Войти в систему
Войти с помощью соц. сетей:
В 1937 г., после семи лет пребывания в должности президента МТИ, Карл Тейлор Комптон в честь 40-й годовщины открытия электрона написал великолепную статью, озаглавленную так: “Электрон: его интеллектуальная и социальная значимость”. Открытие, как Комптон напомнил читателям, было сделано в 1897 г. физиком Дж. Дж. Томсоном, который не только обнаружил частицу, но также определил, что именно она, и только она обусловливает протекание электрического тока. Физики того времени считали самой маленькой из всех существующих частиц атом – неделимую составляющую всей материи. Но открытие Томсона разрушило этот постулат. В 1906 г. Томсон получил Нобелевскую премию за свою работу. Но даже пять лет спустя, как отметил Комптон, некоторые физики все еще отказывались принимать открытие и его революционные последствия.
Однако такое положение не могло долго сохраняться, поскольку открытие Томсона сделало возможным все более расширяющийся набор почти магических “электронных” технологий: радио, которое может посылать сообщения через Атлантику, междугородние телефонные службы, впервые позволившие вести разговоры в реальном времени на большом расстоянии, фотоэлектрические устройства, использующиеся для обнаружения движения (и открытия дверей) и для замены фотографической пленки в фотоаппаратах и телескопах, звуковые кинофильмы и т. д. Рассказав обо всех этих технологиях, Комптон объявил электрон “самым многогранным из когда-либо применявшихся инструментов”, но затем предположил, что основное влияние этого открытия все еще впереди. Конечно, он был прав. В 1937 г. никто и предвидеть не мог, во что превратится электронная промышленность или то, какой она даст рост технологическим изменениям ХХ в. – развитию компьютеров, информационных технологий и нашего сегодняшнего мира, ставшего цифровым.
Открытие Томсона проложило путь не только к новым технологиям, но и к новым находкам. Следуя за ним, ученые обратились к изучению субатомного мира и вскоре обнаружили нейтрон и протон – другие компоненты атома. И на этом исследователи не остановились. Теперь мы знаем, что у нейтронов и протонов есть составляющие – кварки и глюоны.
Открытие субатомных частиц стало дорогой к атомной физике, которая привела к целому ряду революционных технологий, к примеру вырабатывающим электроэнергию атомным станциям и удивительным диагностическим возможностям медицинской радиологии. Но, как это часто бывает с новыми открытиями, ученые того времени едва ли представляли, куда в итоге приведет их работа. Эрнест Резерфорд, широко известный как основатель ядерной физики, открыл протон в 1909 г. и описал атомное ядро в 1911 г. Но даже он не мог предвидеть практическое применение своей работы, заметив в 1933 г., что “любой, кто ожидает, что трансформация атомов может стать источником энергии, несет полный вздор”. Как бы то ни было, спустя всего лишь 20 лет, в 1951 г., США продемонстрировали производство электричества на атомной электростанции в Национальной лаборатории Айдахо.
То, что Резерфорду не удалось предугадать практическое использование своих собственных открытий, – обычная история. Несмотря на все наши старания, мы редко способны точно предсказать, какие фундаментальные открытия могут стать основой для будущих технических новшеств. Тем не менее такие открытия необходимы для развития новых технологий, которые будут выгодны для человечества и экономического прогресса. В апокрифической истории из 1850-х гг. канцлер Казначейства Великобритании Уильям Гладстоун бросил вызов прорывным открытиям Майкла Фарадея, касающимся электричества и электромагнетизма, задав вопрос, будут ли они иметь какое-то практическое применение. Фарадей признал, что никакого конкретного способа их использования он описать не может, но это не умаляет его уверенности в потенциале своих находок. “Ну что же, сэр, – сказал он Гладстоуну, – есть полная вероятность того, что вскоре вы сможете обложить их налогом”.
В менее далеком прошлом правительственные органы начали понимать, что для того, чтобы извлечь выгоду из новых технологий, ведущих к экономическому прогрессу, они должны финансировать фундаментальные исследования. Окупаемость затрат на такие исследования является слишком отдаленной и неопределенной для обычных инвестиций, поэтому правительства взяли на себя обязанность “засеивать семена” будущей экономической отдачи, обеспечивая федеральное финансирование для первоначальных исследований. Страны, которые обеспечивают такие долгосрочные инвестиции, понимают, что в итоге выгоды от промышленного и экономического роста превысят эти вложения.
В предисловии к своей книге я отметила, что примерно 100 лет назад открытие электрона, рентгеновских лучей и радиоактивности впервые предоставило в наше распоряжение список “составных частей” физического мира и это дало возможность новому поколению инженеров создать удивительные электронные устройства и технологии. Карл Тейлор Комптон раньше других понял, что объединение физики и инженерного дела представляет собой начало новой эры научных инноваций, которую мы сегодня можем назвать “Слияние 1.0”. Во время работы в МТИ и других местах Комптон делал все что мог, чтобы поощрить междисциплинарное сотрудничество и довести до максимума его потенциал. Трудно преувеличить, насколько значительно Слияние 1.0 изменило наш мир. Цифровые технологии и вычислительная техника, которые оно сделало возможными, теперь являются настолько неотъемлемой частью нашей жизни, что мы принимаем их как должное.
