академик РАН, лауреат Нобелевской премии
Развал Советского Союза явился для нас огромной политической, нравственной, и, в первую очередь, экономической трагедией. А после воровской приватизации, в результате которой были практически уничтожены высокотехнологичные отрасли промышленности, Российская Федерация переместилась в разряд отсталых развивающихся стран. За это время в естественных науках и, что особенно важно, в современных технологиях мы потеряли четверть столетия. В частности, это наглядно видно на примере полупроводниковой электроники — основы современных информационных технологий, а значит, и современного информационного общества.
В середине 1980-х и у нас, и за рубежом основной технологический размер элементов в кремниевых интегральных схемах (чипах) был 0,8–1,0 мкм. Тогда нам из стратегических технологий за рубежом ничего не продавалось, и мы всё создавали сами. Сегодня в развитых странах в массовом производстве микросхем топологические размеры элементов составляют 0,09 мкм (90 нанометров), в Китае, Израиле, Японии, Южной Корее и Тайване — 65 и даже 45 нанометров, а в США уже 32 нанометра. Мы же на лучшем и почти единственном уцелевшем от разгрома отечественном предприятии «Микрон» в Зеленограде еще только осваиваем купленную во Франции технологию 180 нанометров.
Прогресс и объявленная президентом страны Д. А. Медведевым модернизация экономики возможны только при условии максимального использования и развития научного потенциала страны. Поэтому только глупостью, а возможно и чем-то хуже, можно объяснить ведущуюся у нас уже более 20 лет кампанию против Российской академии наук и противопоставления вузовской и академической науки. Эта дискуссия носит чисто политический характер, и здесь очень уместно процитировать китайского лидера конца семидесятых годов прошлого века Дэн Сяопина: «Неважно, какого цвета кот, черный он или белый. Хороший кот такой, который ловит мышей».
Сегодня в научных исследованиях Российская академия наук «ловит мышей» гораздо лучше, чем вузы или разгромленная усилиями Е. Гайдара и Б. Салтыкова отраслевая наука бывших промышленных министерств. Поэтому, естественно, что проект инновационного центра «Сколково», предложенный главой государства, вызвал очень большой интерес. Сразу после объявления появилась масса публикаций, сравнивающих его с Кремниевой долиной в США. Возникли и многочисленные отрицательные эмоции: «Почему «Сколково», где ничего нет?! Ведь есть Дубна, Зеленоград, Академгородок в Новосибирске, Пущино, Черноголовка, Саров».
Замечу, что сравнение с Кремниевой долиной, конечно, прежде всего символическое, но не только… Позволю себе очень кратко рассказать историю возникновения Кремниевой долины – эпицентра полупроводниковой промышленности в Калифорнии, на противоположном побережье от штатов Нью-Джерси, Нью-Йорк и Массачусетс, где был изобретен транзистор и были развиты основные полупроводниковые и многие другие новые технологии.
Изобретение транзистора в конце сороковых годов прошлого столетия в исследовательском центре фирмы «Белл Телефон» стало стартом промышленной полупроводниковой революции, которая изменила технологическое и социальное лицо нашей планеты. Это выдающееся открытие Джона Бардина, Уолтера Браттэйна и Вильяма Шокли вполне заслуженно было отмечено Нобелевской премией по физике в 1956 году. Автору посчастливилось лично знать эту замечательную троицу, а с Д. Бардиным в течение полугода в 1970–1971 годах регулярно общаться и обсуждать различные проблемы.
Почему же Кремниевая долина возникла южнее Сан-Франциско? Почему не в Нью-Джерси или в районе Нью-Йорка и Бостона, где уже были и Массачусетский технологический институт с его знаменитой радиационной лабораторией, а также располагались ведущие компании Bell Telephon, General Electric и IBM, RCA с мощными исследовательскими центрами? Ведь там активно велись фундаментальные исследования, ряд которых отмечен Нобелевскими премиями, и, что немаловажно, рождавшие принципиально новые технологии.
Создателем Кремниевой долины часто называют профессора Стэнфордского университета и декана инженерного факультета Фредерика Термана, действительно много сделавшего для привлечения сюда фирм и создания хороших условий для электронной промышленности. Но решающим стало появление в долине Санта Клары кремниевой технологии производства полупроводников, которая интенсивно развивалась.
