4645

этого эффекта. Если эффект, отмечает К.К. Вальтух, которого хочет достигнуть некоторая страна, – это наращивание той или иной конечной продукции, то необходимыми структурами являются комплексы взаимосвязанных технологических систем, направленные на создание этой продукции [12, с. 39].

Это время, когда инновационный процесс можно ускорить, создав в стране посредством поощрительных мероприятий благоприятный для инициирования процесса внедрения инновационный климат. Активизация темпов прироста производительности труда будет свидетельствовать о том, что процесс ускоряется. Наукоемкое предпринимательство в России тоже становится все более и более привлекательным для потенциальных возможностей создания технологических альянсов. В качестве основных положительных показателей российской экономической действительности можно выделить следующие преимущества: 1) развитие рыночной экономики; 2) большое количество технологий для коммерциализации, в том числе в фармацевтике, биомедицине, аэронавтике и др.; 3) приведение законодательства в области охраны интеллектуальной собственности в соответствие с международными стандартами; 4) поощрение технологического бизнеса за пределами России; 5) распространение и одобрение совместного с зарубежными компаниями владения лицензиями; 6) постепенное внедрение международных стандартов качества, таких как ICO-9000; 7) появление положительного опыта использования российских заводов для окончательной сборки сложных товаров.

По мере того как инновационный процесс охватит определенную часть экономики, он из искусственно стимулируемого превратится в спонтанный, так как в экономике возникнут внутренние стимулы и принуждение к трансформацию. Это, во-первых, рост прибылей благодаря увеличению производительности труда от применения инновационных технологий и, во-вторых, конкурентные силы, так называемое инновационное давление, заставляющее фирмы в целях выживания обновлять продукцию, внедрять инновационную технологию.

Появление эндогенных стимулов развития означает вступление волны инновационной технологической реконструкции. Она сопровождается

91

массовым обновлением капитальных благ, широким производством и потреблением инновационных товаров и услуг, бурным ростом инвестиций и производительности труда, структурными сдвигами. Экономика вступает в волну длительного экономического подъема.

Врамках сервисно-гуманитарного сектора наибольшим инновационным потенциалом обладают здравоохранение, образование, индустрия культуры и др. Самая большая отрасль российской экономики, генерирующая макроспрос на нано- и биопродукты и услуги – здравоохранение. Одно из направлений клеточной медицины – стволовые клетки. Здесь происходят революционные изменения в технологиях здравоохранения. В этой сфере много российских «ноу-хау», патентов, изобретений. Стволовые клетки дают возможность замены любых видов тканей в организме. Клеточные технологии позволяют многократно поднять эффективность медицины. Массовое применение клеточных технологий позволяет найти более эффективные методы лечения. Спрос на медицинские услуги будет расти. Здравоохранение становится самой крупной отраслью.

Внаучно-индустриальном секторе экономики России имеются несущие отрасли шестого технологического уклада – это авиационная, ракетнокосмическая и атомная промышленность. Эти отрасли самодостаточны и вполне развиты. В области лазерных технологий Россия обладает почти всем спектром технологических возможностей. Имеющийся потенциал – это не просто локальные ниши, а достаточно мощные зоны технологического превосходства, которые необходимо наращивать и развивать перманентно. Этот потенциал позволяет быть на новой волне экономического роста. Макроэкономический эффект здесь в том, что если сделать это в начальной фазе, будет обеспечен долгосрочный экономический рост с накоплением преимуществ и получением сверхприбылей за счет уникального товарного предложения и интеллектуальной ренты. Отставание означает, что нельзя оседлать волну

вфазе роста. Информационно-технологический сектор российской экономики также обладает необходимым потенциалом. Здесь сосредоточены производство компьютеров и периферийных устройств,

92

производство коммуникационного оборудования, производство аудио- и видеотехники и оборудования, производство полупроводников и других электронных компонентов, производство навигационного, медицинского и измерительных инструментов, производство программного обеспечения и различные услуги.

Одним из локомотивов технологического прорыва России является формирующийся нанобиотехнологический комплекс экономики. Нанотехнология – технология получения веществ и устройств с наперед заданными свойствами и молекулярной структурой путем их поатомной сборки [8; 53]. Они имеют многоотраслевой характер, и поэтому какое-либо явление в данной области может быть использовано в различных отраслях экономики: сельском хозяйстве, диагностике болезней на ранних стадиях, экологии, медицине, фармакологии, информационных технологиях, химической промышленности, производстве материалов и т.д. Достаточно быстро развиваются направления в химии, связанные с нанотехнологиями [26; 53; 54].

