation.ru/app/rs/lib/pobisk/ur_model_sys/ur_model_sys.htm. 1 6 проблему, но дороги, не могут обеспечить высокие мощности и не могут конкурировать с углеводородным топливом. Практически не используется энергетический потенциал переменных физических полей окружающей среды, а генерирующие устройства, в которых их пытаются преобразовать и получить энергию, официальная наука объявляет «вечными двигателями» и не только отказывается, но даже предостерегает от их рассмотрения1. Холодный ядерный синтез объявлен мировым научным сообществом продуктом лженауки. В то время как вся окружающая живая и неживая природа использует только этот принцип. Существует ошибочное предубеждение, что альтернативная энергетика на основе холодного ядерного синтеза нанесет ущерб экономике России. Это не совсем так. Во-первых, экономический рост нашей стране, обладающей огромными территориями, принесет экономическое процветание районов, развитие которых сдерживают энергетические возможности. То есть, на начальном этапе, который может длиться десятилетиями, альтернативная энергетика постепенно заполнит ту нишу энергетической недостаточности, которая сдерживала освоение и развитие перспективных экономических районов. Во-вторых, вначале, пока не последует изменение технологий и структуры потребления углеводородов, это не отразится на основных промышленных потребителях углеводородного топлива, наращивание энергетической мощности альтернативной энергетики не может произойти скачком, а будет постепенным, что позволит постепенно и бескризисно перестраивать экономику страны. Использование технологий, основанных на холодном ядерном синтезе, может полностью изменить современную технологию переработки нефтегазового сырья, повысить её эффективность и, возможно, создать новые виды материалов с новыми свойствами и качеством. Огромный энергетический и сырьевой потенциал содержат промышленные и бытовые отходы, угрожающие всему миру масштабной экологической катастрофой. Существующие технологии их переработки дороги, не эффективны и имеют сопутствующие экологические проблемы. А технологии, основанные на холодном ядерном синтезе, могли бы эту проблему решить. 4. Подготовка научных и инженерных кадров Кругляков Э. Лженаука. Чем она угрожает http://www.gumer.info/bibliotek_Buks/Science/Article/kr_ljenauk.php. 1 7 науке и обществу? - Система высшего инженерного образования, сложившаяся в период СССР, отвечала потребностям и условиям экономики и управления промышленностью того периода. В будущих инженеров вкладывали базовые технические знания, а затем на предприятиях, куда их распределяли, дообучали на практике и доводили до необходимой для данного предприятия специализации. С началом рыночного периода экономики требования к инженерному составу сводятся, в основном, к необходимости обслуживания импортной техники, которая почти полностью вытеснила отечественную. При подготовке инженерных кадров, с учетом потребностей рынка труда и перспектив развития науки и промышленности (без учета военно-инженерных специальностей) следует четко определить и, возможно, стандартизовать их специализацию по следующим категориям: - инженер-исследователь; - инженер-конструктор; - инженер-технолог; - инженер по эксплуатации. Следующий высокий уровень подготовки, необходим для руководителей проектов: - координатор научно-исследовательских программ; - координатор проектно-конструкторских и технологических разработок; - координатор организации, эксплуатации и управления производством. Следующий еще более высокий уровень подготовки: - эксперт-консультант по указанным выше специализациям. Прохождение учебы по специальным программам и получение соответствующих дипломов по указанным видам подготовки дает необходимые знания для выполнения данных работ, но не является обязательным условием для занятия определенных должностей. Обучение и специализацию студентов по новейшим и перспективным направлениям науки и техники необходимо начинать не позднее, чем с третьего курса, а по их желанию и выбору, возможно и с первого курса. Это можно делать по направлению студентов в специализированные научные лаборатории и КБ, по их заказу и необходимым договоренностям, или организацией соответствующих учебноисследовательских лабораторий непосредственно в высших учебных заведениях. Специализацию и результативность обучения и работы-стажировки этих студентов необходимо отмечать в их аттестации по окончанию учебного заведения. 8 В дальнейшем объективной характеристикой специалиста должен стать рабочий паспорт-аттестат инженера и научного сотрудника, куда бы заносились сведения о характере, сложности и качестве выполненных работ и проектов. Отчасти, сейчас это есть в виде трудовой книжки, личного резюме и характеристики-аттестации научных сотрудников и соискателей новой работы, но необходима систематизация этих сведений и представление в виде полноценного юридического документа. Могут быть проблемы учета работы работников при их участии в закрытых программах, но они вполне преодолимы при ограничении и минимальной детализации. Сейчас от политического руководства страны можно слышать, что для научнотехнологического развития страны необходимо делать ставку на молодежь. Да с этим нельзя не согласиться. Но нужно учесть, что подготовку IT специалистов можно начинать уже с 12 лет, а то и раньше и для этого нужен только один хороший компьютер. Благодаря этому в 16–18 лет он может стать высококлассным специалистом по программированию. А вот для подготовки инженера по «железу» необходимо вначале изучение большего объема базовых естественнонаучных и технических дисциплин, которое завершается к 20–23 годам, практическая работа для закрепления этих знаний от 3 до 5 лет, выбор и углубление направления своей инженерной специализации, начальный опыт руководства коллективом проектировщиков 3–7 лет. Только в 30–35 лет может вырасти руководитель, способный управлять инновационными проектами, заканчивающихся созданием новой техники и технологий, на которую также в свою очередь уйдет не менее 5–7 лет. Таким образом, возраст руководителя по-настоящему инновационного проекта должен составлять в среднем, в зависимости от его сложности, не менее 30–40 лет. Не следует забывать и то, что реализация в прошлом веке таких масштабных проектов, как радиоэлектроника и вычислительная техника, атомная энергетика и космическая техника базировалась на многолетних и едва ли не полувековых исследованиях малоизвестных ученых и инженеров, заложивших научные и технические идеи и основания в эти будущие проекты. Только когда созревали необходимые политические и экономические условия для реализации соответствующих проектов, поднимались архивы, переписывались научные теории и назначались энергичные управленцы этих программ, которым давались соответствующие полномочия и которые становились отцами-основателями новейшей отрасли науки и промышленности. 