Сегодня, как я уже отмечала, в нашем распоряжении оказался другой “список комплектующих” – из биологического мира. Имея его под рукой, мы стоим на пороге еще одного слияния с инженерным делом, обещающего еще одну революцию в нашей жизни. Я предложила несколько взглядов на потрясающие новые инструменты и технологии, которые это “Слияние 2.0” уже делает возможными: созданные с помощью вирусов аккумуляторы, основанные на белках водные фильтры, наночастицы, способные помочь обнаружить и вылечить рак, управляемые мозгом протезы и быстрая селекция растений с помощью компьютеров. Эти технологии вместе со множеством других, которые уже разрабатываются, и теми, которые мы даже не можем представить, предлагают нам перспективу более безопасного, здорового и чистого мира.
От этих возможностей просто дух захватывает. Как сказал мне основатель и генеральный директор компании Aquaporin A/S Петер Хольм Йенсен, вероятно, вскоре мы сможем решить многие наши проблемы, “просто используя гений самой природы”. Возможно, мы будем использовать вирусы не только для того, чтобы эффективно и без загрязнений окружающей среды производить аккумуляторы, как это делает Анджела Белчер, но также выполнять работы, о которых я не упоминала, например превращать метан в этилен (главный компонент пластиковых пакетов, бутылок и коробок) или ускорять азотфиксацию – этап, требующий много энергии, необходимый для производства большого количества удобрений, повышающих урожай (чтобы прокормить растущее население Земли). Вскоре мы, вероятно, сможем использовать наночастицы не только для того, чтобы обнаруживать и лечить рак, как делает Сангита Бхатия, но и чтобы обратить вспять изменения климата, захватывая из воздуха углекислый газ и превращая его в полезную промышленную и коммерческую продукцию, например материалы, которые могут сделать практически любую поверхность самоочищающейся и водоотталкивающей. Вскоре мы сможем использовать энергию растений, чтобы освещать наши дома и собирать достаточно энергии из естественных источников, например от солнца, ветра и приливов, чтобы удовлетворить наши энергетические потребности и покончить с зависимостью от горючих ископаемых.
Но это все не обязательно случится. Слияние 2.0 потребует финансовых вложений, междисциплинарного сотрудничества и государственной воли, которые сделали Слияние 1.0 таким успешным. Оно потребует значительных инвестиций в фундаментальные исследования, создания достаточного и долговременного притока капитала, чтобы поддержать новые отрасли и иммиграционную политику, которая укрепит стремление нации принять лучшие умы со всего мира.
Принципы и методы проведения слияния не появятся сами по себе. Они не существовали и в 1897 г., когда Томсон открыл электрон, или в 1911 г., когда Резерфорд описал атомное ядро, и даже в 1937 г., когда Карл Тейлор Комптон, уже будучи президентом МТИ, написал статью в честь годовщины открытия электрона. Ко времени появления статьи Комптона уже были совершены основные открытия, необходимые для осуществления Слияния 1.0, но США только оправились от Великой депрессии и не вкладывали достаточно средств, чтобы раскрыть весь потенциал продуктов и отраслей, возникших в результате этого соединения. Безработица составляла более 14 %, а на следующий год поднялась выше 20 %, и промышленное производство было в упадке. Немногие люди могли подумать о том, что всего несколько десятилетий спустя страна станет мировым лидером в технике, образовании и экономике. Большую роль в этом сыграли Вторая мировая война и усилия по соединению разных наук, которые США предприняли вместе с другими странами, чтобы разработать такие принесшие победу технологии, как радар, сонар и атомная бомба, – все эти технические плоды Слияния 1.0.
После войны стремление государства продолжать федеральное финансирование исследований, поддерживаемое Вэниваром Бушем, главным вдохновителем технических программ военного и мирного времени, питало послевоенный промышленный и экономический рост, который вывел США на позиции мирового лидера. Страны всего мира усвоили эти уроки успеха и поспешили повторить их рецепт: амбициозные инвестиционные стратегии научно-исследовательских работ, исследовательские университеты мирового класса, доброжелательная иммиграционная политика и устремленные в будущее промышленные модели. За время президентства в МТИ почти каждую неделю у меня бывал иностранец, приехавший из страны, стремящейся повторить экономическое чудо, которое Америка совершила в ХХ в. У этих стран есть амбициозные планы, и сегодня, более чем когда-либо, они работают над ними, повышая вложения и проводя политику, способствующую развитию технологии будущего.
Благодаря особому взгляду на будущее науки и техники, который у меня имеется как у президента МТИ, я видела, что Слияние 2.0 многое обещает, имея потенциал изменить ХХI в. так же значительно, как Слияние 1.0 изменило ХХ в. Возможно, на самом деле оно изменит будущее еще сильнее, если принимать во внимание, что инструменты и технологии, которые мы сейчас пытаемся развивать, могут напрямую решить многие проблемы, которые сурово грозят человечеству как виду и Земле как планете. Но сегодня я задаюсь одним вопросом: смогут ли США мобилизоваться и возглавить Слияние 2.0 так же, как они возглавили Слияние 1.0, и, более того, смогут ли они сделать это без такого злополучного катализатора, как война? Это звучит для меня как один из великих политических вопросов нашего времени – именно тот, на который мы должны постараться ответить.