Ядро шестого технологического уклада включает в себя производство средств производства – электронных микроскопов, средств измерения, наноматериала, наоустройств, новых источников света, электронных зондов. Средства производства в клеточной медицине и нанотехнологиях одни и те же – это электронные микроскопы, электронные зонды, которые позволяют оперировать с атомами и молекулами и конструировать совершенно новые структуры как материального, так и органического мира. Указанный уклад основывается на трех ключевых факторах. Первый фактор – нанотехнологии, позволяющие проникать на наноуровень понимания материи и конструировать новые материалы, новые технические устройства и проникать на уровень клетки живого организма. Второй фактор – клеточные технологии и генная инженерия, тесно связанные с первым. Третий фактор – это дальнейший прорыв информационных технологий. Здесь технологическая траектория естественным образом легла на наноуровень: главная технологическая траектория в электронике – миниатюризация. С 1950 г. плотность транзисторов на микросхемах удваивалась каждые 1,8 года, то есть

93

происходит уплотнение на электронных схемах в два раза. Эта тенденция получила название «закон Мура». Но существуют физические ограничения на миниатюризацию электронных схем Поэтому дальнейшее повышение скоростей обработки информации возможно, например, за счет перехода на квантовые компьютеры или конвергентные технологии. Таким образом, сочетание 1) нанотехнологий, 2) информационных технологий, 3) биомолекулярных технологий дает качественно новый эффект во всех секторах экономики. В современных условиях физика проникает в другие области, прежде всего в биологию, где не будет прорыва без физики. Сегодня естественные науки немыслимы без физических методов и без математического аппарата. Классические физико-математические методы должны соединиться с биологией, «оплодотворить» ее. Междисциплинарный подход – методология современной науки, когда сложение достижений многих дисциплин обеспечивает принципиальный прорыв. Особенность нанотехнологий заключается в их принадлежности к междисциплинарным областям науки. Россия с ее традицией междисциплинарных школ имеет необходимый потенциал завоевать свою нишу на мировом рынке [73]. Сильные позиции у России в первую очередь в сфере наноприборостроения. Самый яркий коммерческий успех российских разработчиков на этом направлении – сканирующие зондовые микроскопы (СЗМ) зеленоградской компании NT – MDT. Она экспортирует свою продукцию в страны ЕС (где занимает около 14 % рынка), азиатские страны (9 % рынка) и Израиль (35 % рынка). Новый научный тренд – конвергентные нано-, био-, инфо, когнитивные технологии (НБИК). В России создается уникальный НБИК-центр. По концентрации технологических, научных, человеческих ресурсов этот центр уникален, в нем все взаимосвязано – суперкомпьютер, источник синхронного излучения, нанотехнологии, когнитивные науки. Основной их задачей станет выполнение операций по моделированию физических систем, в том числе тех, что участвуют в биопроцессах нанометрового масштаба. Биотехнологии позволят вводить в конструирование

94

неорганических материалов биологическую часть и получить гибридные материалы. Информационные технологии дадут возможность в гибридный материал или систему «подсадить» интегральную схему, и в итоге получится интеллектуальная система. На следующем этапе присоединение когнитивных технологий даст возможность, основываясь на изучении функций мозга, механизмах сознания, поведения человека, вводить алгоритмы, которые будут «одушевлять» создаваемый прибор. Минпромэнерго утвердило стратегию развития электронной промышленности России, предусматривающую около 250 млрд руб. инвестиций и помимо прочего внедрение в производство в России до 2025 г. «наноэлектронных устройств, обеспечивающих… прямой беспроводной контакт мозга человека с окружающими его предметами». Реализация стратегии предусматривает три этапа. На первом этапе (2007–2009 гг.) в микроэлектронную промышленность предполагается инвестировать 49 млрд руб., в том числе 30 млрд руб. из госбюджета. На втором этапе (2012–2015 гг.) инвестиции вырастут до 63 млрд руб., а в 2016–2025 гг. достигнут 135 млрд руб., к 2025 г. Россия освоит нанотехнологии уровня 0,018 мкм. В результате уже в 2016–2025 гг. в России «широкое распространение получат встроенные наноэлектронные устройства, обеспечивающие постоянный контакт человека с окружающей его интеллектуальной средой, получат распространение средства прямого беспроводного контакта мозга человека с окружающими его предметами, транспортными средствами и другими людьми» [27]. Конечная цель конвергенции – создание гибридной, природоподобной системы с качественно иными механизмами производства и потребления.

Государство поддерживает разработки в рамках Федеральной целевой программы по развитию инфраструктуры наноиндустрии. В России целевое бюджетное финансирование работ в области наноматериалов и нанотехнологий осуществляется с начала 90-х гг. ХХ в. в рамках нескольких программ (таблица 8).

