Немецкая премия будущего 2008
В минувшую среду, 3-го декабря, в Берлинском конгресс-центре состоялась торжественная церемония присуждения Немецкой премии будущего за 2008-й год. Напомню, что этой почётной наградой, учреждённой 12 лет назад тогдашним президентом Германии Романом Герцогом (Roman Herzog) и вручаемой с тех пор ежегодно, удостаиваются выдающиеся достижения в области техники и инноваций. Помимо почётного диплома, памятного знака и всеобщего признания, лауреаты премии получают и солидное денежное вознаграждение, составляющее 250 тысяч евро. По замыслу учредителя, премия призвана способствовать не просто развитию немецкой науки, а, прежде всего, тех её приоритетных направлений, которые обеспечивают Германии ведущие в мире позиции в сфере высоких технологий. Тогда, двенадцать лет назад, Роман Герцог сказал:
Мы сможем в будущем поддерживать высокий уровень благосостояния, финансировать нашу систему социальных гарантий и эффективно осуществлять экологические программы лишь в том случае, если в сфере научных исследований и технических разработок останемся среди мировых лидеров. Благосостояние нашей страны построено на достижениях наших учёных и инженеров. Так должно быть и впредь! Поэтому мы должны всячески поощрять наших молодых учёных и инженеров, одаривать их не только деньгами, но и вниманием и признанием.
Следует также отметить, что при определении проекта-победителя жюри с самого начала отдавало и по-прежнему отдаёт предпочтение не фундаментальным исследованиям, какими бы выдающимися они ни были, а прикладным инновациям. Тем самым получают поддержку разработки, в которых интересные научные идеи либо уже нашли, либо вот-вот найдут конкретное техническое воплощение. Профессор Вольфганг Хекль (Wolfgang Heckl), член жюри Немецкой премии будущего, говорит:
В отличие от чисто научной премии, здесь должна чётко просматриваться возможность прикладного коммерческого применения – вплоть до создания новых рабочих мест.
Итак, в среду премия вручалась уже в 12-й раз, однако в этом году церемония отличалась от всех предыдущих тем, что в финал конкурса прошли не четыре проекта, как обычно, а только три. Вернее, изначально их и на сей раз было четыре, но потом одну группу исследователей жюри вычеркнуло из числа номинантов. Речь идёт о специалистах Клиники сердечной, грудной, трансплантационной и сосудистой хирургии Высшей медицинской школы Ганновера под руководством профессора Акселя Хавериха (Axel Haverich). Сначала, весной, их номинировали за разработку искусственного сердечного клапана, предназначенного для пересадки детям, поскольку этот имплантат способен расти вместе с реципиентом. Профессор Хаверих встретил известие о своей номинации с оптимизмом:
У нас наверняка неплохие шансы, поскольку мы разработали совершенно новый продукт. В качестве прототипа для целого ряда дальнейших медицинских разработок этот продукт найдёт признание не только у врачей, но и у широких слоёв населения.
Профессор Хаверих – весьма известный хирург-кардиолог. В своё время он даже оперировал Бориса Ельцина. Выдвинутый было на премию будущего, а затем внезапно отвергнутый проект состоит в создании особой методики обработки донорских сердечных клапанов. Цель этой обработки заключается в удалении из подлежащего пересадке органа всех клеток донора, способных вызвать у реципиента реакцию отторжения. Это чрезвычайно сложная и многоэтапная процедура, основанная преимущественно на химических, но отчасти и физических процессах. Она позволяет удалить 99,999 процента донорской ДНК, так что от всех тканей сердечного клапана остаётся один лишь коллагеновый остов, каркас. Его-то и трансплантируют пациенту. В результате у больного после пересадки не возникает реакции отторжения, ему не надо принимать препараты, подавляющие иммунный ответ, но вызывающие тяжёлые побочные эффекты, а остов клапана быстро обрастает собственными клетками пациента. Но главное достоинство такого метода предварительной децеллюляризации, то есть обесклеточения донорских клапанов состоит в том, что он делает их пригодными для пересадки больным детям, – говорит профессор Хаверих:
После этого такой клапан реагирует как собственный на факторы роста маленького пациента и соответственно растёт вместе с организмом. Это позволяет избавить пациента от повторных операций, которые сегодня считаются неизбежными. Потому что при имплантации искусственного механического клапана ребёнок быстро "вырастает" из него как из одежды, так что уже через год-полтора клапан надо менять на больший. Вы сами понимаете, какая это нагрузка и на маленького пациента, и на его родителей. Кроме того, биологические имплантаты имеют перед механическими то преимущество, что после их пересадки реципиенту не приходится всю жизнь принимать "маркумар" – препарат для разжижения крови, антикоагулянт. Однако такие клапаны со временем дегенерируют, стареют, так что у более молодых пациентов их надо менять каждые 10 лет, у более пожилых – каждые 15. А имплантаты, обработанные по нашей методике, не дегенерируют. То есть после операции, перенесённой, скажем, в 25-летнем возрасте, пациент может жить с таким клапаном всю жизнь.