Соединение биологии и инженерного дела дает очень хорошие основания надеяться, что мы снова сможем избежать того печального будущего, которое в 1798 г. Томас Мальтус описывал как нашу судьбу, будущего, полного неизбежных войн, голода и болезней. Как я уже пыталась показать в этой книге, в нашем распоряжении есть новые, в корне меняющие ситуацию технологии. То есть теперь мы должны задать чрезвычайно важный вопрос: как можно ускорить введение этих технологий в повседневное использование? И как можно создать условия, которые позволят нам применить их так быстро, как только возможно?
На самом общем уровне правильная установка нескольких рычагов управления на нашей инновационной “приборной панели” принесет огромную выгоду. Из опыта Слияния 1.0 в ХХ в. нам уже известно, как это работает: увеличение федерального финансирования фундаментальных исследований, которое поощрит междисциплинарные и межорганизационные проекты и обучение, разработка методов передачи технологий, которые ускорят проникновение новых идей на рынок, развитие бюджетно-налоговой политики, которая поощрит инвестиции в долговременные отрасли, требующие большого притока капитала, а также введение иммиграционной политики, делающей наши научные изыскания притягательным магнитом для талантливых людей со всего мира. Придерживаться такой стратегии – это вовсе не невозможная задача. Но, чтобы раскрыть весь потенциал Слияния 2.0, нам нужно пересмотреть структуру образовательных учреждений и исследовательских лабораторий, финансовых организаций и бюджетной политики, которая в данный момент препятствует пересечению различных отраслей знания. Давайте кратко набросаем, как мы можем это сделать.
Ни один из примеров, которые я приводила выше, не был бы возможен без правительственного финансирования. Непрерывная федеральная поддержка научных исследований и развития технологий в ХХ в. позволила США подняться на позицию технологического лидера. После массивных вложений в научные исследования, в результате которых появились позволившие выиграть Вторую мировую войну технологии, страна приложила новые масштабные усилия на федеральном уровне, чтобы продолжать вкладывать средства в исследования и разработки. Основная мысль, если говорить словами Вэнивара Буша, состоит в том, что “уроки, полученные во время применения науки в военное время… можно с выгодой применить в мирное”.
К середине 1960-х гг. уровень федеральных инвестиций в научно-исследовательскую деятельность достиг 2 % ВВП. Процент от ВВП – лучший показатель, поскольку он демонстрирует уровень общественной заинтересованности в исследованиях. Финансирование, распределяемое федеральными агентствами, обозначившими задачу “стать лучше, став умнее”, дало жизнь новым деловым начинаниям и даже новым отраслям промышленности. Усилия полностью окупились в последние десятилетия века потрясающим ростом компьютерных и информационных предприятий и всех инструментов и технологий, которые они предоставляют.
Но тут правительство США проявило недальновидность, сократив вложения в научные исследования, теперь составляющие менее 1 % ВВП. Хотя сектор частных научных исследований растет по отношению к ВВП, тогда как государственный падает, это не является полноценной заменой. Частные и общественные научные исследования играют разные роли: при государственных научных исследованиях федеральные источники поддерживают в основном ранние разработки, в то время как частный, промышленный сектор исследований сосредоточен на введении научных открытий в имеющиеся на рынке продукты. У нас должно быть и то и другое, эти направления не являются взаимозаменяемыми.
По ряду причин сокращение федерального финансирования научных исследований особенно серьезно отразилось на междисциплинарных проектах. Когда уровень бюджетных вложений снижается, решения о распределении ресурсов становятся все консервативнее, при этом поддерживаются более предсказуемые возможности, в то время как неопределенные вероятности, такие как Слияние 2.0, остаются в стороне. Более того, большинство государственных вложений в науку проходит через главные научно-исследовательские институты, а именно национальные институты здравоохранения, Национальный фонд содействия науке, Министерство энергетики и Министерство обороны. Все они проводят свои исследования в научных границах ХХ в. Поскольку у отдельных научных направлений есть свои организации, то получение финансирования для стирающих границы между дисциплинами проектов Слияния 2.0 делается чрезвычайно трудным, если вообще возможным. В некоторых случаях на сцену выходит частная благотворительность, обеспечивающая средства, необходимые для того, чтобы запустить и поддерживать новые, междисциплинарные подходы. Согласно данным Научного благотворительного союза, в 2017 г. частные благотворительные фонды пожертвовали на основные научные исследования всех видов около $ 2,3 млрд. (Это число основано на данных опросов, поэтому, скорее всего, оценка занижена.) Хотя это только часть государственных затрат на научные исследования, такие пожертвования могут помочь проложить путь новым научным направлениям. Например, именно финансирование благотворительных фондов позволило продемонстрировать возможности программы исследования мозга, основанной на слиянии наук.
Урезание государственных инвестиций в научные исследования особенно сильно сказалось на естественных науках и инженерном деле – областях, имеющих критическую значимость для Слияния 2.0. Американская ассоциация содействия развитию науки сообщила, что с 1970 по 2017 г. финансирование проектов в этих областях сократилось примерно на 55 % (относительно ВВП). Даже федеральные расходы на биомедицинские исследования, удвоившиеся в период с 1996 по 2003 г., с 2003 по 2017 г. значительно снизились, уменьшившись почти на 22 %, если учитывать покупательную способность. Недавно конгресс поддержал национальные институты здоровья, но ничего подобного не произошло с естественными науками. Если государственные дотации останутся на прежнем уровне или будут снижаться в следующие годы, несмотря на рост возможностей Слияния 2.0 США не смогут взять их на вооружение и по-прежнему удерживать свою позицию глобального лидера в области технологий.