95

Таблица 8 – Основные программы развития наноматериалов, наносистем и нанотехнологий

Источник: Флерова А. О государственном регулировании инновационного развития в области наноматериалов и нанотехнологий в России (краикий обзор) // Инвестиции в России. 2006. № 8. С. 44.

Государственная поддержка позволила сохранить научный потенциал, довольно высокий уровень исследований и лидирующие позиции в некоторых областях нанонауки. Хотя работы в области нанотехнологий в России проводятся начиная с 70-х гг. прошлого века, системность в их организации появилась только в последнее время, когда по инициативе еще Минпромнауки была разработана и принята Правительством РФ Концепция развития работ в области нанотехнологий.

4.4 Инфраструктурный сектор экономики России.

Развитие грид-системы национальной нанотехнологической сети

В результате интеграции российской и мировой науки формируется общая основа. Россия участвует в крупнейших научных мегапроектах мира и при этом играет значимую, в том числе финансовую, роль в них. Фундаментальные идеи российских ученых сделали возможными четыре крупных международных проекта – Большой адронный коллайдер (БАК) в ЦЕРН, термоядерный реактор ИТЭР, который строится во Франции,

96

Европейский лазер на свободных электронах XFEL в Гамбурге, ускоритель тяжелых ионов FAIR в Дармштадте [15; 35;61; 62].

ВРоссии на базе имеющегося высокого научно-технологического потенциала запланированы уникальные мегапроекты, и до 2020 г. они обеспечены инвестициями. Один из проектов – центр термоядерных исследований на базе токамака с сильным полем в Курчатовским институте и ТРИНИТИ. Второй проект-центр нейтронных исследований на базе реактора ПИК в Ленинградской области, где будет создан научный центр Балтийского региона. Третий проект – синхротронный источник 4-го поколения, таких в мире нет, лишь три лаборатории достигли 3-го поколения. В России еще функционирует коллайдер-ускоритель. Уникальные идеи предложены научными центрами в Нижнем Новгороде, Новосибирске, Шатуре, Протвине. Мегаустановки являются свидетельством научно-технического потенциала страны, поэтому они есть во многих странах мира. Однако немногие умеют строить мегаустановки. Россия в этой сфере является одним из лидеров. В развитии научнотехнологического развития страны наступает новый этап – Россия возобновляет строительство мегаустановок на своей территории. При отборе проектов обязательным условием, помимо прочих, является активное международное участие и тесное взаимодействие.

Внастоящее время Россия играет активную роль в глобальных научных мегапроектах. В 40–80-е гг. ХХ в. уже были успешные мегапроекты – атомный, космический, авиационный, информационный и т.д. Из этих мегапроектов выросли промышленность и технологии, которые позволяют оставаться среди глобальных лидеров. Это атомные станции, подводные лодки и ледоколы, космонавтика и спутники, компьютеры и ускорители, сверхпроводимость и материаловедение. Новые мегапроекты дадут России новый мощный кумулятивный импульс.

Один из таких мегапроектов, созданный для поддержки национальной нанотехнологической сети, расположен в Курчатовском институте. Научная база и практический фундамент, который может предложить Курчатовский институт, способны стать основой для любой прикладной работы и активно участвуют в международных проектах. Вычислительный

97

центр Курчатовского института всегда был и является одним из крупнейших в России, его составными частями были как собственно вычислительные ресурсы института, так и передовая информационная инфраструктура. Мощность и объем хранимой информации ставят указанный вычислительный центр на один уровень с мировыми суперкомпьютерными центрами. Стратегическая задача центра – обрабатывать данные, связанные с разработкой нанотехнологических проектов. На основе РНЦ «Курчатовский институт» развернут программно-технический комплекс, являющийся одним из 11 ресурсных центров для грид-вычислений, созданных в рамках проекта «Построение грид-системы национальной нанотехнологической сети». В рамках этого проекта (по государственному контракту с Минобрнауки РФ) РНЦ «Курчатовский институт», НИИЯФ МГУ, ОИЯИ (Дубна) и ПИЯФ РАН (С.-Петербург) совместно разработали технологию и создали грид-систему для проведения распределенных вычислений на суперкомпьютерных комплексах. В настоящее время к разработкам подключаются и другие научные центры России, такие как ИПХФ РАН, С.-Петербургский политехнический университет, СПбГУ ИТМО и ВЦ ДВО РАН в Хабаровске, научные центры в Казани, Перми, Новосибирске и др.