К моменту номинации на премию будущего профессор Хаверих успел провести 18 операций по пересадке детям таких децеллюляризованных, обесклеточенных донорских клапанов, на сегодняшний день их выполнено 21. Одна закончилась смертью пациента, во всех других случаях имплантации прошли успешно и дали желаемый эффект. Короче говоря, профессор и его коллеги с гордостью и надеждой ждали исхода конкурса на присуждение премии. Однако вскоре после того как осенью номинанты были представлены широкой общественности, группа медиков берлинской университетской клиники "Шарите" во главе с Вильгельмом Эрдбрюггером (Wilhelm Erdbrügger) публично заявила о том, что они начали эксперименты в этом направлении раньше ганноверских коллег и уж, во всяком случае, опередили их в том, что касается патентного оформления разработки. Председатель жюри – профессор Гюнтер Шток (Günter Stock) – поясняет:
Мы получили протест, из которого следовало, что на приоритет в этой разработке претендует ещё одна группа учёных. Их доводы звучали довольно убедительно, патентная ситуация оказалась не столь очевидной, как нам представлялось, и поэтому мы решили пересмотреть своё прошлое решение.
В результате жюри аннулировало номинацию – "из-за нерешённости патентно-правовых вопросов", как сказано в официальном пресс-релизе. Профессор Шток говорит:
Такие вещи никогда нельзя исключить. Патенты – дело публичное и очень сложное. Поэтому так важно заблаговременно опубликовать перечень проектов, номинированных на премию. Это своего рода ещё одна стадия проверки – общественной проверки. Она даёт жюри уверенность в том, что все обстоятельства, касающиеся приоритета, учтены, ничто не упущено из виду.
Для профессора Хавериха такой поворот событий стал тяжёлым ударом, о чём он прямо и заявил на срочно созванной пресс-конференции:
Лично я чрезвычайно разочарован. Но ничуть не меньше разочарованы многие мои сотрудники, работавшие над этим проектом на протяжении последних 12-ти лет. Проектом, который не раз удостаивался самых высоких похвал, а теперь вдруг низвергнут, да ещё в такой унизительной форме: лишён номинации в финал конкурса на соискание Немецкой премии будущего.
Между тем, жаркие споры вокруг приоритета в этой разработке продолжаются, и дело, скорее всего, закончится судебным разбирательством.
Но давайте всё же вернёмся к проектам, номинированным и не исключённым из конкурса на соискание Немецкой премии будущего. В финал были допущены три команды.
Во-первых, это Николаус Бенц (Nikolaus Benz) и Томас Куккелькорн (Thomas Kuckelkorn), специалисты фирмы "Schott Solar" из баварского городка Миттертайх. Они разработали высокоэффективные энергонакопители для гелиотермических электростанций. Такие электростанции с применением технологии фирмы "Schott Solar" уже сооружены в Испании и в США, в штате Аризона. Они отличаются не только повышенной мощностью, но и высоким коэффициентом полезного действия.
Во-вторых, это Йорг Зеннхайзер (Jörg Sennheiser) и Геррит Буэ (Gerrit Buhe), специалисты фирмы "Sennheiser electronic" из Ведемарка близ Ганновера. В результате 15-летних упорных изысканий им удалось разработать цифровой беспроводной микрофон профессионального назначения, обеспечивающий исключительно высокое качество звукопередачи. Теперь звукоусиление и звукозапись, будь то на концерте, в студии, на радио или на телевидении, можно осуществлять с применением цифровых технологий по всему аудио-тракту, включая и микрофоны, которые до сих пор оставались единственным в этой цепочке аналоговым устройством.
И, наконец, в-третьих, это Иржи Марек (Jiri Marek), Михаэль Оффенберг (Michael Offenberg) и Франк Мельцер (Frank Melzer), специалисты фирмы "Robert Bosch" из Ройтлингена близ Штутгарта. Они разработали сверхминиатюрные и чрезвычайно экономные в потреблении энергии микромеханические сенсоры нового поколения.
Именно эта разработка фирмы "Robert Bosch" и удостоилась в конечном итоге Немецкой премии будущего. Решение жюри огласил, как того требует статус премии, нынешний президент Германии Хорст Кёлер (Horst Köhler). Впрочем, он подчеркнул значение всех трёх проектов и особо указал на важность инноваций в целом, выразив уверенность, что именно благодаря этим и им подобным разработкам Германии удастся устоять в нынешнем глобальном финансово-экономическом кризисе:
У нас кризис, следующий год будет трудным годом, но появятся новые идеи, новые разработки, мы соберёмся с силами и найдём выход их этой сложной ситуации. Германия не пойдёт ко дну. Нам есть над чем работать, есть что менять к лучшему, но с такими изобретательными людьми, как сегодняшние номинанты, мы с этой задачей справимся.