Снижение государственных вложений в научные исследования имеет мало смысла на национальном уровне, но еще меньше в нем смысла, если речь идет об уровне глобальном. Между 1995 и 2015 гг. многие страны, подражая стратегии, которая в ХХ в. принесла столь значительный экономический успех США, серьезно работали над тем, чтобы увеличить правительственные и промышленные инвестиции в научно-технические исследования. Самый крупный рост вложений произошел в Китае (сегодня более 2 % ВВП), Южной Корее и Израиле (более 4 % в обеих странах), а также в Японии (более 3 %). Размер вложений этих государств в науку теперь дает им возможность соперничать с США, где государственные и промышленные инвестиции в исследования остаются на уровне 2,8 % от ВВП. Другими словами, страна, которая когда-то была мировым лидером изобретений, теперь рискует оказаться в хвосте, особенно если учесть, что Китай планирует увеличить вложения.
Уменьшение государственных инвестиций в научные исследования также имеет мало смысла, когда не позволяет извлечь выгоду, которую наука может принести. Возьмем только один пример: национальные институты здоровья, имевшие в 2018 г. бюджет примерно в $ 37 млрд за финансовый год, финансируют большинство исследований в области биологии и медицины. Выгоду от этих вложений можно измерить различными способами. Если говорить, скажем, об экономии благодаря предотвращению болезней, то Центры контроля и профилактики заболеваний оценили, что только для детей, родившихся в 2009 г., вакцины, многие из которых были разработаны при финансировании национальных институтов здоровья, спасут 42 000 жизней, предотвратив 20 млн случаев заболеваний и снизив расходы на здравоохранение на $ 13,5 млрд. А благодаря большому количеству медицинских открытий и технологий, профинансированных национальными институтами здоровья, мы стали свидетелями увеличения средней продолжительности жизни в США с менее чем 70 лет в 1960 г. до более чем 78 лет в 2015 г. Этот рост, по оценкам, имеет экономическую ценность примерно в $ 3,2 млрд в год – потрясающая отдача вложений.
Есть и еще одно значительное препятствие, мешающее нам воспользоваться большинством возможностей, которые предлагает Слияние 2.0. Финансируемые из федеральных источников исследовательские гранты обычно основываются на моделях “одинокого искателя приключений” или “одной дисциплины”, которые довольно сложно приспособить ко всеобъемлющему междисциплинарному сотрудничеству в стиле слияния.
К счастью, правительство США, осознав необходимость новых моделей финансирования, начало эксперименты с междисциплинарными инициативами, охватывающими несколько учреждений. Одной из самых известных программ был проект “Геном человека”, начатый в 1990 г. с международного сотрудничества, которое в основном финансировалось расположенными в США национальными институтами здоровья и Министерством энергетики и находящимся в Великобритании фондом Wellcome Trust, соперничающим с командой из частного сектора. С 1990 по 2003 г. проект собрал биологов, специалистов в области вычислительной техники, химиков и инженерно-технических работников, чтобы разработать новые методы секвенирования (изучения последовательности генов). Среди ранних успехов были первые карты геномов мухи, мыши и человека, позволившие заглянуть в суть биологических процессов. Также проект подготовил почву для генетического анализа заболеваний, что теперь дает возможность определить гены, которые могут быть ответственны за возникновение рака, диабета, шизофрении и т. д. Чтобы добиться этого, очень важно было разработать новые методы секвенирования ДНК, благодаря которым стоимость этой технологии значительно снизилась. В 2001 г. секвенирование генома человека стоило более $ 100 млн, сегодня оно стоит менее $ 1000. Благодаря проекту “Геном человека” у нас под рукой есть инструменты, чтобы изучить заболевания на совершенно новом уровне, позволяющем ставить диагнозы и проводить лечение, основываясь на уникальном генотипе и определенных подтипах болезни.
Позднее Национальная нанотехнологическая инициатива, начатая в 2000 г., свела вместе 20 федеральных ведомств и агентств с целью ускорить ход исследований и промышленное применение нанотехнологий. Проекты национальной нанотехнологической инициативы охватывают большой ряд различных дисциплин, в том числе разработку квантовых точек (наноразмерных полупроводников) для медицинской диагностики, новых соединений для электродов батарей и наноматериалов, которые смогут извлекать кислород из воды. В 2013 г. правительство начало Инициативу изучения мозга с помощью современных нейротехнологий (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies Initiative, BRAIN). Рассчитанный на 10 лет проект объединяет нейробиологов, инженеров и физиков, работающих в трех учреждениях над созданием новых методов, чтобы разгадать тайны мозга и болезней, способных разрушить сознание человека. Среди их целей – миниатюризация нейрокомпьютерных интерфейсов вроде тех, которые использовали Джон Донохью и другие исследователи, чтобы записать деятельность головного мозга, и картирование функциональной активности мозга с более высоким разрешением. Благодаря этим достижениям новейшие технологии протезирования, описанные в главе 5, могут стать доступными для большего количества нуждающихся в них. Подобные междисциплинарные инициативы, проводимые на базе нескольких учреждений, сейчас реализуются в проектах индивидуализированной медицинской помощи, изучения микробиома и использования прорывных технологий для лечения рака Cancer Moonshot.