В России грид-система реализована в виде распределенной инфраструктуры под названием ГридННС (грид-инфраструктра для национальной нанотехнологической сети) и представляет собой набор сервисов, которые обеспечивают пользователям универсальный доступ к вычислительным ресурсам суперкомпьютерных центров (сайты ГридННС), подключенным к инфраструктуре. В рамках проекта ГридННС создан оригинальный пакет middleware, и создаются грид-системы ННС на национальном уровне. Это первый опыт грид-инфраструктурной реализации подобного уровня в России. Разработанная технология, благодаря масштабируемости, позволит объединить десятки и сотни вычислительных центров, обслуживать в автоматическом режиме сотни и тысячи пользователей, выполняющих на суперкомпьютерах сложные расчеты с использованием алгоритмов параллелизации вычислений и интеллектуальной подготовки композитных заданий.

98

Группа научных центров России начиная с 2004 г. (РНЦ «Курчатовский институт», НИИЯФ МГУ, ОИЯИ, ИФВЭ, ИТЭФ, ПИЯФ РАН, ИЯИ РАН, МИФИ, и ФИАН) участвует в создании европейской грид-системы EGEE (Enabling Grid for E-sciencE) / EGI, предназначенной для массового выполнения вычислительных задач (грид-задач) из разных областей науки и промышленности. В настоящее время в грид-инфрастуктуры EGEE входит более 300 ресурсных грид-центров по всему миру. Указанные научные центры также участвуют в создании глобальной гридинфраструктуры LCG (LHC Computing Grid), центров по анализу данных экспериментов на БАК в ЦЕРН.

Врамках проектов БАК и EGEE в РНЦ «Курчатовский институт» построен ресурсный грид-центр и внедрена технология распределенных вычислений, основанная на грид-сервисах (грид-технология) и связующем программном обеспечении gLite, разработанном участниками этих проектов. Ресурсный грид-центр подключен к инфраструктуре EGEE, и его ресурсы доступны для всех пользователей этой инфраструктуры.

В2008 г. начаты работы по созданию программного обеспечения промежуточного уровня (middleware – грид – ПО) и национальной гридсистемы. Технологии разработки программного обеспечения, систем и сервиса направлены на решение задач снижения стоимости программного обеспечения, систем и сервиса, развитие новых методов и инструментариев программного обеспечения и интеллектуальных пользовательских интерфейсов. Развитие сервиса направлено на интеграцию гетерогенных платформ и компьютерных сетей с возрастающей сложностью предоставляемого сервиса с целью создания открытой информационной и коммуникационной сервисной инфраструктуры с необходимой надежностью, безопасностью и качеством.

Грид-технологии, а также построенный в РНЦ «Курчатовский институт» ресурсный грид-центр позволяют выполнять в автоматическом режиме массированный поток грид-задач как на самом грид-центре в РНЦ «Курчатовский институт», так и на любом другом грид-центре, подключенном к инфраструктуре.

Суперкомпьютерная технология и созданная на ее основе грид-система

99

используется для развертывания грид-инфраструктуры, где требуется организовать эффективные распределенные вычисления на нескольких вычислительных центрах с разнообразными вычислительными ресурсами (сильно- и слабосвязанные кластеры), при этом пользователю достаточно на своем рабочем месте владеть стандартным браузером.

В РНЦ «Курчатовский институт» мощность функционирующего ресурсного грид-центра позволяет одновременно запустить более 1000 однотипных задач. При этом суммарная емкость хранилища составляет более1000 ТБ. Рабочий режим грид-центра, через который ежедневно проходит более 5000 грид-задач, – 24х7 365 дней в году. Здесь же функционирует вычислительный кластер производительностью 30 терафлопс. В 2010 г. к нему введен в опытную эксплуатацию еще один вычислительный кластер производительностью 120 терафлопс. По данным российского рейтинга Топ50 (http:// supercomputers. ru), в России имеется, как минимум, 50 современных вычислительных центров производительностью от 0,5 до 60 терафлопс. Под руководством института создается высокоскоростная сеть передачи данных, что позволит вычислительному комплексу работать в режиме удаленного доступа и распределенных вычислений, предоставляя ресурсы организациям, входящим в нанотехнологическую сеть. Идет интенсивная работа над созданием программного технического обеспечения для распределенного использования ресурсов этой сети: грид-обеспечение, обеспечение распределенной обработки данных в этой сети и удаленного доступа к уникальному оборудованию. При этом для экономии ресурсов предполагается предоставление комплексов необходимой исследовательской аппаратуры для выполнения ряда взаимосвязанных проектов и разработок,

Технология распределенных высокопроизводительных вычислений и созданная грид-система уже позволяют предложить федеральным ведомствам, промышленности и научным учреждениям принципиально новые средства для проведения эффективных вычислений на суперкомпьютерных комплексах. Созданный на базе параллельных кластеров и грид-систем Центр коллективного пользования (ЦКП)

100