Не случайно Моисеем Кремниевой долины называют Вильяма Шокли. В пятидесятые годы прошлого века Шокли пользовался огромной популярностью в научном и инженерном полупроводниковом сообществе. Его монография «Электроны и дырки в полупроводниках», переведенная на русский язык в 1954 году под названием «Электронные полупроводники», была настольной книгой по обе стороны Атлантического океана. Я вспоминаю, как мой старый друг, ученик Д. Бардина, профессор Иллинойского университета, один из пионеров и основателей полупроводниковой оптоэлектроники Ник Холоньяк говорил мне, что если бы он плыл на пароходе, потерпевшем крушение, и мог бы взять с собой только одну книгу, он бы взял книгу Шокли — «Электроны и дырки в полупроводниках».
Наконец, Шокли был руководителем научных исследований на «Белл Телефон», приведших к открытию и транзистора. Но он отличался огромным, хотя и имевшим основание, самомнением, был диктатором в работе, признавал только работы, которые велись по его указанию и его идеям. После создания транзистора группа стала распадаться. Первым в 1951 году ушел Джон Бардин, в будущем единственный в истории физики дважды Нобелевский лауреат. Вторую премию он получил в 1972 году за создание теории сверхпроводимости. В 1954 году покинул «Белл Телефон» и сам В. Шокли.
Прослужив год в Вашингтоне руководителем группы советников объединенного комитета начальников штабов Вооруженных сил США по перспективным системам оружия, Шокли в апреле 1955 года решает, что наступило время осуществить свои идеи организации новых компаний в области высоких технологий. Что это были за идеи? Шокли считал, что первооткрыватели новых принципов, создатели новых технологий, т.е. творцы, и, прежде всего он сам, вознаграждены крайне незначительно по сравнению с тем вкладом, который они внесли. Свои соображения по этому поводу он изложил в ряде докладов на конференциях и симпозиумах и суммировал в статье «Статистика индивидуальных вариаций продуктивности в Исследовательских лабораториях», опубликованной в 1957 году.
В конце августа 1955 года он встретился со своим старым другом со студенческих времен в Калифорнийском технологическом институте Арнольдом Бекманом, ставшим к этому времени не только хорошим ученым-химиком, но и успешным бизнесменом. В середине 1950-х его компания «Бекман инструментс» насчитывала более двух тысяч сотрудников в США, Канаде и ФРГ, специализируясь на разработке и производстве аналитического оборудования для контроля промышленных процессов. Результатом этих встреч явилось создание к концу года благодаря финансовой поддержке А. Бекмана и под эгидой «Бекман инструментс» новой компании «Шокли транзистор корпорация» в Пало-Альто, место, хорошо знакомое Шокли, когда он был еще подростком.
Он становится президентом компании и директором «Шокли полупроводниковой лаборатории», куда привлек большую группу молодых, очень талантливых специалистов. Но ему не удалось никого привлечь из исследовательского центра «Белл Телефон», поскольку, как отметил Dr. I. Ross (позже в 1979–1991 годах президент «Белл Лаборатории»), «мы слишком хорошо его знали». Но там, где лично его не знали, приглашение «самой важной персоны в полупроводниковой электронике» было невозможно отклонить. Так появились вместе с Шокли вблизи Стэнфорда Гордон Мур, Роберт Нойс, Джек Хорни, Джей Ласт и другие.
Молодежь быстро училась у Шокли, и за очень короткое время в Калифорнии были развиты ключевые кремниевые технологии: диффузионная технология биполярных транзисторов, включая использование уникальных свойств двуокиси кремния на его поверхности, как для литографии, так и защиты поверхности. Но компания, созданная Шокли, быстро потерпела фиаско. Идеи Шокли строить коммерческий успех компании только на исследованиях и получении патентов встретили полное непонимание его команды, а диктаторские методы руководства привели к тому, что наиболее талантливая часть его команды покинула его и создала новую компанию — «Фэйрчайлд семикондактор».
Именно здесь в 1960 году родилась современная технология кремниевых интегральных схем (чипов). Произошло это благодаря Роберту Нойсу, плодотворно развившему идеи Д. Килби, который создал первую микросхему из кремниевых элементов в 1958 году на фирме «Тексас инструментс». В дальнейшем Г. Мур и Р. Нойс были инициаторами создания компании «Интел», сегодня определяющей развитие микропроцессоров – базы всей компьютерной техники.
Успех Кремниевой долины был достигнут благодаря технологическому прорыву, осуществленному приведенной туда В. Шокли талантливой командой инженеров и исследователей, обеспечивших лидерство в бурно развивающейся, несущей революционные изменения в экономике и обществе полупроводниковой промышленности. Уже в 1970 году в долине было 43, а в 1985-м — 126 полупроводниковых компаний.