Однако, несмотря на эти значительные успехи, подобные междисциплинарные исследования, проводимые в нескольких учреждениях, все еще остаются скорее исключением, чем правилом. Это должно измениться, если мы хотим извлечь максимум пользы из Слияния 2.0.
Нам нужны изменения не только в государственной сфере. Посмотрите, каким образом большинство университетов сегодня организуют свои факультеты – они разделяют их по дисциплинам. Во многих случаях это, очевидно, имеет смысл. Химический факультет, укомплектованный дипломированными химиками, может организовать курс лекций и лабораторных работ, который, переходя от одного ряда идей к другому, подготовит студентов к тому, чтобы стать экспертами в химии. Факультет может делиться своими исследовательскими лабораториями и проводить семинары по темам, интересным другим. И лучшие из таких факультетов при разработке расписания и создании исследовательских программ определяют будущее своей отрасли.
Тем не менее со временем границы факультетов и наук могут закоснеть. У каждой науки есть своя история, свой словарь, свое определение проблем и эффективные пути к открытиям. Все это разрушает междисциплинарное сотрудничество и понимание – именно те компоненты, которые необходимы, чтобы ускорить научное слияние того рода, о котором я говорила выше.
Во время моей работы в МТИ мы старались разрушить барьеры, препятствующие междисциплинарному сотрудничеству и пониманию. Например, создав Институт интегративных исследований рака имени Дэвида Кока, где объединились биологи, инженеры и врачи-клиницисты, мы начали с предварительного условия: каждый сотрудник института должен был изучить часть профессионального языка и подходов к решению проблем представителей других отраслей. В этом плане такие семинары, как “Бесплатные консультации инженеров”, “Взаимное влияние”, “Доктор пришел”, давали людям способ заполнить пробелы в своих знаниях. Мы не хотели, чтобы к инженерам просто обращались как к “поставщикам услуг”, когда биологи зайдут в тупик.
Такой подход быстро принес плоды. Новое сотрудничество вело к новым открытиям. Вот только один пример. Профессор Паула Хэммонд, инженер-химик, положившая начало послойным нанотехнологическим методам производства, которые она использовала для создания накопителей энергии, сотрудничала с профессором Майклом Йаффе, врачом и молекулярным биологом. Вместе они разработали наночастицы, которые доставляют два противораковых препарата в тщательном, рассчитанном по времени двойном ударе, чтобы увеличить эффективность химиотерапии.
Я не призываю отказываться от привычной структуры факультетов и отделений, которая служит многим важным целям. Я не предлагаю и неожиданной реорганизации факультетов под другими названиями и с другим назначением. Когда во время пребывания на посту президента МТИ мне задавали вопрос, не требуется ли учебному заведению принять участие в такого рода переименовании и реорганизации, я отвечала: “Нет”. Я чувствовала, что мы просто не можем знать, какие отрасли и направления окажутся особенно важными даже через несколько десятков лет. Поэтому вместо реорганизации факультетов мы выбрали другой подход – опираться на традиции и сильные стороны сегодняшних дисциплин, чтобы создать новые межотраслевые лаборатории и центры, и везде, где возможно, пытаться дать преподавателям два места работы: на факультете и в исследовательском центре. Эту модель МТИ уже применял после Второй мировой войны как способ расширить внутри кампуса междисциплинарное сотрудничество, оказавшееся таким эффективным при создании радара. С тех пор исследовательские центры, занимающиеся несколькими технологиями или задачами, поддерживали сотрудничество в естественных науках и инженерном деле. Расширив эту модель так, чтобы она служила Слиянию 2.0, мы надеялись сохранить традиционные сильные стороны отдельных отраслей и в то же время создать новые виды междисциплинарного сотрудничества, которые будут развиваться – или разрушаться – в зависимости от того, добились ли они успеха. Этот подход превзошел все ожидания. Во многих других кампусах провели похожие эксперименты с организационной структурой, чтобы соединить различные отрасли. Среди многообещающих моделей можно отметить Международный институт нанотехнологий в Северо-Западном университете, Институт регенеративной инженерии в медицинской школе Университета Коннектикута, Институт и центры Висса в Гарварде, Швейцарскую высшую техническую школу Цюриха, кампус Biotech в Женеве и совместную биоинженерную программу Университета Калифорнии в Беркли и Университета Калифорнии в Сан-Франциско.
Мы можем сделать больше, приспособив образовательную систему поощрять не только открытия, но и инновации, и новые производства. Очень немногие постдипломные программы обеспечивают связь с производством, хотя все большее количество выпускников, получивших PhD в области естественных наук и машиностроения, отправляется на работу в различные компании или основывает собственный бизнес. Кое-где эта ситуация изменяется. Северо-Восточный университет в Бостоне, к примеру, недавно запустил “практическую программу PhD” в сотрудничестве с GlaxoSmithKline. Программа разработана для того, чтобы дать студентам и теорию, и практический опыт. Датские университеты сегодня предлагают промышленное постдипломное обучение и позиции после получения PhD, финансируемые совместно государством и производителями. Если мы хотим поддержать разработку продуктов Слияния 2.0, нам нужно больше подобных программ и больше творческого подхода к постдипломному образованию.