Поскольку в финал конкурса на соискание Немецкой премии будущего действительно попадают лишь выдающиеся инновации, достойные самой высокой награды, мы по традиции подробно рассказываем обо всех проектах-финалистах, а не только о проекте-победителе. Но представить три крупных разработки в рамках одной передачи практически невозможно, поэтому сегодня речь пойдёт только о проекте, удостоившемся премии. Остальные два проекта-финалиста мы представим вам ровно через неделю, в следующем выпуске радиожурнала "Наука и техника".
Итак, о победителях. Их объявил президент Германии Хорст Кёлер:
Немецкой премией будущего за 2008-й год награждаются доктор Иржи Марек, доктор Михаэль Оффенберг и доктор Франк Мельцер.
Полное название этого проекта в переводе звучит примерно так: "Умные сенсоры завоёвывают бытовую электронику, промышленность и медицину". Речь идёт о микромеханических сенсорах, первое поколение которых было разработано фирмой "Robert Bosch" ещё в начале 90-х годов и применено в конструкции надувных подушек безопасности в автомобиле. Иржи Марек, один из нынешних лауреатов, поясняет:
Сенсор – это орган чувств для электроники. Сенсор в автомобильной подушке безопасности реагирует на ускорение, так что если происходит столкновение, подушка срабатывает – или не срабатывает – в зависимости от величины возникающего при этом ускорения.
Первые такие сенсоры представляли собой небольшой жестяной контейнер со свободно подвешенным внутри подвижным телом в форме стержня. Когда при столкновении автомобиль вдруг резко останавливался, стержень продолжал по инерции двигаться вперёд и вызывал срабатывание подушки безопасности. С тех пор принцип действия сенсора не изменился, но размеры уменьшились в сотни раз, – говорит Иржи Марек:
Мы усовершенствовали эту технику – микромеханику – с тем, чтобы миниатюризировать сенсоры и одновременно повысить их надёжность, качество и стабильность характеристик. Наши сегодняшние сенсоры помещаются в пластмассовом корпусе размером 2 на 5 миллиметров.
Современные микросенсоры производятся на основе полупроводниковых материалов. Вместо инерционного стержня в них используется тончайший волосок – так называемая сейсмическая масса. Иржи Марек поясняет:
Она подвешена на крохотных пружинках. При столкновении эта масса по инерции перемещается вперёд и отклоняется, преодолевая сопротивление пружин. В конструкции сенсора имеются ещё и миниатюрные штифтики, позволяющие производить ёмкостное измерение этого отклонения.
Это измерение основано на том, что сенсор представляет собой конденсатор, ёмкость которого изменяется в зависимости от величины отклонения сейсмической массы от нейтрального положения. Бортовой компьютер автомобиля на основе этих данных мгновенно определяет силу удара при столкновении и решает, приводить в действие подушку безопасности или не приводить. Сейсмическая масса в современных микросенсорах имеет толщину 50 микрометров, то есть всего в 2-3 раза толще человеческого волоса, а те конструкции, на которых она крепится, ещё гораздо тоньше. Но разработка технологии массового производства таких микромеханических устройств для автомобилестроения – это лишь одна сторона проекта, удостоенного премии. Другая сторона состоит в расширении области применения этих микросенсоров. Михаэль Оффенберг, ещё один новоиспечённый лауреат, говорит:
В автомобиле среднего класса сегодня имеется более 50-ти таких сенсоров, выполняющих самые разные задачи, – одни следят за давлением в шинах, другие оптимизируют процесс сгорания топлива в цилиндрах двигателя. Но наряду с бортовой электроникой автомобиля такие же сенсоры находят всё более широкое применение и в портативных бытовых электронных устройствах вроде мобильных телефонов, пультов дистанционного управления, GPS-навигаторов и так далее.
Благодаря таким сенсорам современные мобильные телефоны "чувствуют", держат ли их вертикально или горизонтально, и автоматически переключают соответствующим образом дисплей. Такие же сенсоры предотвращают, скажем, разрушение жёсткого диска при падении ноутбука на пол. Франк Мельцер, третий участник проекта, удостоенного премии будущего, поясняет:
Здесь сенсор ускорения регистрирует свободное падение, то есть наступление невесомости. Сенсор мгновенно посылает сигнал устройству, отключающему жёсткий диск. Всё это занимает 10-20 микросекунд. Так что когда ноутбук ударяется об пол, жёсткий диск уже заблокирован, и потери информации не происходит.
В заключение рассказа об этой разработке – две цифры: объём производства микросенсоров на фирме "Robert Bosch"составляет около 200 миллионов штук в год, а новая дочерняя фирма, которая здесь только что основана, обеспечит создание 800 новых рабочих мест.