Конечно, в бурном развитии полупроводниковых и информационных технологий огромную роль играли калифорнийские университеты, где готовились необходимые кадры, и была создана благотворная исследовательская и предпринимательская среда. Замечу, что только в трех вузах — Стэнфордском университете, Калифорнийском университете в Беркли и Калифорнийском технологическом институте в Пасадене 44 профессора стали лауреатами Нобелевской премии в различных областях науки.
Роль государства в этом, как теперь принято говорить, проекте состояла, прежде всего, в том, что исследования, разработки и продукция на их основе были востребованы Пентагоном и НАСА. Две приоритетные военные программы сыграли при этом решающую роль: подготовка полета космического корабля «Аполлон» на Луну и разработка ракеты «Минитмен». Использование кремниевых чипов в этих программах стало стартом для их последующего широкого коммерческого применения.
Теперь о советской Кремниевой долине. Значение открытия в 1947 году точечного транзистора и в 1951–1952 годах транзистора на p-n структурах в германии и кремнии было оценено у нас в стране сразу. Вполне вероятно, что если бы не мобилизация всех ресурсов, в том числе, что очень важно, кадровых, на решение атомной проблемы, то создание транзистора могло случиться и в нашей стране, например в Ленинградском физико-техническом институте (ЛФТИ).
Там еще в довоенные годы были заложены основы физики полупроводников, открыты новые явления и разработана теория, без которых создание транзистора было бы невозможным. Это отметил в своей Нобелевской лекции и Д. Бардин. В 1949 году были созданы экспериментальные точечные транзисторы в НИИ 160 (Фрязино) и ЛФТИ, а к концу того года они были освоены в серийном производстве. Таким образом, 1949 год стал годом начала серийного производства точечных транзисторов и в США, и в СССР.
Транзисторы с p-n переходами были созданы у нас в 1953 году в ЛФТИ, ФИАНЕ, Радиотехническом институте академика А. И. Берга Министерства обороны, и ленинградская «Светлана» уже в 1955 году освоила их промышленное производство.
Создание кремниевых интегральных схем и рождение кремниевой микроэлектроники было также оценено сразу. Ответом и очень эффективным, особенно по затратам, на рождение Кремниевой долины явилось создание в 1962 году нового центра микроэлектроники под Москвой – Зеленограда с хорошо продуманной структурой.
За очень короткое время были созданы также новые крупные предприятия кремниевой микроэлектроники в Ленинграде, Минске, Риге, Воронеже и Киеве. Советская электронная империя имела высокотехнологичные КБ, НИИ и заводы во всех пятнадцати союзных республиках. Уникальный центр в Минске «Планар» позволил создавать самое современное литографическое оборудование: генераторы изображения и степеры – установки для нанесения топологии кристаллов ИС (интегральных схем) на кремниевую пластину.
Я помню, как в середине восьмидесятых министр электронной промышленности СССР В. Г. Колесников, встретившись со мной, сказал: «Знаете, Жорес Иванович! Я сегодня проснулся в холодном поту. Мне приснилось, что «Планара» нет, а значит, нет электронной промышленности страны». Этот кошмарный сон реализовался в 1991 году с развалом СССР. Сегодня электронная промышленность России – бледная копия былого величия, а в постсоветских республиках она сохранилась только в Беларуси.
Современные информационные технологии базируются на кремниевых чипах и полупроводниковых гетероструктурах. Именно гетероструктуры – «кристаллы сделанные человеком», по образному выражению японского физика Лео Эсаки, определили возникновение и прогресс сотовой телефонии и спутниковой связи, оптоволоконной связи и светодиодного освещения. Вся современная фотоника, «быстрая» электроника, в значительной степени «солнечная энергетика» и эффективное энергосбережение основаны на их использовании.
В отличие от чипов, в этой области пионерами и создателями научного фундамента и основ технологии были прежде всего мы, а не американцы. Первое опытное промышленное производство лазеров, светодиодов, солнечных батарей на гетероструктурах у нас было освоено раньше, чем за рубежом. Основа этого безусловного успеха лежала в традициях нашей академической науки, в том, что Академия наук СССР была мощной организацией с разветвленной сетью собственных лабораторий, в которых ученые имели свободу выбора и возможность вести фундаментальные работы независимо от временной конъюнктуры. Не случайно все Нобелевские премии в науке получены в нашей стране сотрудниками Академии наук!
Однако расцвет практического и широкомасштабного промышленного применения гетероструктур пришелся уже на годы «реформ», то бишь развала СССР и всех его высокотехнологичных отраслей экономики. Сохранение научного потенциала в эти годы могло быть отчасти успешным благодаря международному научному сотрудничеству и совместным международным грантам и проектам.