Слияние 1.0 научило американцев тому, что правительственные вложения в науку могут ускорить разработку новых продуктов, новых бизнес-проектов и даже новых отраслей промышленности. Но, чтобы извлечь всю выгоду из подобных федеральных инвестиций, нам также нужно ускорить продвижение идей из лаборатории на рынок продуктов – то, что расцветает при новых отношениях между государством, учебными заведениями и производством. Например, до 1980 г. право собственности на патенты к изобретениям, которые появились в результате исследований, финансировавшихся из федеральных фондов, принадлежало правительству, но у федеральных агентств не было приемлемых механизмов или стимулов проводить внедрение продуктов из лабораторий на рынок. В результате страна не получала потенциальной экономической выгоды от крупных вложений в исследования.
Все это изменилось в 1980 г. после принятия Акта Бэя – Доула, целью которого было ускорение превращения научных открытий в коммерческие продукты. Согласно акту интеллектуальная собственность на разработки, сделанные при финансировании из федеральных фондов, передавалась организациям, которые проводили исследования, – университетам, некоммерческим компаниям и малому бизнесу. Передача права собственности на патенты таким организациям стала мощной экономической причиной находить своим открытиям практическое применение, которое может иметь ценность на рынке. Одним из показателей успешности Акта Бэя – Доула стало значительное повышение количества патентов, выданных американским научно-образовательным учреждениям, от менее чем 500 штук в 1980 г. до чуть более 2000 в 1996 г. и почти 7000 в 2016 г.
Стэнфордский университет и МТИ часто называют самыми эффективными учебными заведениями, которым удается трансфер технологий, и они обычно находятся среди немногих других в верхних строчках ежегодного доклада о регистрации патентов Ведомства по патентам и товарным знакам США. Также оба университета попадают в верхнюю часть списка учебных заведений, создающих стартапы. Отчасти этот успех связан с великолепными инженерными программами, которые часто бывают ориентированы на выпуск продукта. Но вдобавок история обоих вузов подводит их к тому, чтобы поддерживать атмосферу и развивать принципы, направленные на оптимизацию связи с производством. Оба были основаны во второй половине XIX в. Одной из целей и задач МТИ стало решение практических проблем в лабораториях, где студенты должны “обучаться через действие”, и в учебной программе, куда включалась техническая подготовка, которую мы сегодня называем инженерным делом. Также особо подчеркивалась ценность “полезных знаний”. Подъем Стэнфорда начался в 1950-х гг. благодаря систематическим исследованиям, проводимым в сотрудничестве с компаниями, выпускающими электронику и первые компьютеры, недавно появившимися в Кремниевой долине неподалеку от университета. Другими словами, оба учебных заведения ориентировались на ускорение индустриализации США, и они разными способами внедряли трансфер технологий в свои учебные процессы.
Сегодня в этих вузах благодаря трансферу технологий на передний план выходит внедрение продуктов исследований в развитие производства – так много, как только возможно, и как можно быстрее. Из опыта известно, что большинство новых продуктов и новых рискованных проектов проваливается, и в вузах осознают, что в общих интересах сделать процесс внедрения новых технологий относительно простым и быстрым. Чтобы облегчить процесс, в отделах, занимающихся внедрением технологий, есть люди с опытом работы на производстве, которые способны понимать проблемы обеих сторон. К тому же оба университета выигрывают от долгой истории передачи технологий, обеспечившей большой запас полученного из первых рук опыта и бесценные связи с устоявшимися отраслями. Они рассматривают создание партнерских отношений как одну из своих основных обязанностей. Напротив, некоторые организации используют модель, где приоритет отдается финансовой выгоде, что может замедлить приток новых технологий в производство и препятствовать долгосрочным отношениям, которые, возможно, принесут выгоду в далекой перспективе.
Сосредоточившись на трансфере технологий как основной цели, Стэнфордский университет и МТИ образовали тесные связи с местными экономическими платформами. Процветающий индустриальный пояс, окружающий Стэнфорд (Кремниевая долина) и МТИ (Кендалл-сквер), отражает эту философию. Учебные заведения и местные центры инноваций получают экономическую и социальную пользу от взаимовыгодных, крепнущих отношений. Многие другие институты последовали этому примеру, чтобы создать собственные местные инновационные экосистемы и ускорить превращение научных открытий в рыночные продукты.
Как и в случае со Слиянием 1.0, долгосрочные вложения в Слияние 2.0 будут главным, что позволит оправдать возложенные на него надежды. В конкурентном мире финансирования новых компаний инвесторы часто предпочитают программное обеспечение тому, что называют аппаратным обеспечением, или “железом”. Программное обеспечение включает в себя все – от социальных сетей до алгоритмов поиска в интернете и видеоигр. Оно относительно дешево, быстро развивается, и вложения в него окупаются чрезвычайно быстро или, по крайней мере, в сжатые сроки – спросите любого, кто десять лет назад вложил деньги в Facebook или Google. С аппаратным обеспечением дело обстоит по-другому. К нему можно отнести материальные инструменты и технологии, для разработки которых требуются годы труда и развитая инфраструктура, а также еще больше времени на технологическое проектирование и выход на промышленные масштабы. Все продукты Слияния 2.0, которые я описала в этой книге, являются аппаратным обеспечением – и основанные на вирусах аккумуляторы, и белковые водяные фильтры, и системы распознавания рака с помощью наночастиц, и управляемые головным мозгом протезы, и селекция новых сельскохозяйственных культур с помощью компьютеров. Такими же были и продукты Слияния 1.0 – например, реактивные двигатели нового поколения и атомные реакторы. Эти материальные предметы могут изменить нашу жизнь, но вывести их на рынок трудно: нужны инвесторы, которые могут сделать анализ динамики за длительный период, которые осознают значимость многообещающих продуктов нового поколения и которые согласны терпеливо ждать дохода от вложений долгое время.
