Линн Фостер - Нанотехнологии. Наука, инновации и возможности

• Название: Нанотехнологии. Наука, инновации и возможности
• Автор: Линн Фостер
• Жанр: Образовательная литература
• Год: 2008
• ISBN: 978-5-94836-16

В предлагаемой книге авторы – известные ученые и бизнесмены, занимающиеся теоретическими и практическими проблемами нанотехнологий, – описывают состояние дел и перспективы их развития на ближайшее десятилетие, а также возможное воздействие нанотехнологий на глобальные процессы.

Книга предназначена для широкого круга читателей: научных работников, специалистов, а также студентов профильных учебных заведений.

Перевод: Арсен Хачоян

---

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.