Так почему же сравнение «Сколково» и Кремниевой долины не только символично? Мы живем сегодня в стране, где деньги стали самой важной категорией, оказались выше нравственных идеалов, а часто даже и родственных отношений. Патриотизм, естественное желание видеть свою страну первой для очень многих теперь «устаревшие понятия». Ну а если все-таки мы начинаем осознавать, что высокие технологии, основанные на наших научных исследованиях и разработках, нам жизненно необходимы, и в будущем намного важнее, чем «наше всё – Газпром»?!
Наверное, стоит вспомнить В. Шокли и рождение Кремниевой долины. Творцы и создатели новых технологий должны вознаграждаться, и по-настоящему, в крупных размерах. Наверное, для модернизации страны надо эффективно использовать такой стимул, и легче начинать это делать во вновь созданном центре, специально подготовив соответствующую законодательную базу.
Наверное, естественной компонентой такого центра должен быть Технологический университет нового типа – рождающий инновационные кадры. Наверное, определенные президентом страны Д. А. Медведевым основные направления технологической модернизации страны – энергоэффективность и энергосбережение, информационные технологии; биомедицинские, ядерные и космические технологии должны стать и основным направлением научно-технологического развития нового центра. Наверное, этот новый центр, прежде всего, не столько новая территория, сколько новая идеология, и тогда совершенно естественно взаимное влияние и развитие и нового, и старых центров.
Когда мне предложили стать сопредседателем Научно-консультативного совета Фонда «Сколково», я почти без колебаний согласился, именно в силу приведенных выше столь многочисленных предположений – «наверное». Я знал, что это предложение было, прежде всего, основано на желании иметь во главе совета Нобелевских лауреатов. В России сейчас не было иного выбора — после ухода из жизни В. Л. Гинзбурга я остался в одиночестве.
Зарубежным сопредседателем я предложил назначить профессора Стэнфордского университета Роджера Корнберга, выдающегося биохимика, выросшего в уникальной семье. Его отец, Артур Корнберг, получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1959 году за открытие механизмов в биологическом синтезе рибонуклеиновых и дезоксирибонуклеиновых кислот. Артур Корнберг дожил до Нобелевской премии сына, полученной в 2006 году по химии за изучение молекулярных основ эвкариотической транскрипции. После согласования президентом страны наших кандидатур удалось отстоять очень неплохой состав Научно-консультативного совета, в котором наряду с выдающимися российскими учеными 40% составили крупнейшие зарубежные специалисты.
Следует отметить, что еще в начале 1990-х, когда финансирование Академии наук сразу упало в 10–20 раз, международное научное сообщество продемонстрировало свою солидарность с нами, и очень многие наши лаборатории сохранились благодаря зарубежным и международным грантам. Очень скоро, уже на втором, а практически первом рабочем заседании, наш Совет четко продемонстрировал такую солидарность. Но об этом немного позже.
С самого начала были и сомнения. А если все это только пиар и новый способ «распиливать» выделяемые государством средства? В новом законе о «Сколково» льготы и привилегии распространяются на территорию, а не на характер работ, а статус участника исследовательского проекта присваивается без учета мнения Научно-консультативного совета (НКС). Развитие проекта шло не только без участия нашего совета, но и без предоставления своевременной информации. Наконец, высшие органы управления проектом «Сколково» – попечительский совет и Совет Фонда «Сколково» – обходились не только без нас, сопредседателей НКС, но и вообще без высококвалифицированных и работающих ученых.
Единственное исключение — в попечительский совет был введен Ю. С. Осипов, президент РАН, но и это скорее просто дань должности. Как тут было не вспомнить, что мне сказал один из самых уважаемых людей в стране академик Е. М. Примаков после моего согласия стать сопредседателем НКС: «Жорес, они просто используют тебя, как декорацию».
Исторические параллели всегда рискованны и далеко не всегда имеют смысл. Но все-таки вспомним некоторые события из истории нашей страны. Окончилась Гражданская война, страна лежала в разрухе, модернизация страны была крайне необходима. Родился новый государственный орган, сыгравший в возрождении и развитии страны огромную и, безусловно, положительную роль – Госплан, Государственная плановая комиссия. При ее создании В. И. Ленину доложили, что есть две кандидатуры на пост председателя Госплана: выдающийся, очень способный администратор Пятаков и ученый с большим опытом и знаниями, академик Кржижановский. Ответ Владимира Ильича: «Председателем должен быть ученый, а выдающийся администратор пусть будет у него заместителем». И вскоре Госплан, возглавляемый Кржижановским, родил один из самых мощных российских инновационных проектов, изменивших лицо страны – план ГОЭЛРО.