5. Проблемы, пути и задачи государственной и налоговой политики в области научно-технологического развития 9 Экономические проблемы и препятствия в развитии новой техники и технологий: - налоговые законы сейчас составлены так, что они одинаковы как для научноисследовательских организаций, так и для ларька-магазина, где высокий суточный оборот, или завода, производящего товарную продукцию; - налог с имущества одинаков для товарных производств, и для научных организаций с приборов, испытательного оборудования, имеющего огромную стоимость, но используемого кратковременно и вообще говоря, не приносящего определенного дохода; - налог с прибыли, один и тот же для магазина и научной организации, для которой прибыль едва ли возможна при продаже результатов научных исследований в начале их промышленного внедрения. Исследования и разработка новой техники длятся не менее 3–5 лет, а иногда и десятилетиями, они не предполагают быстрого получения прибыли, которая может наступить, как разовая, только после продажи своей разработки. Если прибыль все-таки имеет место, то она необходима для развития лабораторной и экспериментальной базы, требующей дорогостоящего приборно-измерительного оборудования. Поэтому для развития современной научно-технической базы необходимо изменение налоговой политики в отношении научно-исследовательских организаций. Как минимум необходимо льготное налогообложение на имущество (приборно-измерительное оборудование) научно-исследовательских организаций, необходимо также отменить налог с той части прибыли, которая будет расходоваться на развитие научнотехнической базы. Такие меры повысят привлекательность инвестиций в развитие перспективных научных исследований и разработок. Определенные сложности при заключении контрактов и договоров на выполнение НИР и НИЭР возникают при утверждении сметы, которую заказчики требуют подробно расписать, а потом строго её придерживаться. Предварительная смета нужна, но вначале исследований невозможно предусмотреть все те работы, приборы, оборудование и материалы, которые потребуются для выполнения НИР. Смета должна определять общую сумму расходов, быть достаточно гибкой и не ограничивать вполне ожидаемые и необходимые изменения в ходе выполнения НИР. Сейчас для начала и развертывания работ предусматривается аванс, который не всегда может обеспечить приобретение необходимых и достаточных средств для полноценного выполнения работ. Поэтому предлагается при ФПИ учредить банк 10 кредитования на беспроцентной основе для уже принятых к выполнению научных программ. При выполнении бюджетных НИОКРов обязательным является проведение тендеров на закупку оборудования и комплектующих по минимальной цене. В результате приходится покупать и использовать не лучшее, а дешевое и не совсем качественное. Необходимо отменить это требование, а выбор необходимых комплектующих и материалов должен определять сам исполнитель. Разработка новых научных направлений длится десятилетиями, в то время как конкурсы предполагают и даже поощряют оценочными коэффициентами минимизацию сроков выполнения работ. Это больше похоже на желание как можно скорее поделить бюджетные деньги, но не получить полезный научный результат. Так конкурсы Минобрнауки и других ведомств предполагают выполнение работ в течение не более 9 месяцев, а приоритет тем, кто эту работу сделает за 2–6, хотя «стахановские» показатели и результаты этих работ формальны и весьма сомнительны и, чаще всего, никому не нужны. Сложилась практика, когда конкурсы на проведение дорогостоящих бюджетных НИР выигрывают скороспелые и малочисленные предприятия и коллективы, не имеющие ни опыта работы, ни соответствующей научно-экспериментальной базы для их выполнения. При этом отсутствует ответственность за результаты их проведения. Для повышения эффективности проведения конкурсов на НИР/НИЭР необходимо: - выделение актуальных ключевых для страны научных проблем с четким определением конкретной заказывающей организации и персонально ответственных заказчиков; - последовательные многоэтапные конкурсы по решению этих выбранных ключевых проблем с последовательным сокращением количества участников и нарастанием финансирования для исполнителей, получивших положительные результаты; - для определения перспективных научных коллективов или индивидуальных исследователей, находящихся на начальном этапе своих исследований, необходимо разрешить конкурсное малобюджетное финансирование, например, 0,3–1,0 млн. руб. на срок до 1 года, с последующим продолжением нарастающего финансирования по результатам работы. Выводы 11 Проблемы создания новых научно-инженерных школ и развития конструкторско-технологической базы России могут быть решены с помощью следующих мер: 1. Приоритетное развитие техники и технологий двойного назначения, направленных на решение аналогичных и близких проблем. 2. Паспортизация научно-конструкторских и технологических школ и приоритеты развития новых школ и научных объединений. 3. Развитие междисциплинарных научных исследований и рост числа диссертаций, решающих актуальные проблемы науки, техники и технологий, повышение результативности и ответственности диссертационных советов за их рассмотрение. Создание межведомственного и междисциплинарного диссертационного совета при Фонде перспективных исследований. 4. Развитие новой научно-теоретической базы исследований и использования феноменальных физических эффектов на основе междисциплинарного подхода и новой метрологической инструментальной базы, позволяющей измерять физические процессы с большой нелинейностью характеристик и параметров. 5. Систематизация категорий и повышение уровня специальной подготовки студентов и специалистов, отвечающая реалиям времени и целям стратегического развития Российской Федерации, введение паспорта-аттестата специалиста. 6. Изменение налоговой политики и введение льготного налогообложения научно-исследовательских организаций и их инвесторов. 7. Создание Банка развития перспективных перспективных исследований. 12 исследований при Фонде