История Aquaporin A/S является хорошим примером того, с какими трудностями сталкиваются компании, разрабатывая технологии Слияния 2.0, и того, какую пользу могут принести дальновидные инвесторы. Компании нужно было изобрести новые методы, чтобы производить аквапорин в промышленных масштабах для создания водяных фильтров. Вначале им предстояло придумать новый способ изготовления мембранных белков, потому что при стандартных биофармацевтических методах белок производится в растворе. Затем предстояло разработать совершенно новое производственное оборудование для мембран. Понимая трудность привлечения достаточного количества капитала со стороны обладающих необходимым терпением инвесторов, я спросила Клауса Хеликс-Нильсена о том, как компания планировала пережить это время и справиться с расходами, требующимися, чтобы вывести фильтры на рынок. Хеликс-Нильсен объяснил, что главные инвесторы Aquaporin A/S – общественные и частные организации из Дании и Китая – имеют очень дальний прицел на выгоду от своих вложений. “Если технология «Aquaporin Inside» сработает, – сказал он, вспоминая свою инвестиционную программу, – то мы будем наслаждаться коммерческим успехом и, что куда более важно, обеспечим новый уровень очистки воды во всем мире”.
Если мы хотим справиться с трудностями, с которыми сталкиваемся, раскрывая потенциал Слияния 2.0, мы должны делать больше, чтобы убедить инвесторов размышлять в соответствующем ключе. Нам нужно проводить политику, поддерживающую вложения в капиталозатратные производства с длительным циклом, с определенной целью – поддержать развитие Слияния 2.0 и других аппаратных продуктов. Один из потенциально многообещающих способов создать такие стимулы на правительственном уровне был предложен Ларри Финком, председателем совета директоров и генеральным директором инвестиционной группы BlackRock. Как предлагает Финк, правительство должно предоставить налоговые льготы, увеличивающиеся пропорционально времени, требующемуся на исследование. Это разумная идея, которая поощрила бы приток капитала в компании, занимающиеся аппаратными продуктами, что принесло бы выгоду американской экономике и изменило жизнь людей во всем мире. Мы должны предлагать больше подобных идей, а затем воплощать их в жизнь.
Также нам нужно повторить то, что мы уже проходили: иммиграция – один из самых мощных стимулов инноваций в США. Только вспомните, какие успешные американские компании основали иммигранты в первом и втором поколении: Apple, Google, Amazon, Oracle, IBM, Intel, eBay, Tesla, Boston Scientific и 3М. В 2017 г. почти половина основателей компаний из списка Fortune 500 были американцами в первом и втором поколении, и более трети всех студентов, закончивших американские факультеты естественных наук, математики и машиностроения (самых конкурентоспособных программ в мире), приехали из других стран. Сейчас молодые люди могут путешествовать по всему миру, чтобы осуществить свои мечты, и, если мы хотим по-прежнему привлекать к себе предприимчивых и талантливых людей со всей планеты, нам нужно облегчить пути иммиграции для тех, кто хочет создавать новые компании и новые отрасли производства. Программы выдачи студенческих и рабочих виз должны расширяться, а получение гражданства – упрощаться. Последние предложения ограничить иммиграцию и уменьшить количество виз H1B (способ попасть в страну для многих ученых и инженеров) уже начинают отбивать у многих потенциальных иммигрантов охоту перебраться в США. Численность зарубежных студентов, обучающихся по постдипломным программам, выровнялась в 2016 г., а осенью 2017 г. количество иностранных студентов, принятых в колледжи и университеты США, снизилось впервые после террористических атак на Нью-Йорк. Это не тот курс, который может удержать нас в положении конкурентного лидера мировой экономики.
Небольшой набор удивительных технологий, о которых я рассказала в этой книге, – всего несколько новых возможностей, которые могут спасти нас от надвигающихся кризисов истощения запасов энергии, воды, лекарств и продовольствия, ожидающихся к 2050 г., когда население Земли превысит 9,5 млрд человек. Как бы то ни было, получение таких технологических возможностей зависит от следующего поколения.
Мои надежды на лучшее будущее основываются на такой же вере в грядущих исследователей, как и в сами технологии. Немногие разговоры вдохновляли меня больше, чем те беседы, которые я вела со студентами МТИ и других учебных заведений. Молодые люди, с которыми я говорила, с потрясающей ясностью понимают актуальные мировые проблемы и с истинной страстью ищут их решения. Как президент университета в начале каждого осеннего семестра я прогуливалась по кампусу МТИ и просила новичков рассказать о своих планах и стремлениях. Их ответы удивили меня: вместо того чтобы рассказывать о планах получить специальность в области биологии, машиностроения или экономики, большинство из них с энтузиазмом отзывались о самых новых наших программах по энергетике и биоинженерии. Этот энтузиазм наполнял ветром наши паруса, когда мы начинали Энергетическую инициативу МТИ и еще нескольких институтов и программ Слияния 2.0.