После бомбардировки Хиросимы 6 августа 1945 года политическому руководству нашей страны стало ясно, что плоды великой Победы над Германией могут улетучиться благодаря монополии США на атомное оружие. Постановлением ГКО от 20 августа 1945 года масштаб нашего атомного проекта стал совершенно другим – он стал главным инновационным проектом СССР, решавшим не только оружейные задачи. Главный руководящий орган проекта – Спецкомитет возглавил первый вице-премьер Л. П. Берия с освобождением от всех других обязанностей.
В Спецкомитет вошли председатель Госплана Н. М. Вознесенский, второе лицо в партии, секретарь ЦК Г. М. Маленков, выдающийся организатор оборонной промышленности Б. Л. Ванников, также освобожденный от других занимаемых должностей, и наиболее авторитетные ученые-физики И. В. Курчатов и П. Л.Капица. Ванников и Курчатов стали руководителями научно-технического совета при Спецкомитете, и ни одна работа не проводилась без рекомендации НТС. Для подготовки кадров создали специальные факультеты во многих вузах страны, огромный вклад при этом внес вновь созданный Московский физико-технический институт.
В то время мы вынуждены были все делать сами, иногда, как говорят, изобретать велосипед. И вот оказалось, что мы всё сделали сами и очень неплохо, в том числе и самое современное физико-техническое образование.
В новых условиях образование, конечно, нуждается в серьезных изменениях, эти процессы идут в ведущих вузах страны, и задача бюрократов вовремя их поддержать. Один из императивов современного образования на уровне магистратуры и аспирантуры состоит в том, что в своей учебной и научной деятельности университет должен ориентироваться на решение важнейших технологических задач и широко развивать междисциплинарные учебные и исследовательские программы. Для решения этих задач в мире возникли новые университеты, имеющие в своем составе только магистратуру и аспирантуру. Первым таким учреждением в России стал Санкт-Петербургский академический университет – Научно-образовательный центр нанотехнологий Российской академии наук.
На заседании НКС 3 февраля 2011 года и российские, и зарубежные члены единодушно высказались за необходимость рассмотрения Советом всех проектов, предлагаемых для участия в «Сколково». Но они солидарно отвергли предложение Массачусетского технологического института (МИТ) о создании университета в «Сколково» под контролем и жестким руководством МИТ, практически исключающим активное участие российских и других зарубежных вузов. Зарубежные члены совета, отмечая высокий уровень науки и образования в России в ведущих университетах и Российской академии наук, единодушно высказались за пересмотр концепции создания Технологического университета «Сколково». В результате была предложена новая концепция, учитывающая опыт МФТИ, Академического университета и других ведущих российских и зарубежных вузов.
Успех «Сколково» возможен только в том случае, если поддержать финансами и, что важнее всего, способными кадрами проекты, в которых мы можем выйти на самые передовые позиции в наиболее перспективных направлениях.
Успех проекта «Сколково» может быть достигнут, если наука у нас в стране снова начнет развиваться, используя весь имеющийся потенциал, и, прежде всего, в Российской академии наук. Вспомним, что в 1946 году зарплата была резко повышена для всех научных работников, а не только занятых в атомной проблеме. Молодой кандидат наук имел такой же оклад, как и персональный оклад директора завода.
Успех проекта «Сколково» может быть достигнут, если политическое руководство страны действительно осознает, что наука необходима для страны. «Каждая держава завоевывает свою независимость тем, что нового, своего привносит она в общую сокровищницу цивилизации. Если этого не происходит, она подвергается колонизации» – так сказал в своей юбилейной лекции в Коллеж де Франс 5 мая 1950 года великий ученый, гражданин, коммунист Фредерик Жолио-Кюри.
Успех проекта «Сколково» может быть достигнут лишь в результате самого тесного симбиоза науки с рождающимися высокотехнологичными бизнес-компаниями. Научный молодежи и не только ей я хотел бы напомнить сказанные в той же лекции слова Фредерика Жолио-Кюри: «Ученый должен из чувства патриотизма развивать свои идеи и просвещать сограждан в отношении роли науки, которая должна служить освобождению человека, а не накоплению личных прибылей».
Утрата этого великого принципа ведет к деградации науки и общества.
Жорес Алферов Сколково, нанотехнологии, модернизация