Студенты задают один и тот же вопрос: “Как я могу помочь найти решение?” А вопрос для наших учебных заведений будет таким: как мы можем обеспечить студентам возможности принять участие в целенаправленной деятельности? Как мы можем вовлечь их в поиск лекарств от рака и создание долговременных, экологически безопасных энергетических технологий? Как мы сумеем сделать это, одновременно снабдив их критически важными знаниями, которые понадобятся им, чтобы воплотить в жизнь новые технологии своей мечты?
Дилемма для студентов и преподавателей состоит в том, что если наши студенты хотят внести настоящий вклад в решение самых сложных мировых проблем, то они должны многому научиться. Чтобы продуктивно прикладывать знания и опыт к настоящим мировым трудностям, им понадобится прочное научное основание. Но кому хватает терпения ждать? В ответ на эту проблему МТИ пришлось организовать обучение в бакалавриате таким образом, чтобы оно включало и изучение наук, и деятельность, связанную с решением проблем. Для примера: когда мы запустили Энергетическую инициативу МТИ, небольшая армия студентов, не имеющих степени бакалавра, сообщила нам, что прямо сейчас хочет начать разработку пути к надежному энергетическому будущему. Чтобы помочь им, мы решили основать в бакалавриате не новую основную специализацию, но второстепенную специальность по энергетике. Если наши выпускники хотят сделать вклад в будущее как профессионалы в области энергетики, то им не только понадобятся глубокие научные знания в этой области, но они смогут лучше работать, понимая трудность энергетических проблем с точки зрения представителей другой науки. Инженеры-атомщики, которые понимают физический смысл, экономические перспективы и политические проблемы, связанные с атомной энергией, могут привнести разнообразие точек зрения в сложную задачу разработки и строительства атомных электростанций, а также в управление ими.
Для студентов не менее важно помимо получения основной и дополнительной специальностей участвовать в исследованиях, что дает им огромные преимущества. Принятое после Второй мировой войны решение соединить большинство американских научно-исследовательских организаций с высшими образовательными учреждениями ускорило продуктивное сотрудничество между молодыми и опытными студентами и между открытиями и передачей знаний. В исследовательских лабораториях наши студенты узнают из первых рук, как уроки, которые они затвердили в лекционных залах, становятся инструментами для целенаправленного поиска решения проблем. Когда студентка не может сдержать возбуждение, описывая свой исследовательский проект по новым химическим компонентам для создания более эффективных и экологически чистых аккумуляторов, я знаю, что мы одержали успех как преподаватели. И когда студент бакалавриата, изобретающий новую наночастицу, рассказывает мне об онкологическом заболевании своего брата, я знаю, что он присоединился к тем, кто идет по дороге, ведущей нас всех в лучшее будущее.
Благодаря своему высокому положению в Институте интегративных исследований рака имени Дэвида Кока я каждый день наблюдаю мощь Слияния 2.0. Среди моих коллег есть лауреаты Нобелевской премии – успешный биолог Филипп Шарп и известный во всем мире ученый и предприниматель Роберт Лангер. Оба они являются яростными сторонниками Слияния 2.0. Преподаватели и студенты приезжают со всего мира, привнося невероятное количество опыта в разных областях. Они удивительным образом отличаются друг от друга, поскольку имеют самое разное происхождение, национальную принадлежность и даже различный фенотип и генотип. Тем не менее перед лицом страшной угрозы онкологических заболеваний ученые разделяют серьезность своих намерений сломать любые стоящие на пути преграды. То, что люди собрались вместе, имея общую цель, усиливает их энергию. Наши институты являются чем-то вроде каталитической среды, где люди (и их ресурсы) умножают свои индивидуальные таланты на службе более крупной цели, объединяющей всех. Можем ли мы вдохновить нашу страну и весь мир на поиск нового пути, который уменьшит угрозу утонуть в поднимающихся морях, даст глоток чистой воды страдающему от жажды, не позволит умереть преждевременно от недиагностированных и неизлечимых заболеваний, уничтожит препятствия, которые создают инвалидность, и избавит от политической нестабильности, вызванной недостаточным количеством доступных продуктов?
Я выросла в период освоения космоса. Но это историческое время я не ощущала как пугающее. Напротив, я видела яркий маяк надежды: наука и инженерное мастерство смогли отправить нас на Луну и вернуть обратно! Этот маяк открыл для меня дорогу к тому, чтобы стать ученым, изучить работу мозга как единого целого, пересмотреть то, как могут сотрудничать студенты и исследователи из разных отраслей науки, и разработать инновационные подходы к междисциплинарным исследованиям в Йеле и МТИ, дабы еще лучше послужить этому миру. Путь, который я прошла бок о бок с другими учеными и инженерами, был чрезвычайно познавательным и приносил глубокое внутреннее удовлетворение. Но дорога уходит вдаль. Будущее принимает неясные очертания. В грядущем веке нас ждут пугающие трудности, и, чтобы преодолеть их, нам нужно воскресить в памяти общую цель и общие намерения, которые во всех отношениях так же сильны, как те, к которым мы обратились, чтобы победить во Второй мировой войне. Но я горячо надеюсь, что в этот раз нас будет вдохновлять не угроза войны, а обещание мира.
Войти с помощью соц. сетей: