Законодательство РФ

"Прогноз научно-технологического развития Российской Федерации на период до 2030 года" (утв. Правительством РФ)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Утвержден

Председателем Правительства

Российской Федерации

Д.МЕДВЕДЕВЫМ

ПРОГНОЗ

НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НА ПЕРИОД ДО 2030 ГОДА


Введение

Прогноз научно-технологического развития Российской Федерации на период до 2030 года (далее - долгосрочный прогноз) является одним из основных документов системы стратегического планирования развития Российской Федерации. Он определяет наиболее перспективные области развития науки и технологий на период до 2030 года, обеспечивающие реализацию конкурентных преимуществ страны. Долгосрочный прогноз формирует единую платформу для разработки долгосрочных стратегий, целевых программ, а также прогнозных и плановых документов среднесрочного характера.

При подготовке долгосрочного прогноза было использовано более двухсот информационных источников, в числе которых: аналитические исследования и прогнозы международных организаций, национальные прогнозы науки и технологий, прогнозы крупных корпораций и международных профессиональных ассоциаций, документы стратегического характера, отражающие долгосрочные перспективы развития российской экономики и ее отдельных секторов, международные и российские базы научных журналов, патентной и статистической информации.

Экспертная база долгосрочного прогноза охватывает более двухсот организаций и свыше двух тысяч ведущих российских и зарубежных экспертов, включая представителей научных центров, вузов, бизнеса, технологических платформ, инновационных территориальных кластеров.


Термины, используемые для целей настоящего

долгосрочного прогноза

Вызов - крупная проблема социально-экономического, научно-технологического, экологического или иного характера, требующая принятия комплексных мер, направленных на ее решение на национальном или глобальном уровне.

Окно возможностей - возникновение ограниченной во времени ситуации, создающей условия для занятия значимых позиций на глобальных и внутренних рынках, технологических прорывов, интеграции в мировые цепочки создания добавленной стоимости, решения крупных социально-экономических проблем.

Перспективная продуктовая группа - группа инновационных товаров и услуг, объединенных одним или несколькими признаками (использование аналогичных технологий производства, сходные функциональные свойства и области применения, общие каналы распределения, методы ценообразования и др.) и способных произвести максимальный экономический эффект.

Приоритетные направления развития науки и технологий - тематические направления научно-технологического развития межотраслевого (междисциплинарного) значения, способные внести наибольший вклад в обеспечение безопасности, ускорение экономического роста, повышение конкурентоспособности страны, решение социальных проблем за счет развития технологической базы экономики и наукоемких производств.

Перспективные направления задельных исследований - области науки, в рамках которых могут быть получены результаты, создающие долговременные конкурентные преимущества и имеющие широкий спектр возможных практических применений.


Особенности прогноза

Долгосрочный прогноз сформирован в разрезе приоритетных направлений развития науки, технологий и техники по следующим направлениям: информационно-коммуникационные технологии; науки о жизни (биотехнологии; медицина и здравоохранение); новые материалы и нанотехнологии; рациональное природопользование; транспортные и космические системы; энергоэффективность и энергосбережение.

Для каждого приоритетного направления с учетом мировых тенденций выделены вызовы и окна возможностей, определяющие перспективы его развития; проведено ранжирование по степени их влияния на Россию. Далее определены инновационные рынки и перспективные группы продуктов и услуг, появление которых возможно в средне- и долгосрочной перспективе под действием мировых тенденций. Затем определены детальные приоритеты перспективных научных исследований, необходимые для создания выделенных продуктов и услуг и ответов на вызовы и окна возможностей.

Долгосрочный прогноз был согласован с Министерством финансов Российской Федерации, Министерством связи и массовых коммуникаций Российской Федерации, Министерством здравоохранения Российской Федерации, Министерством транспорта Российской Федерации, Министерством экономического развития Российской Федерации, Министерством промышленности и торговли Российской Федерации, Министерством природных ресурсов и экологии Российской Федерации, Министерством энергетики Российской Федерации, Федеральным космическим агентством, Российской академией наук.

При формировании долгосрочного прогноза использованы материалы следующих организаций:

Национального исследовательского университета "Высшая школа экономики";

Центра макроэкономического анализа и краткосрочного прогнозирования;

институтов государственных академий наук (Российская академия наук, Российская академия медицинских наук, Российская академия сельскохозяйственных наук);

отраслевых центров научно-технологического прогнозирования на базе ведущих вузов (Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Московский физико-технический институт, Национальный исследовательский ядерный университет, Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, Сибирский государственный медицинский университет, Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского);

исследовательских центров (НИЦ "Курчатовский институт", Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов, Центральный аэрогидродинамический институт им. профессора Н.Е. Жуковского, Крыловский государственный научный центр, Центральный научно-исследовательский институт машиностроения, ОАО "Информационные спутниковые системы имени академика М.Ф. Решетнева" и др.);

технологических платформ ("Медицина будущего", "Глубокая переработка углеводородных ресурсов", "Высокоскоростной интеллектуальный транспорт", "Авиационная мобильность", "Национальная информационная спутниковая система", "Легкие и надежные конструкции" и др.).


1. ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Информационно-коммуникационные технологии (ИКТ) выступают одним из ключевых драйверов перехода к экономике, основанной на знаниях. Экспоненциальный рост технических характеристик, миниатюризация и снижение стоимости компонентов приводят к увеличению вычислительных мощностей и интеллектуальных возможностей техники, быстрой смене стандартов и технологических платформ информационных систем и сетей, соответствующих им товаров и услуг. Появление всепроникающих, интерактивных, персонализированных, сверхвысокоскоростных сетей, устройств и систем глобального масштаба способствует развитию мультимедийного контента и широкого спектра услуг. Одновременно усиливается значение глобальных инновационных сетей, позволяющих управлять жизненным циклом товаров и услуг.

Ускоренная эволюция ИКТ, с одной стороны, и их быстрое "моральное устаревание", с другой, стимулируют спрос на новую продукцию. Так, развитие облачных сетей, новых архитектур и принципов организации вычислений влечет за собой трансформацию программного обеспечения и инфраструктурных решений, привнося инновационные изменения в бизнес-стратегии предприятий.

Перспективы развития данного приоритетного направления определяют следующие вызовы: радикальная трансформация рынков ИКТ в условиях смены технологий компонентной базы (прекращение действия закона Мура, развитие новых материалов, фотоники и др.); усиление контроля над информацией в сети Интернет; рост киберпреступности и масштаба ее эффектов (технических сбоев и др.); увеличение дисбаланса между требованиями безопасности и личной свободой человека; повышение доли фриланс-разработчиков; обвал рынков информационных технологий и замедление "цифровой революции" в случае отставания освоения новых технологий электронной компонентной базы.

Развитие приоритетного направления в средне- и долгосрочной перспективе определяется следующими окнами возможностей:

экономические: переход к экономике, основанной на знаниях; смещение центров разработки, компетенций и производства за пределы развитых стран; электронное правительство, электронные государственные и социально значимые услуги, унифицированное межведомственное взаимодействие; углубление кооперации в сфере ИКТ между университетами и коммерческими компаниями; развитие электронной коммерции, создание законодательных и технологических механизмов для электронных трансакций; использование более экономичных моделей ИТ-инфраструктуры; рост роли ИКТ в обеспечении деятельности государственного и муниципального управления; развитие рынка мобильных и социальных приложений, игр с высоким коммерческим потенциалом; рост ИКТ-специализаций и количества ИКТ-сотрудников в смежных отраслях экономики;

социальные и экологические: превращение ИКТ в значимый фактор повышения качества жизни людей с ограниченными возможностями; вовлечение граждан в управление; рост влияния ИКТ на социальные процессы в обществе, на культурное и психическое развитие человека; изменение характера и способа занятости работников; существенный рост негативного воздействия отрасли ИКТ на окружающую среду; расширение возможностей применения ИКТ в интересах охраны окружающей среды;

научно-технологические: исследования в области коммуникационных инфраструктур с терабитовыми скоростями передачи информации; защиты компьютерных инфраструктур; перспективных средств и программных систем защиты данных; языков и систем программирования, реализующих новые парадигмы; систем машинного обучения; новых принципов биометрической идентификации, обработки, интеграции и анализа мультимодальных биометрических данных; обеспечения полной совместимости контента в гетерогенных сетях, глобальной идентификации информационных объектов; создания компактных источников энергии для долговременного питания цифровых устройств массового применения; компонентов и устройств, существенно снижающих воздействие на здоровье человека; новых интерфейсов "человек - цифровая среда"; снижения энергозатрат при передаче и хранении информации; технологий высокоскоростной передачи информации (свыше 1 терабита в секунду); создания виртуальных офисов без снижения эффективности коллективной деятельности компаний, предприятий и др.; коллективного интеллекта; разработка эффективных форм представления информации, контента и знаний; формирование единой управляющей среды; конвергенция информационных платформ; миграция корпоративных приложений и персональной информации в Интернет с повышением требований к средствам их защиты; работа со сверхбольшими объемами данных; мультиязычные и мультимодальные системы извлечения и формализации знаний; открытые данные, создание и распространение наборов данных в машиночитаемом формате; эволюция Интернета ("семантический веб", "Интернет вещей"); умные инфраструктуры; моделирование человеческого интеллекта, когнитивные модели сознания и поведения; разработка биоподобных и антропоморфных робототехнических устройств, развитие средств "технического" зрения; производство и поддержание функционирования суперкомпьютеров; облачные инфраструктуры, сети персональных компьютеров и мобильных устройств; рост доли мобильных устройств; развитие технологий и инфраструктуры выделенных центров предсказательного суперкомпьютерного моделирования; сети, реализующие новые принципы организации, в т.ч.: когнитивные, гибридные, адаптивные; обеспечение повсеместного высокоскоростного доступа к сетевой инфраструктуре; высокопроизводительные центры обработки данных; технологии дополненной реальности; технологии краудсорсинга; новые принципы, модели и процессы автоматизированного управления большими системами, организации вычислений; развитие платформ высокопроизводительных вычислений; разработка технологий распознавания и анализа голоса, фото, видео и других типов изображений и сложных медийных носителей информации; создание прорывных квантовых технологий; разработка новых подходов и технологий в микро- и нано-электронике.

Угрозы для России в указанной сфере: ускоренное формирование единого глобального информационного пространства; обострение "цифрового неравенства"; неготовность к широкомасштабному предоставлению гражданам медицинских и иных социальных услуг с использованием ИКТ; возможность использования потенциала ИКТ в целях подрыва национальной безопасности, нарушения государственного и общественного порядка; необходимость обеспечения эффективного (защищенного) документооборота; неготовность к массовому применению технологий виртуальной реальности; растущая незащищенность личной жизни и личного жизненного пространства.


Перспективные рынки, продукты и услуги

"Горизонтальный" характер рассматриваемой сферы способствует внедрению как инфраструктурных, так и специфических отраслевых решений, которые в долгосрочном периоде должны обеспечить наибольшую динамику роста в профильном производстве - индустрии ИКТ (телекоммуникационное и ИТ-оборудование, программное обеспечение, ИТ-услуги), а также в промышленности, энергетике, здравоохранении, на транспорте и т.д.

Перспективные рынки и продуктовые группы:

Телекоммуникационное и ИТ-оборудование: компактные источники энергии для долговременного (недели, месяцы) питания цифровых устройств массового применения; метаматериалы и программное обеспечение для обработки и передачи изображений со сверхразрешением; фотонные устройства и компоненты; новые поколения мобильной связи.

Программное обеспечение и ИТ-услуги: grid-алгоритмы и программное обеспечение для распределенного решения отдельных классов сложных вычислительных задач; программное обеспечение формализации и извлечения знаний о сложных информационных объектах; алгоритмы и программное обеспечение для верификации больших программ; алгоритмы и программное обеспечение машинного обучения, в т.ч. с опорой на суперкомпьютерные модели распределенных вычислений; аналитическое программное обеспечение нового поколения; инструментальные средства разработки, отладки и тестирования программ для различных классов систем параллельных вычислений; приложения дополненной реальности.

Машиностроение: алгоритмы и программное обеспечение для построения сложных трехмерных сцен по изображениям и видеоряду в режиме реального времени (компьютерное зрение); роботы-помощники, свободно передвигающиеся и взаимодействующие с людьми; цифровые устройства, обладающие свойствами репликации и/или самовосстановления; развитие средств автоматизированного формирования материальных объектов на основе цифровых моделей этих объектов (аддитивные технологии и т.п.).

Химическая промышленность: алгоритмы и программное обеспечение компьютерного моделирования физических, химических и биологических процессов, обеспечивающие достоверное прогнозирование результатов междисциплинарных экспериментальных исследований; алгоритмы и программное обеспечение компьютерного мониторинга и прогнозирования особо опасных климатических явлений и геологических природных катастроф; алгоритмы и программное обеспечение систем и комплексов предсказательного моделирования событий и явлений (социальных, техногенных, климатических, сейсмических, геофизических и др.).

Энергетика: алгоритмы и программное обеспечение для интеллектуальных энергетических сетей, т.е. программно-технологического комплекса, способствующего превращению энергетической сети из "пассивного" устройства транспортировки электроэнергии в "активный" элемент управления режимами работы; алгоритмы и программное обеспечение оценки рисков и планирования мероприятий по преодолению чрезвычайных ситуаций в энергетических инфраструктурах; программное обеспечение энергоинформационных систем реализации программ "энергоэффективный дом" и "энергоэффективный город".

Добыча полезных ископаемых: алгоритмы и программное обеспечение для формализации и извлечения знаний из слабоструктурированной и неструктурированной информации; алгоритмы и программное обеспечение компьютерного мониторинга и прогнозирования особо опасных климатических явлений и геологических природных катастроф; программное обеспечение систем геологоразведки в сложных климатических и геологических условиях; программное обеспечение доразведки выработанных и вырабатываемых месторождений; программное обеспечение геологоразведки нетрадиционных энергоносителей; интеллектуальные системы управления трубопроводными транспортными потоками; алгоритмы и программное обеспечение систем и комплексов предсказательного моделирования событий и явлений (социальных, техногенных, климатических, сейсмических, геофизических и др.).

Транспорт: программное обеспечение моделирования транспортно-экономических балансов регионального и федерального уровней; интеллектуальные транспортные системы городских агломераций; интеллектуальные транспортные системы транзитных транспортных коридоров и федеральных трасс; интеллектуальные транспортные системы автоматизированного и автоматического управления воздушными транспортными средствами, в т.ч. беспилотными, а также их группами; алгоритмы и программное обеспечение оценки рисков и планирования мероприятий по преодолению чрезвычайных ситуаций в транспортных системах; автономные необслуживаемые микромощные радиоэлектронные устройства, программируемые по радиоканалу; программное обеспечение организации мультимодальных транспортно-логистических процессов регионального, федерального и межстранового уровней; система мониторинга и управления качеством транспортных услуг; системы мониторинга, контроля и надзора за обеспечением безопасности на транспорте и на объектах транспортной инфраструктуры.

Наука: интеллектуальные системы типа "умная лаборатория"; grid-алгоритмы и программное обеспечение для распределенного решения отдельных классов сложных вычислительных задач; алгоритмы и программное обеспечение для формализации и извлечения знаний из слабоструктурированной и неструктурированной информации; модели, алгоритмы и программное обеспечение трекинга научно-технических результатов на основании анализа их повторного использования и выявления скрытых взаимосвязей на всех этапах жизненного цикла научной продукции и технологий; алгоритмы и программное обеспечение машинного обучения (machine learning), в т.ч. с опорой на суперкомпьютерные модели распределенных вычислений; алгоритмы и программное обеспечение систем и комплексов предсказательного моделирования событий и явлений (социальных, техногенных, климатических, сейсмических, геофизических и др.); аналитическое программное обеспечение нового поколения (next-generation analytics), основанное на эффективных методах и алгоритмах формализации и извлечения знаний и обработки больших данных.

Управление: платформа для перехода публичной политики в Интернет-пространство с использованием краудсорсинга для совершенствования практик госуправления и регулирования; инструменты создания "облачной демократии", стирающей границы между гражданской активностью и публичной политикой; инструменты обеспечения нового уровня защиты государственной тайны; алгоритмы и программное обеспечение систем и комплексов предсказательного моделирования событий и явлений (социальных, техногенных, климатических, сейсмических, геофизических и др.); алгоритмы, устройства и программное обеспечение для работы с пространственными данными (location-based services); аналитическое программное обеспечение нового поколения; мультиструктурные и мультимодальные хранилища информации.

Образование: ресурсы для дистанционного образования, как в лекционном, так и в семинарском режиме; мультимедийные средства поддержки очного обучения, адаптированные под современные форматы и требования (от размещения текстов до выполнения сложных заданий по поиску и обработке данных); ресурсы для обучения людей с ограниченными возможностями; информационные базы как общеразвивающего, так и узкопрофессионального профиля; системы автоматического перевода улучшенного качества, способные переводить как тексты, так и речь; узкопрофессиональные поисковые и библиотечные системы; программное обеспечение для портативных устройств, оснащенных обучающими программами и ресурсами; алгоритмы и программное обеспечение для обработки мультимедийной информации в сетях хранения на основе распараллеливания операций выявления семантических связей; алгоритмы и программное обеспечение для самообучающихся систем машинного перевода; аналитическое программное обеспечение нового поколения; мультиструктурные и мультимодальные хранилища информации.

Здравоохранение: алгоритмы и программное обеспечение для математического моделирования процессов, происходящих в живых организмах (например, ускорение процессов моделирования структур и динамики макромолекул); алгоритмы и программное обеспечение для построения сложных трехмерных сцен по изображениям и видеоряду в режиме реального времени (компьютерное зрение); модели и программное обеспечение для формирования детализированных цифровых онтологических профилей пациентов, болезней, способов лечения и др., обеспечивающих многоаспектный учет медицинских и экстрамедицинских параметров на недоступном в настоящий момент уровне; программное обеспечение поддержки принятия решений в области предсказательной медицины; носимые беспроводные датчики.

Индивидуальное потребление продукции ИКТ: компактные источники энергии для долговременного (недели, месяцы) питания цифровых устройств массового применения; приложения дополненной реальности; интеллектуальные системы "умный дом": цифровизация бытовых устройств, объединение их в единую сеть, способную как к автоматическому поддержанию оптимальных параметров, так и к изменению по удаленной команде; роботы-помощники, свободно передвигающиеся и взаимодействующие с людьми; средства повышения качества жизни людей с ограниченными возможностями; средства создания виртуальных профессиональных сообществ и новых форм занятости, развитие Интернет-бизнесов; персонализированные услуги, привязанные к контексту потребителя, в т.ч. персонифицированное телевизионное вещание и новостные ленты; интерактивные музеи и выставки, повышающие доступность объектов культурного наследия и снимающие ограничения по посещаемости; мультиязычные (инвариантные к исходным языкам) и мультимодальные (инвариантные к типу контента: текст, графика, видео) системы извлечения и формализации информации; устройства для замещения промышленных изделий продукцией 3D-печати.


Перспективные направления научных исследований

1. Компьютерные архитектуры и системы:

Экзафлопсные суперЭВМ.

Вычислительные алгоритмы и программное обеспечение для систем.

Распределенные системы и архитектуры.

Новые архитектуры серверных и персональных компьютерных устройств.

Новые парадигмы организации и реализации вычислительных процессов, новые технологии создания компьютерных устройств.

Ожидаемые результаты: прототипы систем, реализующих новые принципы организации вычислений; прототипы элементов вычислительных систем, реализующих перспективные принципы сопряжения, хранения и информационного обмена; исследовательские модели и прототипы компонентов вычислительных архитектур, построенных на новых парадигмах, в т.ч. нейро-, био-, оптических, квантовых, системы самосинхронизации, рекуррентности.

2. Телекоммуникационные технологии:

Новые технологии передачи информации.

Новые технологии организации сетей.

Новые технологии распространения контента.

Технологии и системы цифровой реальности и перспективные "человеко-компьютерные" интерфейсы.

Ожидаемые результаты: прототипы сетей и элементов коммуникационных инфраструктур с терабитовыми скоростями передачи информации; прототипы сетей, реализующих новые принципы организации, в т.ч. когнитивных, гибридных, адаптивных реконфигурируемых, гетерогенных; прототипы систем с гарантированным динамическим выделением ресурса; прототипы исследовательских сетей нового поколения, обеспечивающих передачу больших объемов данных, получаемых в результате научных экспериментов, распределенную обработку научной информации, совместную работу распределенных научных групп.

3. Технологии обработки и анализа информации:

Методы и технологии сбора, обработки, анализа и хранения сверхбольших объемов информации.

Новые технологии работы с мультимедийной информацией.

Новые технологии работы с текстовой и слабоструктурированной информацией.

Перспективные веб-технологии и системы.

Новые технологии анализа информации.

Ожидаемые результаты: прототипы мультиязычных программных систем извлечения и формализации знаний из неструктурированной и слабоструктурированной информации, а также перспективных средств хранения и анализа знаний; прототипы, основанные на новых принципах программных систем обработки, поиска, анализа и визуализации, в т.ч. программные системы принятия решений и идентификации ситуаций на основе сверхбольших массивов и потоков данных;

прототипы программных систем анализа сложных трехмерных сцен по изображениям и видеоряду в режиме реального времени; исследовательские модели и прототипы программных систем хранения, обработки и анализа сверхбольших мультикомпонентных потоков информации, в т.ч. медиаинформации.

4. Элементная база и электронные устройства, робототехника:

Перспективные технологии автоматизированного проектирования элементной базы.

Использование новой элементной базы для создания перспективных ИКТ.

Технологии создания сложных функциональных блоков для элементной базы.

Робототехника.

Ожидаемые результаты: исследовательские и опытные образцы сложнофункциональных блоков интегральных схем с учетом качественно новых эффектов, в т.ч. взаимного влияния элементов и подложки; опытные образцы микропроцессоров и коммуникационных сверхбольших интегральных схем на основе самосинхронной логики с локально-асинхронными механизмами самоконтроля и парирования ошибок; прототипы элементной базы на основе квантовых эффектов, одноэлектроники, спинтроники и фотоники; прототипы биоподобных и антропоморфных робототехнических устройств, самообучающихся роботов, искусственных нервных систем роботов, систем группового управления роботами.

5. Предсказательное моделирование, функционирование перспективных систем:

Моделирование сложных систем и процессов.

Интеллектуальные системы управления и поддержки принятия решений.

Средства проектирования и поддержки функционирования ИКТ.

Ожидаемые результаты: прототипы программных систем предсказательного моделирования сложных систем (технических, социально-экономических, политических, транспортных и т.п.) и свойств физических, химических, биологических и других объектов с выходом на уровень предсказательной точности и сложности, не достижимый в настоящее время; прототипы программных систем, реализующих новые модели процессов в природе, обществе, гуманитарной сфере, киберпространстве и др.; прототипы программных систем автоматизированного управления большими системами (социально-экономическими, техническими, транспортными и т.д.) на основе новых принципов, моделей и процессов управления; прототипы программных систем, в которых реализуются гибридные модели когнитивных механизмов и речемыслительной деятельности человека, технологии моделирования человеческого интеллекта; исследовательские модели и прототипы устройств с новыми принципами организации взаимодействия "человек - компьютер".

6. Информационная безопасность:

Технологии надежной идентификации и аутентификации в ИКТ.

Надежные и доверенные архитектуры, протоколы, модели.

Технологии обеспечения защиты персональных данных.

Методы и средства биометрической идентификации личности.

Противодействие новым вызовам информационной войны и киберпреступности в ИКТ.

Ожидаемые результаты: прототипы средств защиты компьютерных инфраструктур на основе принципиально новых парадигм, в т.ч. квантовой криптографии и компьютинга, нейрокогнитивных принципов; прототипы перспективных средств и программных систем защиты данных с учетом новых принципов организации информации и взаимодействия информационных объектов, в т.ч. глобальной интеграции информационных систем, повсеместного доступа к приложениям, новых протоколов Интернета, виртуализации, социальных сетей, данных мобильных устройств и геолокации; прототипы, основанные на новых принципах программных систем биометрической идентификации, обработки, интеграции и анализа мультимодальных биометрических данных, в т.ч. в целях их использования в новых областях (социальный веб; приложения, использующие геоконтекст; обеспечение сохранности имущества; игры и др.).

7. Алгоритмы и программное обеспечение:

Перспективные парадигмы и технологии программирования, языки и системы.

Перспективные технологии и решения для операционных систем, СУБД и программного обеспечения промежуточного слоя.

Когнитивные технологии.

Ожидаемые результаты: перспективные языки и прототипы систем программирования, реализующие новые и объединяющие существующие парадигмы, в т.ч. объектно-ориентированные, функциональные, логические, языки спецификаций, "программирование без программиста", предметно-ориентированные, программирование на естественном языке, с поддержкой доказуемости различных свойств программ; прототипы компонентов перспективного системного программного обеспечения, в т.ч. обеспечивающие повышение производительности обработки информации, достоверное доказательство выполнения требований, поддержку перспективных архитектур и др.; исследовательские модели и алгоритмы, адаптируемые к вычислительным системам нового поколения; прототипы программных систем, реализующих новые модели организации параллельных вычислений и новые принципы распределенных вычислений на базе сети компьютеров и мобильных устройств частных владельцев; прототипы программных и операционных систем с локально-асинхронными механизмами самоконтроля и парирования ошибок; исследовательские модели и прототипы автоматизированных и автоматических систем анализа программ (включая доказательство их различных свойств) и преобразования программ (включая оптимизацию по различным критериям, распараллеливание, инверсию, композицию и вывод новых программ из существующих); исследовательские модели и прототипы программных систем машинного обучения, основанных на новых методах и алгоритмах, в т.ч. обработки сверхбольших и разрозненных источников информации.


2. БИОТЕХНОЛОГИИ

По прогнозам международных организаций - Всемирного банка, ОЭСР, Еврокомиссии и др. - темпы роста рынков биотехнологической продукции будут неуклонно возрастать. Интенсивное развитие биотехнологий обусловлено не только успехами биохимии и молекулярной биологии, но и кризисом традиционных технологий (особенно на фоне новых трендов, прежде всего в области экологии и энергетики), необходимостью обеспечения продовольственной безопасности, сохранения ресурсного потенциала, увеличения продолжительности жизни населения, поддержания здорового генофонда нации.

Клеточные, геномные, постгеномные технологии послужат основой для противодействия распространению различных видов заболеваний человека и животных; получения биоматериалов из возобновляемого сырья для замещения традиционных производств (химических, пищевых, целлюлозно-бумажных и др.) и появления новых продуктов с уникальными свойствами; восстановления редких и исчезающих видов флоры и фауны; сохранения биоресурсов Мирового океана. Совершенствование методов биоорганической переработки отходов позволит решить проблему их захоронения и утилизации, снизив уровень загрязнения окружающей среды, с одновременным получением больших объемов биомассы для последующей промышленной переработки. Внедрение новых высокопродуктивных биообъектов и применение эффективных технологических режимов обеспечат значительную интенсификацию производственных процессов.

Перспективы развития данного приоритетного направления определяют следующие вызовы: потеря биоразнообразия; изменение климата и дефицит пригодных для сельского хозяйства земель; урбанизация и возрастающая нагрузка на окружающую среду; распространение генномодифицированных продуктов.

Развитие приоритетного направления в средне- и долгосрочной перспективе определяется следующими окнами возможностей:

экономические и социальные: увеличение срока активной жизни человека; рост численности населения в мире; рост количества персональных мобильных устройств, анализирующих состояние здоровья; экологизация экономики, "зеленый рост" и развитие экономики знаний; истощение дешевых запасов традиционных углеводородов; рост спроса на продукты питания;

научно-технологические: развитие высокопроизводительных методов анализа геномов, транскриптомов, протеомов и метаболомов; методов биоинформатики для обработки данных геномного, транскриптомного и протеомного анализа; компьютерного моделирования структуры биомолекул и процессов в живых системах; развитие технологий синтетической биологии, метаболической инженерии и биоинженерии; технологии для работы со сверхбольшими объемами данных; развитие суперкомпьютерных вычислений; распространение материалов с новыми свойствами и технологий "зеленого" строительства; увеличение объемов использования возобновляемых источников энергии и потребностей в биотопливе; энергетические установки для транспортных средств, использующих альтернативные виды топлива; распространение технологий производства биопродуктов на основе молекулярной самосборки; развитие исследований в области регуляции экспрессии генома; появление биореакторов для получения биомассы с заданными свойствами; развитие технологий экологически безопасной переработки отходов, в т.ч. с получением ценных продуктов; развитие технологий альтернативной энергетики; внедрение технологий "умного" сельского хозяйства.

Угрозы для России в указанной сфере: низкая продуктивность сельскохозяйственного производства; критическое отставание научно-исследовательской и производственно-технологической базы в области биотехнологий; низкий спрос на разработки практического назначения; недостаточные инвестиции бизнеса в развитие биотехнологических производств; высокие барьеры входа на мировой рынок биотехнологической продукции; риск превращения страны в сырьевую базу для мировых лидеров рынка биотехнологий.


Перспективные рынки, продукты и услуги

В ближайшее время биотехнологии будут наиболее востребованы в сельском хозяйстве, пищевой промышленности и производстве биотоплива. Оценки степени распространения генномодифицированных организмов варьируются, что обусловлено неоднозначным отношением общества к подобной продукции.

Перспективные рынки и продуктовые группы:

Пищевые биопродукты: продукты с про-, пре- и синбиотическим действием (пребиотики, пробиотики, синбиотики; стартерные культуры; высококонцентрированные закваски; целевые продукты с заданными свойствами); пищевой белок (белковые продукты из малоценных отходов; белковые продукты из побочных продуктов переработки из растительного и животного сырья; белковые продукты с улучшенными свойствами); специализированные пищевые продукты (добавки растительного или бактериального происхождения; витамины, минеральные вещества; натуральные ароматизаторы и красители; ферменты и эмульгаторы; аминокислотные добавки; усилители вкуса; пищевые ингредиенты); функциональные пищевые продукты (продукты функционального лечебного питания; продукты детского питания, биологически активные добавки); пищевые продукты, полученные путем глубокой переработки отходов (натуральные ароматизаторы; красители; новые технологические добавки; заквасочные культуры; витамины; функциональные смеси).

Промышленные биопродукты: ферменты (крупнотоннажные, кормовые и пищевые ферменты; целлюлоза, бета-глюканаза, ксиланаза, гемицеллюлазы, фитаза, пектиназа, амилаза, липаза, протеаза, нитрилгидратаза; синтоны (оксидоредуктазы, лигазы, синтазы); биохимия (органические кислоты, антибиотики, биологические средства защиты растений (биопестициды, биоинсектициды); спирты, углеводороды, лаврицидные препараты; полисахариды; биодеградируемые полимеры; синтетические полимеры; фурфурол; мономеры.

Биотехнологические системы охраны окружающей среды: средства переработки леса (средства для малоотходной переработки древесины, средства утилизации отходов лесопиления); очистные сооружения (организмы-биодеструкторы, средства очистки вод, грунтов и атмосферы с помощью метаболического потенциала биологических объектов; биодеграданты; средства ликвидации воздействия на окружающую среду, техногенных катастроф); экологически чистое жилье (технологии реализации "нулевого" безотходного жилья; биопозитивные строительные материалы (полностью вторично используемые в условиях биотехнологической обработки - новые сорта деревьев, шерсть, войлок, натуральные клен и каучук)); биоресурсные центры и биоколлекции (коллекции микроорганизмов, грибов, водорослей; коллекции клеток высших растений и животных).

Биотопливо и биоэнергетика: биотопливо и компоненты из биомассы (топливные гранулы, брикеты из древесины; продукты пиролиза; биодизель, биоэтанол, биобутанол, оксигенераторы); энергетические продукты (биотопливные элементы, бионакопители энергии, биометан, биоводород и присадки; биометан, биоводород и присадки; высокотехнологичные устройства по производству тепловой и электрической энергии из различных источников биомасс).

Биотехнологические продукты сельского хозяйства: новые сорта сельскохозяйственных растений; новые биотехнологические формы деревьев с заданными признаками; штаммы микроорганизмов и микробные консорциумы для создания симбиотических растительно-микробных сообществ, обеспечивающих питание растений минеральными веществами и их защиту от патогенов; растения и животные - "биофабрики" для получения биопродуктов промышленного и медицинского назначения; новые породы сельскохозяйственных животных; кормовой белок (биотехнологический кормовой белок; кормовые добавки, витамины, ферменты; консерванты кормов и силосные закваски; комбикорма; премиксы).

Аквабиокультура: гидробионты как источник биомассы (новые породы и кроссы гидробионтов, устойчивые к неблагоприятным температурным режимам и обладающие высоким темпом роста и размножения; переработанные промысловые гидробионты и продукция аквакультур; специализированные корма для аквакультур (новые кормовые компоненты растительного происхождения (пшеничных зародышевых хлопьев, жмыха); клеточные линии морских организмов и микробных симбионтов, являющиеся продуцентами биологически активных соединений); продукты, полученные из гидробионтов (биологически активные соединения; биополимеры и новые материалы; функциональные пищевые продукты; биологическое сырье, полуфабрикаты, продукты потребления).

Биотехнологические системы и продукты для лесного сектора: средства воспроизводства и защиты леса: средства и методы сохранения и воспроизводства лесных генетических ресурсов; биотехнологические формы деревьев с заданными признаками; биологические средства защиты леса; продукты микробиологической конверсии (биоудобрения).


Перспективные направления научных исследований

1. Научно-методическая база исследований в области биотехнологий:

Высокопроизводительные методы анализа геномов, транскриптомов, протеомов и метаболомов.

Системная и структурная биология.

Синтетическая биология, метаболическая инженерия и биоинженерия.

Иммунобиотехнологии.

Клеточные биотехнологии.

Исследование природного биоразнообразия.

Ожидаемые результаты: новые методические подходы в области геномных и постгеномных технологий, системной, синтетической и структурной биологии, биоинженерии и биоинформатики.

2. Промышленные биотехнологии:

Биосинтетические процессы получения биологически активных соединений.

Ферменты и их использование в биокаталитических процессах.

Процессы получения биоматериалов и продуктов тонкого и основного органического синтеза из возобновляемого сырья.

Ресурсная база промышленной биотехнологии.

Новые технологии получения, выделения и очистки биопродуктов.

Биогеотехнологии.

Ожидаемые результаты: биотехнологии получения продуктов промышленного, сельскохозяйственного и медицинского назначения, включая традиционные (биологически активные соединения, продукты питания, корма для животных и др.), а также новые (рекомбинантные белки, биополимеры, продукты тонкого и основного органического синтеза, биоразлагаемые пластики), в т.ч.: реализованные на лабораторном уровне процессы получения биологически активных соединений (аминокислот, антибиотиков, белковых и пептидных препаратов, антиоксидантов и др.), основанные на направленной модификации путей метаболизма организма-продуцента методами метаболической инженерии; новые способы получения биоматериалов и продуктов органического синтеза из возобновляемого сырья для замещения традиционных химических производств и создания новых продуктов и материалов с уникальными свойствами, штаммы и ассоциации микроорганизмов-продуцентов; перспективные ферменты для использования в биокаталитических процессах, в т.ч. устойчивые к экстремальным условиям реальных биотехнологических процессов (высокой температуре, кислотности или щелочности, присутствию солей, органических растворителей и т.д.), искусственные белки с улучшенными функциональными характеристиками, полученные с помощью рационального дизайна и направленной эволюции; штаммы микроорганизмов - продуценты биологически активных веществ (биопестицидов, биоинсектицидов и др.) для создания биологических средств защиты растений; перспективные штаммы микроорганизмов и микробные ассоциации для использования в биогеотехнологических процессах и создания микробных источников электричества; опытные образцы новых источников непищевой биомассы с улучшенными характеристиками для использования в качестве сырья (быстрорастущие деревья и водные растения, микроводоросли и др.); биотехнологические процессы использования микроорганизмами газообразных субстратов на базе новых штаммов и принципов ферментации.

3. Агробиотехнологии:

Создание новых высокопродуктивных, устойчивых к патогенам и неблагоприятным условиям окружающей среды сортов гибридов сельскохозяйственных растений, с использованием биотехнологий.

Усовершенствование племенной работы путем использования методов генетической селекции сельскохозяйственных животных; создание баз данных, содержащих информацию о геноме пород сельскохозяйственных животных, для внедрения в племенную работу технологий клонирования и генетической паспортизации.

Методы генетической паспортизации сортов и сертификации семян растений.

Прототипы инновационных лекарственных средств и кандидатные вакцины перорального применения для животных.

Новые молекулярно-генетические методы диагностики патогенов растений и животных, биологические средства борьбы с патогенами.

Штаммы микроорганизмов и микробные консорциумы для создания симбиотических растительно-микробных сообществ, обеспечивающих питание растений минеральными веществами и их защиту от патогенов.

Биотехнологические процессы получения биопродуктов промышленного и медицинского назначения в растениях.

Ожидаемые результаты: повышение эффективности сельскохозяйственного производства за счет современных методов управления генетическими ресурсами сельскохозяйственных растений, животных и микроорганизмов; инновационные биологические средства защиты растений и повышения их продуктивности; новые биопродукты промышленного и медицинского назначения, созданные с использованием растений и животных - биофабрик.

4. Экологические биотехнологии:

Новые верифицированные методики биотестирования и биоиндикации с повышенной чувствительностью и селективностью для определения загрязнений в окружающей среде, штаммы организмов-биосенсоров.

Новые методики очистки вод, грунтов и воздуха с использованием эффективных организмов - биоремедиаторов.

Экологически безопасные биоциды для защиты технических объектов от организмов-деструкторов.

Ожидаемые результаты: системы мониторинга загрязнения окружающей среды на основе биотехнологий; восстановление экосистем с использованием живых организмов - биодеструкторов; защита материалов и технических объектов от биоповреждений и биокоррозии.

5. Пищевые биотехнологии:

Обеспечение безопасности пищевых продуктов.

Технологии пищевого белка.

Биотехнологические подходы к производству пробиотиков, пребиотиков, синбиотиков, заквасок и пищевых ингредиентов.

Функциональные и специализированные пищевые продукты.

Переработка пищевого сырья и отходов.

Ожидаемые результаты: системы оценки безопасности новых и традиционных источников пищи и ее ингредиентов, методов переработки пищевого сырья, функциональных пищевых продуктов, продуктов детского питания, диетических, лечебных, продуктов с пониженной аллергенностью, биологически активных добавок к пище, в т.ч.: экспериментальные образцы приборов для высокочувствительного экспрессного определения загрязняющих веществ (ксенобиотиков, грибных и бактериальных токсинов, пестицидов, ветеринарных препаратов и т.д.) в пищевых продуктах и сырье; методы контроля аутентичности пищевых продуктов, основанные на определении специфических биологических макромолекул (нуклеиновых кислот, белков и др.), реализованные на лабораторном уровне; экспериментальные образцы новых пробиотиков, пребиотиков, синбиотиков, заквасок и пищевых ингредиентов, новые штаммы молочнокислых и других технологических микроорганизмов, микробные консорциумы с заданными биологическими свойствами и оптимизированными технологическими характеристиками; биотехнологические процессы получения биологически активных веществ, полезных белковых продуктов и ингредиентов из отходов и малоценных продуктов переработки сырья растительного и животного происхождения.

6. Лесные биотехнологии:

Создание новых сортов древесных растений с улучшенными характеристиками (структурой древесины, устойчивостью к фитопатогенам, скоростью роста и др.) с использованием биотехнологий.

Микробиологические средства защиты леса от вредителей и патогенов.

Перспективные биотехнологические процессы комплексной переработки древесной биомассы и ее отдельных компонентов, реализованные на лабораторном уровне.

Ожидаемые результаты: новые формы древесных растений с заданными признаками, посадочный материал; методы оценки качества семенного материала, мониторинга фитосанитарного состояния питомников и лесных насаждений; методы глубокой переработки древесины и утилизации отходов лесопиления; современная система управления лесонасаждениями (с привлечением методов ДНК-маркирования); биологические средства защиты леса.

7. Аквабиокультура:

Идентификация новых практически ценных биомолекул гидробионтов (ферментов, белков и пептидов, вторичных метаболитов, полисахаридов, из бактерий, архей, водорослей, жирных кислот и липидов водорослей) с использованием геномных и постгеномных технологий, методы получения биополимеров и новых материалов из гидробионтов.

Методы культивирования клеточных линий морских организмов и микробных симбионтов - продуцентов биологически активных соединений, реализованные на лабораторном уровне.

Методы молекулярной селекции гидробионтов для получения высокопродуктивных объектов аквакультуры.

Ожидаемые результаты: эффективные продукты из гидробионтов Мирового океана и внутренних водоемов (рыб, моллюсков, ракообразных, иглокожих, водорослей, микроорганизмов); системы комплексной переработки гидробионтов и производство на их основе востребованной продукции пищевого, кормового, ветеринарного и медицинского назначения.


3. МЕДИЦИНА И ЗДРАВООХРАНЕНИЕ

Ключевыми факторами развития медицины и здравоохранения становятся старение населения; увеличение распространенности онкологических, сердечно-сосудистых и инфекционных заболеваний, болезней обмена веществ, патологий мозга; связанные с этим значимые показатели смертности. Подобные вызовы обусловливают появление новых рынков, динамика которых будет определяться потребностями в новых способах диагностики и лечения, неинвазивных надежных экспресс-технологиях мониторинга в домашних условиях, дистанционных методах предоставления медицинских услуг, характеризующихся профилактической направленностью, безопасностью и высокой эффективностью.

В мире сформировался устойчивый спрос на новое качество жизни, включая возможности компенсации утраченной функции организма, органа или его части. Следствием этого стал активный рост рынков медицинских биотехнологий и услуг высокотехнологичной и персонализированной медицины. Дальнейший прогресс в области биоинформационных, постгеномных и протеомных технологий предоставит медицине возможность персонализации терапевтического воздействия.

Перспективы развития данного направления определяют следующие вызовы: повышение онкологической заболеваемости и смертности; рост смертности вследствие сердечно-сосудистых заболеваний; распространение заболеваний, связанных с низким уровнем гигиены; рост заболеваний, связанных с нарушением метаболических процессов; повышение заболеваемости хроническими обструктивными болезнями легких; распространение болезней больших городов; распространение аллергических патологий; рост заболеваний, связанных со старением населения; рост патологий опорно-двигательного аппарата вследствие распространения изменения образа жизни.

Развитие приоритетного направления в средне- и долгосрочной перспективе определяется следующими окнами возможностей:

экономические и социальные: усиление потребностей в материалах с новыми свойствами; рост спроса на неинвазивную диагностику; повышение спроса на дистанционные методы диагностики; рост спроса на приборы "домашней медицины"; ускоренное освоение Арктики и Антарктики и рост спроса на экстремальную медицину; рост спроса на органы и ткани для замещения; смена основных игроков на мировых рынках фармацевтики;

научно-технологические: развитие направленной регуляции клеточной дифференцировки; усиление потребностей в технологиях для персонализированной медицины; развитие принципов таргетной терапии; развитие исследований в области эпигенетики; развитие теории канцерогенеза; возможность прижизненной визуализации структурно и функционально измененных клеток; распространение "умных" лекарств; расширение применения биоэлектронных интерфейсов; развитие исследований в области регуляции экспрессии генома; появление электронных аналогов органов чувств; развитие методов управления когнитивными функциями.

Угрозы для России в указанной сфере: высокая смертность вследствие сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний, травм и отравлений; недостаточная эффективность существующих мер по предупреждению инфекционных заболеваний; неэффективная система реабилитации; высокая стоимость лекарственной терапии социально значимых заболеваний; высокий уровень алкоголизации населения, в т.ч. молодежи; параллельный всплеск "болезней нищих" (туберкулеза, педикулеза и т.п.) и "болезней богатых" (стрессов, нервных патологий, расстройств личности и т.п.) вследствие усиливающегося социального расслоения населения; склонность россиян к самолечению и высокий уровень недоверия к "официальной медицине".


Перспективные рынки, продукты и услуги

Наиболее высокие темпы роста в ближайшей перспективе ожидаются в сферах фармацевтики и диагностических систем. Создаваемые здесь продуктовые группы будут расширяться вне зависимости от общей концепции развития здравоохранения. Прогресс таких технологических направлений, как клеточные технологии, тканевая и органная инженерия, генетическая инженерия, будет определяться внутренней конъюнктурой и глобальными экономическими вызовами. Наименьшую положительную динамику покажет область небиодеградируемых материалов: ее рост замедлится в долгосрочном периоде. После 2020 г. усилится развитие рынков, связанных с системами лабораторной и функциональной диагностики, имплантами, лекарственными средствами и системами адресной доставки. В дальнейшем ожидается постепенное сращивание фармацевтического и медико-биологического секторов, активное использование биотехнологий для создания новых лекарственных средств и медицинских устройств. Биомедицинские исследования в средне- и долгосрочной перспективе призваны в наибольшей степени фокусироваться на регенеративной медицине, молекулярной и функциональной диагностике.

Перспективные рынки и продуктовые группы:

Регенеративная медицина: тканевые и органные эквиваленты, полученные с применением генно-инженерных и клеточных технологий; таргетные биологически активные вещества для регенерации поврежденных тканей; активные молекулярные компоненты стволовых клеток для регенерации тканей; технологии и препараты на основе модифицированных клеточных систем для конкурентной терапии аутоиммунных, онкологических и неврологических заболеваний; неорганические и органические материалы неживотного происхождения для направленной регенерации целевых органов и тканей.

Биодеградируемые материалы: новые хирургические материалы на основе биодеградируемых полимеров; сложные макромолекулярные комплексы для подвижных частей имплантов и биоорганические системы для ускорения остеоинтеграции костных имплантов; биозамещаемые материалы для ортопедии, повторяющие архитектонику костной ткани.

Небиодеградируемые материалы: композиционная керамика и лекарственные цементы; перевязочные средства и трансдермальные пластыри; материалы-миметики для протезирования.

Системы диагностики: высокочувствительные сенсоры физических и физиологических параметров человека; реагенты; аппаратно-программные комплексы для анализа статических макромолекулярных маркеров; диагностические системы многофакторного статистического анализа количественных и качественных данных о низко- и высокомолекулярных маркерных молекулах; протеомные и геномные биомаркеры.

Сложные импланты: индивидуально-совместимые ("умные") импланты на металлической, керамической или полимерной основе, не требующие периодической замены; импланты с биоактивными покрытиями для ускорения остеоинтеграции и совмещения с тканями; биорезорбируемые импланты для восстановления поврежденных сосудов; стенты.

Хирургическая техника: системы инвазивной визуализации, в т.ч. удаленного управления; робототехника; хирургические лазеры; системы микроманипулирования (для высокопрецизионных хирургических манипуляций).

Лекарственные средства и системы их адресной доставки: рекомбинантные белковые препараты; препараты на основе нуклеиновых кислот, в т.ч. для генной терапии; препараты на основе моноклональных антител, обеспечивающие высокую специфичность действия; компоненты и системы направленной доставки лекарственных средств, в т.ч. на основе неорганических наноматериалов.

Системы прижизненной неинвазивной визуализации: позитронно-эмиссионные томографы и контрасты для визуализации ультравысокого разрешения; магниторезонансные томографы ультравысокого разрешения; системы визуализации на основе биофизических характеристик сред организма (эффекта Доплера и т.п.).


Перспективные направления научных исследований

В среднесрочный период в нашей стране возможно достижение значительных научных и практических результатов в таких направлениях, как биосовместимые биополимерные материалы; самостерилизующиеся поверхности для медицины; тест-системы на базе геномных и постгеномных технологий для диагностики рака, системных, инфекционных и наследственных заболеваний; биосенсоры и биочипы для клинической диагностики с использованием новых типов биологических устройств; методы быстрой идентификации токсических веществ и патогенов.

В ряде отраслей, включая, например, биодеградируемые материалы на основе градиентной керамики или медицинский текстиль с уникальными терапевтическими свойствами, потенциал российских разработок уже сегодня оценивается достаточно высоко.

Успехи инновационной фармацевтики - биотехнологий, технологий химического синтеза, направленного терапевтического воздействия, производства современных эффективных вакцин - позволят отечественным компаниям выйти на перспективные мировые рынки, а государству - повысить качество жизни граждан.

1. Перспективные лекарственные кандидаты:

Скрининг и повышение эффективности лекарственных кандидатов на основе использования новых фармакологических мишеней, а также новых научных данных о механизмах возникновения и развития заболеваний человека.

Модели на основе клеточных линий и/или лабораторных животных для доклинического исследования заболеваний человека.

Новые лекарственные кандидаты, в т.ч. разнонаправленного действия, с использованием как ранее известных, так и вновь открытых мишеней методами генной инженерии, биотехнологии, компьютерного моделирования и медицинской химии.

Компоненты и системы направленной доставки лекарственных средств для повышения эффективности, улучшения фармакокинетических параметров и снижения токсичности лекарственных кандидатов, а также лабораторные протоколы их получения.

Новые вакцины, в т.ч. комбинированные.

Ожидаемые результаты: новые лекарственные средства, разработанные до стадии получения доклинического доказательства концепции, включая препараты для профилактики и лечения широкого круга социально значимых болезней (сердечно-сосудистых, неврологических, онкологических, гематологических, аутоиммунных, эндокринных, инфекционных и др.), в т.ч.: новые фармацевтические молекулы с обоснованными терапевтическими мишенями; коллекция экспериментальных животных и клеточных линий для воспроизведения социально значимых заболеваний; новых высокоэффективных вакцин, включая конъюгированные и ДНК-вакцины, для профилактики и лечения инфекционных и онкологических заболеваний, при которых малоэффективна иммунизация традиционными методами; лекарственных средств на основе рекомбинантных белков и моноклональных антител; препаратов для регенеративной медицины, а также высокоэффективных лекарственных средств, действующих через новые молекулярные мишени.

2. Молекулярная диагностика:

Аппаратно-программные комплексы, основанные на технологиях анализа статических (контекстных) макромолекулярных маркеров, для обеспечения оптимальных стратегий лечения и формирования индивидуального прогноза развития заболеваний.

Аппаратно-программные комплексы, аналитические устройства и реагенты для анализа динамических (изменяемых) макромолекулярных маркеров, а также лабораторные протоколы их использования.

Аппаратно-программные комплексы, аналитические устройства и реагенты для анализа низкомолекулярных соединений, а также лабораторные протоколы их использования.

Методы обнаружения инфекционных агентов и лабораторные протоколы их использования.

Комбинаторная молекулярная сенсорика, в т.ч. на основе аптамеров, для создания универсальных средств диагностики и анализа статических и динамических факторов патологических состояний.

Молекулярная и клеточная патология, в т.ч. исследование изменения молекулярно-генетической компоненты внутриклеточных сигнальных путей, нарушения структуры и функции отдельных клеток и тканей в контексте развития патологических процессов для разработки технологий персонифицированной медицины.

Ожидаемые результаты: новые методы и системы диагностики, основанные на технологиях определения структуры и функции биологических молекул (нуклеиновых кислот, белков, липидов, полисахаридов, низкомолекулярных соединений), в т.ч.: диагностические методы, тест-системы и комплексы, ориентированные прежде всего на выявление социально значимых болезней до их дебюта; новые высокопроизводительные методы лабораторной диагностики для обнаружения, количественного и структурного анализа белков и других макромолекулярных метаболитов, включая липиды, гликопротеины, РНК и др.; методы и инструменты для лабораторной и экспресс-диагностики социально значимых болезней (сердечно-сосудистых, онкологических, гематологических, инфекционных, эндокринных и др.) на основе анализа перечисленных молекулярных маркеров; новые методы и комплексы для количественного определения низкомолекулярных метаболитов, ионов и микроэлементов - маркеров воспаления на различных стадиях, а также хронических болезней; средства анализа индивидуальной предрасположенности к сердечно-сосудистым болезням, патологиям печени, заболеваниям репродуктивной системы, нарушениям липидного обмена.

3. Молекулярное профилирование и выявление молекулярных и клеточных механизмов патогенеза:

Идентификация и количественное определение транскриптов, белков и их модификаций (вариантов альтернативного сплайсинга, посттрансляционных модификаций, одноаминокислотных полиморфизмов) в тканях человека.

Повышение чувствительности и производительности методик измерения белкового состава образцов клинического материала.

Получение для продуктов каждого гена экспериментальных данных о его присутствии в организме пациента с диагностированным заболеванием.

Взаимодействие инфекционных и паразитарных объектов различной природы с организмом хозяина, включая эпидемиологические, молекулярно-генетические, иммунологические и метаболические аспекты патогенеза, выявление молекулярных и клеточных мишеней, а также эффекторных молекул для диагностики, профилактики и терапии.

Молекулярные основы когнитивной функции, в т.ч. построение сигнальных путей, структурно-функциональная характеризация тканей, клеток и клеточных элементов, обеспечивающих когнитивную функцию, выявление молекулярных и клеточных мишеней, а также эффекторных молекул для диагностики, профилактики и терапии.

Ожидаемые результаты: электронный каталог (атлас) белков человека, содержащий экспериментальные данные о протеоме тканей и органов и функциональных связях белков - маркеров заболеваний; аппаратно-программные комплексы, реагенты и материалы для протеомного профилирования; высокопроизводительные методы анализа реализации генетического материала в виде совокупности молекул РНК (транскриптома), белков (протеома) и низкомолекулярных соединений (метаболома); высокочувствительные молекулярные детекторы, позволяющие выявлять в биологических пробах единичные макромолекулы; протеомные биомаркеры - потенциальные молекулярные мишени заболеваний; реагенты для количественных исследований белковых маркеров, присутствующих в концентрациях ниже М.

4. Биомедицинские клеточные технологии:

Методы регенерации тканей и органов человека с применением аутологичных и донорских клеток человека, тканевых эквивалентов, стимулирующих регенерацию препаратов, продуктов культивирования клеток.

Методы культивирования, модификации и перепрограммирования клеток человека.

Системы эффективного культивирования клеток человека, воздействия на их свойства и направленной дифференцировки для тканевой инженерии и клеточной терапии.

Тканевые эквиваленты и искусственные живые органы человека.

Биологически активные вещества для направленного восстановления структуры измененных заболеванием органов и тканей человека.

Препараты, стимулирующие регенерацию на основе продуктов культивирования клеток человека.

Управление клеточными функциями путем воздействия факторами различной природы на внутриклеточные и внеклеточные сигнальные пути, транскрипционные и трансляционные комплексы.

Биоинженерия, в т.ч. тканевая инженерия, тканевые эквиваленты и искусственные органы, скаффолды различной природы, клеточные элементы, культуры клеток и тканей для медицины.

Искусственные живые системы, в т.ч. искусственные клеточные элементы и химерные клетки.

Методы безопасной консервации и хранения клеточных продуктов.

Оценка биобезопасности биомедицинских препаратов и клеточных продуктов.

Ожидаемые результаты: продукты на основе регенеративных и клеточных технологий для восстановления нарушенной заболеванием структуры органов или тканей при сердечно-сосудистых, онкологических заболеваниях, нарушении функции внутренних органов, ожоговой болезни, трофических язвах, болезнях обмена веществ и травмах, в т.ч.: тканевые эквиваленты для восстановления поверхностных повреждений (ожогов, ран, язв и т.д.), для использования в травматологии и при лечении сердечно-сосудистых заболеваний; среды для получения бесклеточных продуктов культивирования стволовых клеток; методы трансплантации тканеинженерных конструкций, включая их кровоснабжение и иннервацию; клинические протоколы клеточной терапии для наследственных болезней и болезней обмена веществ; биозамещаемые материалы для использования в регенеративных процессах с применением бесклеточных технологий; биозамещаемые тканеинженерные конструкции, позволяющие экстренно восстанавливать иннервацию и кровообращение после травм; эквиваленты органов человека (поджелудочной железы, печени, зрительного и слухового анализаторов); методы генетической коррекции аутологичных стволовых клеток и использования стволовых клеток с индуцированной плюрипотентностью для лечения сердечной недостаточности, регенерации миокарда после инфаркта, восстановления нарушенного кровообращения, периферических нервов и нервной ткани.

5. Биодеградируемые и композитные материалы медицинского назначения:

Материалы специализированного действия для наружного применения.

Биомеханически совместимые кардиологические и кишечные импланты и стенты с функциональными покрытиями.

Композитные материалы с функциональной структурой для дентальных и челюстно-лицевых имплантов.

Материалы для ортопедии, повторяющие архитектонику костной ткани.

Материалы, стимулирующие регенеративные процессы при трансплантации и регулирующие клеточную активность и дифференцировку в организме.

Ожидаемые результаты: изделия нового поколения из многокомпонентных биосовместимых материалов для кардиологии, онкологии, ортопедии, травматологии, стоматологии и других областей медицины, включая импланты на металлической, керамической и полимерной основе с биоактивными покрытиями для тканевой и костной имплантации, биорезорбируемые матрицы, а также гибридные скаффолды, кишечные и кардиологические стенты, высокоэффективные антисептические перевязочные материалы и др.

6. Биоэлектродинамика и лучевая медицина:

Контактные устройства для взаимодействия клеток с искусственными системами, для замещения функций поврежденных органов.

Интегрированные электронные управляющие устройства для восстановления поврежденных функций и мониторинга текущего состояния организма, в т.ч. в удаленном режиме.

Системы визуализации внутренней структуры со сверхвысоким разрешением.

Высокочувствительные сенсоры физических и физиологических параметров человека.

Ожидаемые результаты: методы и аппаратно-программные комплексы для диагностики и лечения, основанные на технологиях направленного действия электромагнитных полей, высокоэнергизированных излучений, электродинамическое моделирование клеток и тканей; новые интерфейсы для регистрации и коррекции состояния организма; лабораторные протоколы применения электродинамических методов и методов лучевой терапии.

7. Геномная паспортизация человека:

База данных и база знаний генотипов и гаплотипов населения РФ.

База данных и база знаний клинико-ассоциированных одиночных и множественных нуклеотидных полиморфизмов, генов и генных сетей, влияющих на эффективность фармакотерапии.

Образцы аппаратно-программных комплексов и лабораторные протоколы применения реагентов для полногеномного секвенирования ДНК, анализа протеомных, транскрипционных и эпигенетических профилей человека.

Ожидаемые результаты: национальные базы данных геномной информации; сеть центров прикладных геномных исследований; банк данных потенциальных биомишеней.


4. НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

В последние годы нанотехнологии становятся все доступнее и с экономической, и с технической точки зрения: появилась возможность моделировать, осуществлять и контролировать процессы, происходящие на наноуровне. Развитие данной области стимулирует растущий спрос на новые материалы, обусловленный, с одной стороны, истощением сырьевых ресурсов, а с другой - активным внедрением нанотехнологий в производстве товаров с принципиально новыми свойствами.

Первых заметных эффектов, прежде всего в сфере наноэлектроники, фотоники, нанобиотехнологий, медицинских товаров и оборудования, нейроэлектронных интерфейсов, наноэлектромеханических систем, можно ожидать уже в ближайшие пять лет. Самыми значимыми прорывами следующего десятилетия могут стать молекулярное производство макроскопических объектов ("настольные нанофабрики"), развитие атомного дизайна. Конвергенция нано-, инфо-, био- и когнитивных технологий в перспективе сможет послужить залогом повышения продолжительности активной стадии жизни человека.

Большие ожидания связаны с созданием гибридных структур, сочетающих органические фрагменты с неорганическими, а живые ткани - с синтетическими компонентами; развитием нанокомпозитов; математическим моделированием свойств наноматериалов. Последние будут играть заметную роль и в решении экологических проблем, составляя ядро современных сенсорных систем, средств водоочистки, процессов разделения и многих направлений "зеленой" химии. На них основан ряд новых лекарственных препаратов, средств их адресной доставки, а также технологий оперативной диагностики живых организмов.

Перспективы развития данного приоритетного направления определяют следующие вызовы: повышение экологических требований к производству; угроза негативного воздействия нанопродуктов на здоровье и безопасность человека; угроза неконтролируемого распространения продуктов, производимых с использованием нанотехнологий; глобальный дефицит энергоресурсов и сырья для производства новых материалов; распространение новых загрязняющих веществ (в т.ч. наночастиц) в окружающей среде.

Развитие приоритетного направления в средне- и долгосрочной перспективе определяется следующими окнами возможностей:

экономические и социальные: интеллектуализация производства; интеллектуализация потребления; индивидуализация потребления; рост спроса на новые материалы в связи с истощением ресурсов сырья; рост потребности в хранении, обработке и передаче больших объемов данных, в т.ч. под действием закона Мура; улучшение массогабаритных характеристик элементов транспортных средств и инфраструктуры; рост потребности в увеличении срока активной жизни человека; увеличение объемов использования возобновляемых источников энергии; переход к персонализированной медицине; необходимость переработки промышленных и бытовых отходов, в т.ч. для вторичного использования; рост потребности в визуализации; ускоренное освоение труднодоступных мест (океан, скважины, космическое пространство);

экологические: ужесточение требований безопасности зданий и сооружений, потребительских товаров, транспорта, объектов инфраструктуры, производственных процессов; повышение экологических требований к зданиям и сооружениям, к продуктам питания, к потребительским товарам, к экологичности транспортных средств, к отходам; истощение запасов пресной воды;

научно-технологические: развитие технологий компьютерного моделирования материалов и процессов; разработка интеллектуальных и настраиваемых конструкционных материалов; распространение технологий производства на основе молекулярной самосборки; разработка новых типов легких материалов (в первую очередь композиционных); перспективных биомиметических материалов и материалов медицинского назначения; развитие превентивной медицины; разработка материалов, обладающих повышенной прочностью; функциональных покрытий и слоистых материалов; перспективных материалов, обеспечивающих защиту конструкций; перспективных материалов для энергетики и электротехники; создание новых типов наноразмерных катализаторов для глубокой переработки сырья; разработка перспективных преобразователей солнечной энергии в электрическую; оптических материалов для светотехники; создание новых типов магнитных материалов; наноструктурированных мембранных материалов; сенсорных материалов; новых перспективных методов диагностики материалов.

Угрозы для России в указанной сфере: дефицит современного научного и промышленного оборудования для разработки и производства нанопродуктов и новых материалов; барьеры для импорта технологий и материалов; отсутствие качественного отечественного сырья для изготовления нанопродукции; дефицит высококвалифицированных кадров; острая конкуренция со стороны зарубежных производителей; необходимость значительных инвестиций в организацию массового производства для достижения эффекта масштаба.


Перспективные рынки, продукты и услуги

Изменение сложившегося облика экономики и общества во многом связывают с широким распространением новых материалов и нанотехнологий в производственных процессах и секторе услуг. В кратко- и долгосрочном периоде основной сферой применения достижений наноиндустрии станет электроника. Функциональные наноматериалы будут использоваться практически во всей компьютерной и радиоэлектронной технике и в подавляющем большинстве видов бытовой техники. В долгосрочном периоде расширится применение новых материалов в автомобильной и авиакосмической отраслях, судостроении, пищевой промышленности, строительном комплексе. Значительные объемы рынков будут сочетаться с высокими темпами роста в сфере производства оборудования для добывающей и обрабатывающей промышленности, фармацевтики и производства медицинского оборудования, электроэнергетики.

Основные группы инновационных продуктов и услуг: топливные элементы, катализаторы для получения инновационных энергоносителей; наноструктурированные материалы для химических источников тока; сенсоры для анализа состава различных сред; датчики физических величин на основе наноматериалов; системы доставки лекарств; наноструктурированные биосовместимые материалы; новые типы легких и высокопрочных материалов; термостойкие наноструктурированные композиционные, керамические и металлические материалы; наноструктурированные композиционные и керамические материалы и покрытия с особыми термическими свойствами (теплопроводящие, терморегулирующие); наноструктурированные антикоррозионные покрытия; наноструктурированные антифрикционные и адгезивные материалы; наноструктурированные гидрофобные материалы; радиационностойкие и радиозащитные наноструктурированные композиционные материалы и покрытия; наноструктурированные композиционные материалы с особыми оптическими свойствами (фотонные кристаллы); солнечные батареи нового поколения; излучатели (в т.ч. лазеры и органические светодиоды) на основе наногетероструктур; композиционные, керамические материалы и нанофлюидика с особыми магнитными свойствами; элементы электроники на основе графена, фуллеренов, углеродных нанотрубок, квантовых точек; элементы электроники на базе мемристоров; наноструктурированные композиционные материалы с особыми электропроводящими свойствами, включая сверхпроводящие материалы; нано- и микроробототехнические системы; наноструктурированные материалы с эффектом памяти формы и "самозалечивающиеся" материалы; наноструктурированные материалы и реагенты для процессов водоочистки (водоподготовки, переработки пищевого сырья); газоразделительные мембранные наноматериалы; молекулярная самосборка и самоорганизация наномеханических систем.


Перспективные направления научных исследований

Уровень российских исследований в сфере нанотехнологий и новых материалов оценивается достаточно высоко, в частности, в таких областях, как разработка наноразмерных катализаторов для глубокой переработки сырья и создание наноструктурированных мембранных материалов. Однако существуют и "белые пятна" - области, в которых результаты проводимых в стране исследований пока недостаточны (например, разработка конструкционных материалов для энергетики).

1. Конструкционные и функциональные материалы:

Высокопрочные материалы.

Износостойкие материалы.

Антикоррозионные материалы.

Термостойкие материалы.

Радиационностойкие материалы.

Интеллектуальные и настраиваемые конструкционные материалы.

Связующие материалы.

Сенсорные материалы.

Материалы с особыми электромагнитными свойствами.

Каталитические материалы.

Материалы с особыми оптическими свойствами.

Мембранные материалы.

Ожидаемые результаты: градиентные покрытия на основе нанокомпозитов с эффективной защитой узлов и агрегатов от внешних факторов; композиционные интерметаллидные наноструктурированные покрытия для защиты конструкций в экстремальных условиях; углеволокнистые композиты с керамической матрицей на основе высокопрочных, высокомодульных нитей с пониженной массой и повышенной термостабильностью для производства элементов конструкции самолетов, ракет и космических станций; конструкционные материалы нового поколения с новой архитектурой и свойствами, в первую очередь механическими: повышенной прочностью, пластичностью, твердостью, трещиностойкостью, сопротивлением усталости и др.; функциональные материалы нового поколения с новыми свойствами (оптическими, транспортными, излучательными и др.), обусловленными наличием структурных элементов наномасштабных размеров; многоядерные процессоры на основе фотонных нанопереключателей, повышающие пропускную способность внутричиповых соединений при снижении энергопотребления; солнечные батареи, преобразующие до 90% световой энергии в электрическую, батареи, использующие инфракрасный диапазон и коротковолновую область солнечного спектра; новые материалы для альтернативных источников электроэнергии на основе нанотехнологий; сверхмощные керамические магниты для изготовления высокоэффективного электроэнергетического оборудования и его компонентов и др.

2. Гибридные материалы, конвергентные технологии, биомиметические материалы и материалы медицинского назначения:

Гибридные материалы и конвергентные технологии.

Биомиметические материалы и материалы медицинского назначения.

Ожидаемые результаты: костные импланты на основе биорезорбируемых нанокерамик и биокомпозитов, поставляющие материал для достраивания живых тканей организма, заполнения костных дефектов и др.; создаваемые с использованием биосовместимых нанокомпозитов на основе нанопористых соединений средства направленной доставки лекарств и воздействия на онкологические новообразования; нанокомпозиты на основе плазмидных ДНК и интерферирующих РНК для направленной доставки генетического материала; устройства для прямого считывания последовательности нуклеотидов, изготовленные с использованием наноструктурированной поверхности.

3. Компьютерное моделирование материалов и процессов:

Моделирование структуры и свойств материалов как функции их состава и организации с выходом на функциональные и конструкционные свойства материалов.

Моделирование процессов роста, агрегации, самосборки и самоорганизации наноматериалов и супрамолекулярных систем.

Моделирование процессов химического осаждения тонких пленок и покрытий из газовой и жидкой фаз.

Моделирование процессов переноса в нанопористых материалах и мембранах.

Моделирование процессов переноса заряда и энергии в наноструктурированных материалах, в т.ч. многослойных.

Моделирование рецепторных систем, молекул и препаратов, обладающих биологической активностью.

Моделирование новых комплексных систем с использованием самоорганизующихся соединений и наноструктур в целях создания интеллектуальных материалов для "умных" конструкций.

Моделирование новых материалов искусственного и синтетического происхождения, воспроизводящих отдельные функции биологических объектов.

Моделирование нано-, био-, инфо- и когнитивных технологий.

Ожидаемые результаты: новые концепции и программы предсказательного многомасштабного моделирования материалов и процессов (включая проверку расчетов на массиве экспериментальных данных); новые методы многопараметрического расчета сложных систем, обладающих биологическими свойствами и созданных на основе биохимически активных материалов, интеллектуальные материалы для "умных" конструкций и др.

4. Диагностика материалов:

Разработка применяемых для диагностики материалов перспективных технологий, основанных на принципах взаимодействия физических полей и обеспечивающих высокую информативность и достоверность результатов исследования объектов.

Разработка неразрушающих методов исследования материалов и процессов в режимах in-situ и operando (синтез, включая процессы самосборки; модификация и перестройка наночастиц; деградация; химические процессы, протекающие с участием наночастиц, и др.).

Разработка методов визуализации нанообъектов (атомно-силовая, сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия).

Разработка методов исследования поверхности наночастиц и наноматериалов (дифракция быстрых и медленных электронов, рентгеновская фотоэлектронная, оже-спектроскопия).

Разработка специальных методов локального определения химического состава материалов, включая наноматериалы.

Ожидаемые результаты: перспективные диагностические системы; конкурентоспособные технологии, обеспечивающие высокую информативность и достоверность результатов, полученных в ходе исследования внутренней структуры объектов; новые концепции контроля состояния сложных систем в ходе физических и химических процессов; новые системы визуализации поверхности материалов с атомным разрешением.


5. РАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ

Окружающая среда в эпоху глобализации и бурного научно-технологического развития становится все более уязвимой. Дальнейшее следование сложившемуся инерционному сценарию в этой сфере грозит значительными рисками (истощение ряда критически важных ресурсов, изменение климата, рост техногенной нагрузки и загрязнение природных сред, дефицит качественных водных ресурсов, потеря биоразнообразия и др.).

Для России необходимость создания научно-технологических заделов в сфере рационального природопользования диктуется не только возможностями получения значимых долей на перспективных рынках, но и угрозой потери существующих позиций в традиционных сегментах вследствие постоянного ужесточения международных экологических стандартов качества продукции и используемых для ее производства технологий.

Перспективы развития данного приоритетного направления определяют следующие вызовы: вспышки численности животных и инвазии чужеродных видов; рост заболеваемости и смертности от загрязнения воздуха, водоемов и водостоков; распространение в новые районы заболеваний, вызванных климатическими причинами; распространение в окружающей среде новых загрязняющих веществ (включая наночастицы); потеря биоразнообразия; введение торговых ограничений в сфере "углеродного протекционизма"; усиление миграционных процессов, вызванное экологическими и климатическими факторами; рост добычи нефти из нефтеносных песков и горючих сланцев; усиление неблагоприятных геоморфологических и эрозионно-русловых процессов и изменений в криосфере; увеличение доли городского населения; изменения климата, усиление опасных гидрометеорологических процессов; рост численности населения, проживающего в условиях "водного стресса"; истощение запасов некоторых стратегических минеральных ресурсов.

Развитие приоритетного направления в средне- и долгосрочной перспективе определяется следующими окнами возможностей:

экономические, социальные и экологические: рост нефтегазодобычи на шельфе, ускоренное освоение Арктики; развитие экологически чистого транспорта; освоение трудноизвлекаемых углеводородных ресурсов; рост мирового спроса на продукты питания; увеличение затрат на охрану окружающей среды; введение юридически обязывающих ограничений на выбросы углекислого газа; освоение подземного пространства городов и сельских поселений; рост мобильности населения, связанной с рекреационным использованием территории; экологизация экономики и "зеленый рост" в развитых странах мира; повышение эффективности использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов; снижение доступности пресной воды и усиление конкуренции за воду;

научно-технологические: развитие комплексных исследований Арктической зоны; методов прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера; разработка технологий экологически безопасной утилизации всех видов отходов и обезвреживания токсикантов; создание эффективных технологий дистанционной оценки состояния экосистем; развитие технологий рециклинга и повторного использования сточных вод; распространение материалов с новыми свойствами и технологий "зеленого" строительства; развитие многофункциональных и проблемно-ориентированных ГИС и перспективных интеллектуальных экспертных систем; разработка принципиально новых энергосберегающих технологий добычи и глубокой переработки минерального и техногенного сырья всех видов (твердого, жидкого, газообразного); методов прогнозирования гидрометеорологических процессов, в т.ч. опасных и экстремальных; технологий альтернативной энергетики, в т.ч. производства биотоплива; теории изменений климата; методов оценки природного и антропогенного риска; технологии освоения нетрадиционных ресурсов углеводородов; повышение коэффициента извлечения углеводородов на эксплуатируемых месторождениях.

Угрозы для России в указанной сфере: неблагополучное состояние окружающей среды (загрязнение атмосферного воздуха, водных объектов, почв, деградация биотических компонентов и экосистем); рост объемов отходов производства и потребления, накопленного экологического ущерба; нарастание негативного воздействия изменений климата, в т.ч. опасных гидрометеорологических явлений (наводнений, паводков, снежных лавин и селей, ураганов, шквалов и др.); недостаточная эффективность мониторинга последствий природных и техногенных катастроф; отсутствие рынка экологических услуг; истощение дешевых запасов качественных углеводородов, а также ряда других стратегически важных природных ресурсов (фосфоритов, редкоземельных металлов и др.); низкий уровень извлечения сырья при разработке месторождений углеводородов; значительная доля устаревших, экологических грязных производств низкого уровня передела; низкая культура экологического поведения; недостаточные объемы и низкая эффективность геологоразведочных работ.


Перспективные рынки, продукты и услуги

В период 2015 - 2020 гг. наиболее активно будут развиваться такие рынки, как системы раннего обнаружения и прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера; экологически чистые материалы и продукты; геоинформационные системы; оборудование и материалы для повышения эффективности добычи полезных ископаемых и их переработки.

В период 2020 - 2030 гг. максимальные темпы роста будут характерны для рынков оборудования для повышения эффективности переработки и добычи полезных ископаемых; экологически чистых материалов и продуктов; услуг по водоочистке и рециклингу воды и производства соответствующего оборудования; экологически безопасного и экономически эффективного обращения с отходами.

Перспективные рынки и продуктовые группы:

Системы экологического мониторинга, включая автоматизированные системы контроля окружающей среды: оборудование для анализа и контроля микро- и наночастиц в воде, земле и воздухе; системы контроля состояния атмосферы, гидросферы, криосферы, ландшафтов, почв, биоты, включая контроль эмиссий промышленных предприятий и мониторинг состояния климата; системы дистанционного мониторинга с использованием космических спутниковых систем.

Системы гидрометеорологических наблюдений и прогнозов: долгосрочные прогнозы погоды большой заблаговременности с уровнем оправдываемости, превышающим климатические прогнозы; ансамблевые прогнозы погоды и методы их вероятностной интерпретации; прогнозы характеристик состояния и режима поверхностных водных объектов.

Модели климата и опасных природных процессов: мезомасштабные модели для получения расширенного состава прогнозируемых опасных гидрометеорологических явлений; усовершенствованные гидродинамические прогностические модели высокой временной и пространственной детализации, в т.ч. совместные (океан - атмосфера - суша - биосфера).

Системы раннего обнаружения и прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера: системы раннего обнаружения условий, способствующих формированию природных и техногенных чрезвычайных ситуаций; системы диагностики состояния природных и техногенных систем; оборудование для мониторинга, контроля риска возникновения, а также уменьшения последствий чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера; методы прогнозирования природных и техногенных катастроф и их последствий на основе данных наблюдений и современных представлений о процессах их подготовки и развития.

Кадастры территорий и акваторий с наибольшим уровнем природного и техногенного риска.

Геоинформационные системы: программное обеспечение для супервычислений и систем хранения информации для моделирования и прогноза климата, состояния экосистем; специализированные пакеты обработки данных дистанционного зондирования Земли; веб-сервисы (геопорталы), работающие в он-лайн режиме.

Базы данных о состоянии окружающей среды: библиотеки данных о многолетнем состоянии компонентов природной среды; геоинформационная база онлайновых данных о лесных пожарах, наводнениях, утечках опасных веществ и т.п., позволяющая в режиме реального времени оценивать число, масштаб и скорость распространения бедствий; базы данных по природным и техногенным катастрофам, текущим наблюдениям состава атмосферы, сейсмических и геофизических полей.

Методики управления рисками чрезвычайных ситуаций: методики управления экологическими рисками при освоении морских нефтегазовых месторождений на акваториях, в т.ч. в покрытых льдом районах; методики оценки и снижения риска потерь для населения, территорий и объектов инфраструктуры от техногенных катастроф и стихийных бедствий и разработка мер по уменьшению ущерба от них; методы неразрушающего контроля.

Методики управления качеством окружающей среды: методики оптимизации территориального планирования в соответствии с ландшафтной структурой и эколого-ресурсным потенциалом территории; методики сохранения биологического и ландшафтного разнообразия (включая особо охраняемые природные территории); методики оценки состояния и динамики ресурсов водных и наземных экосистем, восстановления ресурсного потенциала территории с высокой антропогенной нагрузкой (почвы, водных и биоресурсов).

Услуги в области экологического мониторинга.

Услуги в области гидрометеорологии.

Работы по моделированию климата и опасных гидрометеорологических процессов.

Услуги по прогнозированию чрезвычайных ситуаций.

Услуги по информационно-аналитическому обеспечению охраны окружающей среды и экологической безопасности.

Оборудование и материалы для проведения геолого-разведочных работ для: разведки и поиска полезных ископаемых в сложных геологических условиях; прогнозных оценок продуктивности нефтеносных пластов; поиска зон возможного рудопроявления.

Оборудование и материалы для повышения эффективности добычи полезных ископаемых: системы освоения месторождений, основанные на комбинированных физико-технических и физико-химических технологиях, совместно выполняющих общую производственную программу в едином минерально-ресурсном и технологическом пространстве горных предприятий; системы освоения морских месторождений нефти и газа; оборудование для сверхглубокого (до 15 км) бурения; системы и методы повышения отдачи пластов, включая направленное изменение их коллекторских свойств, в т.ч. на истощенных месторождениях углеводородов и месторождениях низконапорного газа; системы утилизации попутного нефтяного газа; оборудование по вовлечению в разработку и добычу нетрадиционных источников сырья, в т.ч. углеводородного, включая "тяжелые нефти", газогидраты, сланцевый газ и др.

Оборудование и материалы для повышения эффективности переработки полезных ископаемых: системы селективной дезинтеграции; системы предварительной концентрации полезного компонента; системы комплексной и глубокой переработки минерального сырья.

Поиск и разведка полезных ископаемых.

Добыча полезных ископаемых.

Обогащение и переработка полезных ископаемых.

Оборудование и инфраструктура для ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера: мобильные и стационарные комплексы для очистки территорий, внутренних и морских акваторий от углеводородных (нефтяных) загрязнений; комплексы оперативно-диспетчерского управления и различных средств ведения спасательных работ и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.

Системы газоочистки и детоксикации воздушной среды: специальные материалы, катализаторы, поглотители для систем фильтрации воздуха; оборудование для экономически эффективного и экологически безопасного обезвреживания токсичных веществ в газовых средах.

Системы водоочистки и повторного использования воды: оборудование для утилизации осадков сточных вод; очистные системы нового поколения (для очистки от новых загрязняющих веществ); сорбенты и реагенты для очистки сточных вод и подготовки питьевой воды; новые ресурсосберегающие экологически чистые вещества и материалы для защиты поверхностных и грунтовых вод от техногенных и антропогенных воздействий, водоподготовительные системы нового поколения.

Оборудование для утилизации, переработки и захоронения отходов: оборудование для переработки и утилизации различных видов сортированных и несортированных коммунальных отходов (балластной и биоразлагаемой частей) с получением вторичного сырья и готовой продукции; оборудование для экологически безопасной и ресурсосберегающей переработки отходов производства с получением изделий и материалов, а также ценных компонентов (строительных изделий и материалов, смазок и паст, горючих газов, жидких топливных фракций и композиционных материалов, концентратов драгоценных и редких металлов и т.д.); оборудование для переработки и уничтожения материалов и сырья, содержащих опасные и особо опасные загрязняющие вещества (включая отходы нефтеперерабатывающей отрасли, медицинские и особо токсичные отходы).

Оборудование для рекультивации природных сред: системы обеспечения экологической безопасности и рекультивации полигонов, объектов обращения с отходами производства и потребления (включая особо токсичные), свалок, хвостохранилищ, территорий и акваторий, в т.ч. загрязненных нефтью и нефтепродуктами, химическими и радиоактивными веществами.

Вторичное сырье и готовая продукция на основе переработки отходов и стоков: сырье и продукция на основе переработки твердых бытовых отходов; сырье и продукция на основе отходов добычи и переработки полезных ископаемых; удобрения из осадков сточных вод; очищенная вода для промышленных, сельскохозяйственных и других нужд.

Экологически чистые материалы и продукты: продукция органического сельского хозяйства; строительные материалы с новыми свойствами (в т.ч. энергосберегающие).

Работы по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций.

Услуги по газоочистке и детоксикации воздушной среды.

Услуги по водоочистке и рециклингу воды.

Услуги по рекультивации, санации и восстановлению земель.

Услуги в области экологически безопасного обращения с отходами.

Интеллектуальные экологические услуги: экологический консалтинг, аудит, сертификация, страхование, экопросвещение, мероприятия по повышению экологической культуры.


Перспективные направления научных исследований

Наиболее значимые научные результаты, которые могут быть достигнуты в период до 2030 г., охватывают: создание систем мониторинга, оценки и прогнозирования состояния окружающей среды, чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера; перспективные технологии поиска и разведки минеральных ресурсов; высокоэффективные безопасные методы морской разведки и добычи углеводородов в экстремальных природно-климатических условиях. Их разработка и внедрение приведут к более рациональному использованию минерально-сырьевой базы страны и повышению эффективности ее воспроизводства, снижению уровня загрязнения окружающей среды, минимизации ущерба от природных и техногенных катастроф.

В среднесрочный период будут активно проводиться исследования и разработки в области экологически чистых материалов и продуктов; программного обеспечения и геоинформационных систем; оборудования и материалов для повышения эффективности добычи и переработки полезных ископаемых; раннего обнаружения и прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера.

1. Сохранение благоприятной окружающей среды и обеспечение экологической безопасности:

Изучение изменений климата и экстремальных климатических событий с использованием перспективных подходов к анализу климатообразующих факторов.

Реконструкция ретроспективной и оценка современной динамики криосферы, в т.ч. многолетнемерзлых грунтов и ледников, а также прогноз ее изменений.

Формирование прогноза переноса и трансформации загрязняющих веществ в окружающей среде, включая микро- и наночастицы.

Оценка изменений экологического состояния ландшафта и его компонентов, эрозионно-русловых процессов, биогеохимических потоков, биопродуктивности и биоразнообразия, а также водных объектов и их систем.

Оценка и прогнозирование комплексного воздействия природных и техногенных факторов на состояние здоровья и жизнедеятельность населения в условиях изменяющегося климата и окружающей среды.

Разработка систем рационального природопользования в условиях городов и агломераций, размещения хозяйства и населения.

Оптимизация схем территориального планирования в соответствии с ландшафтной структурой и эколого-ресурсным потенциалом.

Ожидаемые результаты: снижение уровня негативного воздействия хозяйственной деятельности (образования отходов производства и потребления, выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, сбросов в водные объекты) на природную среду и здоровье населения; разработка и применение экологически эффективных технологий мирового уровня в основных отраслях экономики.

2. Мониторинг состояния окружающей среды, оценка и прогнозирование чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера:

Оценка состояния и динамики ресурсов водных и наземных экосистем, восстановления ресурсного потенциала территорий с высокой антропогенной нагрузкой (почвы, водных и биоресурсов).

Экологический мониторинг и прогнозирование состояния природной среды в крупных промышленных городах и на особо охраняемых природных территориях береговых зон, акваторий и подземных вод.

Технологии инструментального контроля выбросов/сбросов загрязнений в атмосферу, водные объекты, почву.

Технологии получения, передачи и использования информации о состоянии окружающей среды и ее изменениях с использованием наземных, воздушных, космических и других средств.

Технологии и системы раннего обнаружения и прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера.

Технологии обеспечения безопасности производственных и энергетических опасных объектов, в т.ч. химических и нефтехимических производств, горных предприятий, высоконапорных плотин и гидроэлектро- и атомных станций.

Технологии управления экологическими рисками при освоении морских нефтегазовых месторождений в акваториях, в т.ч. покрытых льдом районах.

Технологии создания и актуализации кадастров территорий и акваторий с наибольшим уровнем экологического риска.

Технологии и системы предупреждения трансграничного негативного воздействия на окружающую среду.

Ожидаемые результаты: системы мониторинга, оценки и прогнозирования состояния окружающей среды, чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, изменений климата, необходимые для последующего внедрения современных технологий снижения уровня негативного воздействия на экономику и здоровье населения.

3. Изучение недр, поиск, разведка и комплексное освоение минеральных и углеводородных ресурсов, а также техногенного сырья:

Поисково-разведочные работы, в т.ч. в новых районах добычи, удовлетворяющие экономическим и экологическим требованиям, разработка Геофизических методов разведки нефти и газа в нетрадиционных геологических условиях, оценка продуктивности нефтеносных пластов, методы поиска зон возможного рудопроявления.

Методы увеличения нефтеотдачи, включая направленное изменение коллекторских свойств пластов, позволяющее повысить коэффициент извлечения углеводородного сырья, в т.ч. на истощенных месторождениях и месторождениях низконапорного газа.

Утилизация попутного нефтяного газа.

Получение и использование нетрадиционных источников сырья, в т.ч. углеводородного, включая "тяжелые нефти", газогидраты, сланцевый газ и др.

Физико-технические и физико-химические технологии переработки высокогазоносных угольных пластов с предотвращением выбросов шахтного метана, в т.ч. для производства газообразных и жидких синтетических углеводородов.

Технологии эффективной переработки твердых полезных ископаемых, включая энергосберегающую комплексную переработку труднообогатимого природного и техногенного минерального сырья с высокой степенью концентрации минеральных комплексов.

Использование в промышленных масштабах отходов добычи и переработки полезных ископаемых.

Ожидаемые результаты: рациональное использование минерально-сырьевой базы и ее воспроизводство благодаря современным технологиям поиска и разведки минеральных ресурсов, в т.ч. обеспечение прироста запасов углеводородного сырья, в первую очередь нефти.

4. Изучение и освоение ресурсов Мирового океана, Арктики и Антарктики:

Экологически безопасная морская разведка и добыча различных видов минеральных ресурсов в экстремальных природно-климатических условиях Мирового океана, Арктики и Антарктики.

Технологии сейсморазведки на акваториях, покрытых льдом.

Технологии обеспечения комплексной безопасности работ на континентальном шельфе РФ, в Арктике и Антарктике, включая мониторинг и прогнозирование чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера.

Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти, в первую очередь в ледовых условиях, включая технологии обнаружения нефти подо льдом.

Технологии комплексного гидрометеорологического и экологического мониторинга опасных природных явлений, в первую очередь ледовой обстановки в Арктике и Антарктике, а также в других районах Мирового океана.

Современные технологии дистанционного зондирования Земли, включая экологический мониторинг, оценку ресурсов и прогнозирование состояния природной среды Арктической зоны РФ на базе многоцелевой российской космической системы "Арктика", автоматизированные системы сбора и обработки информации в труднодоступных районах Арктики и Антарктики.

Ожидаемые результаты: высокоэффективные безопасные технологии морской разведки и добычи углеводородов в экстремальных природно-климатических условиях, включая способы предупреждения и ликвидации аварийных разливов нефти; технологии разведки и добычи твердых полезных ископаемых на прибрежном и глубоководном шельфе Мирового океана.


6. ТРАНСПОРТНЫЕ И КОСМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Транспортные системы уже в ближайшем будущем станут основой для развития доступных, дешевых, безопасных, оперативных и предсказуемых транспортных связей как на региональном, так и на международном уровне. Совершенствование транспортных коммуникаций обеспечит эффект "сжатия пространства" - субъективное сокращение расстояний между населенными пунктами и различными территориями для потребителей транспортных услуг. Рост доступности и качества услуг, эффективной скорости и устойчивости транспортного сообщения в условиях напряженного движения в настоящее время является серьезным вызовом, ответ на который возможен только на базе нового поколения транспортных технологий.

Актуальной задачей в этой сфере становится снижение затрат, повышение эффективности строительства и содержания объектов инфраструктуры, рост производительности труда.

Перспективы развития данного приоритетного направления определяют следующие вызовы: повышение требований к экологичности авиационных транспортных систем; к элементной базе систем бортовой электроники, радиотехники, космического приборостроения; усиление экологических требований к системам запуска и приземления космических аппаратов; рост потребности в средствах защиты космических аппаратов и орбитальных группировок от объектов и факторов космического пространства; ужесточение стандартов безопасности транспортных средств и систем.

Развитие отдельных сегментов в рамках данного приоритетного направления в средне- и долгосрочной перспективе определяется следующими окнами возможностей:

транспортные авиационные системы: переход к новым методам управления воздушным движением; к авиационным двигателям нового поколения; к альтернативным экологически чистым видам топлив; переход на новые конструкционные материалы; развитие интеллектуальных систем управления летательными аппаратами; разработка конфигураций роторных и крылатых летательных аппаратов; развитие теории сверхвысотных баллистических ракетопланов; развитие теории управления гидро- и аэродинамическими потоками; разработка схем двигателей, основанных на новых принципах получения тяги;

космические системы: формирование орбитальных спутниковых группировок на основе универсальных аппаратных платформ; ракетно-космические средства, обеспечивающие выведение космических аппаратов на орбиту и доставку на землю грузов; схемы жидкостных ракетных двигателей на экологичных и безопасных компонентах топлива; создание ракетных двигателей с повышенным импульсом тяги; технологии ядерной энергетики для энергетических установок выведения космических аппаратов на рабочие орбиты с их последующим энергоснабжением; интеграция национальных информационных систем в глобальное информационное поле; рост спроса на интеллектуальные бортовые системы; теория новых автономных энергетических систем и ресурсов для сопровождения орбитальных и межпланетных пилотируемых и автоматических полетов; развитие теории тросовых систем; исследование технологий беспроводной передачи энергии; освоение в ближнем космическом пространстве высокотехнологичных производственных циклов в условиях невесомости; совершенствование средств исследования дальнего космоса, межпланетных коммуникаций; развитие космической медицины пилотируемых полетов;

автомобильные транспортные системы: создание эффективных конструкций транспортных средств (ТС) с двигателем внутреннего сгорания; внедрение интеллектуальных транспортных систем; развитие элементов и систем автоматизации управления транспортными средствами; переход к ТС с гибридными двигателями; электромобили с мотор-колесом; формирование сетей зарядных систем; автомобили со специализированным газовым двигателем; формирование систем доставки и заправки ТС компримированным природным газом; логистические системы управления мультимодальными перевозками грузов и пассажиров; технологии строительства и содержания объектов транспортной инфраструктуры; массовое применение легких сплавов и полимеров в конструкциях ТС; эффективные накопители электрической энергии, приспособленные для использования на ТС; энергетические установки для ТС, использующих альтернативные виды топлива; интеллектуальные автоматические "беспилотные" ТС и соответствующая инфраструктура; исследование закономерностей, разработка принципов, подходов и моделей для формирования эффективных транспортных систем.

Угрозы для России в сфере космических систем: малые сроки активного существования космических аппаратов; отставание развития орбитальной группировки; недостаточное количество доступных для использования модулей Международной космической станции; неблагоприятные географические аспекты размещения космодромов (стартовых площадок), требующие разработки ракетных систем с повышенными рабочими характеристиками для гарантированного выхода в космос с территории страны; удаленность производственных предприятий от стартовых комплексов, специальные требования к транспортным процессам; ограничения на закупки космической техники и электронной компонентной базы по экспорту; использование в космических транспортных средствах токсичных компонентов топлива, применение которых может быть запрещено международными соглашениями; специальные требования к количеству и качеству компонентов систем мониторинга и телекоммуникаций в связи с необходимостью покрытия большой площади страны; технологическое отставание научно-экспериментального и промышленного комплекса ракетно-космического производства, наземной инфраструктуры потребления космических услуг и неразвитость сопутствующих секторов приборостроения; дефицит квалифицированных кадров.

Угрозы для России в сфере авиационных транспортных систем: технологическая отсталость и высокая степень износа отечественной сети аэродромов; слабая интегрированность в современные международные логистические цепи; дефицит квалифицированных кадров в сфере авиастроения и эксплуатации авиационной техники; наличие специальных климатических требований к самолетам и наземной инфраструктуре; несоответствие гражданской авиационной техники международным экологическим стандартам и соглашениям по безопасности и шумозащищенности.

Угрозы для России в сфере автомобильных транспортных систем: недостаточный уровень развития транспортной инфраструктуры (в т.ч. в городских агломерациях); необходимость системных решений для развития транспортной инфраструктуры; отставание в развитии высокоскоростных и интеллектуальных транспортных систем; рост негативного воздействия транспорта на окружающую среду; слабая развитость национальных телекоммуникационных и навигационных систем.

Угрозы для России в сфере водных транспортных систем: технологическая отсталость судостроительных компаний; заметное преобладание военных заказов над гражданскими, тогда как на мировом рынке структура спроса прямо обратная; горизонтальная интеграция отрасли, в то время как в мире преобладает вертикальная; низкий уровень развития технологий транспортировки спецгрузов (сжиженного природного газа, опасных, нестабильных, активных веществ и др.); длительные сроки ремонта и сервисного обслуживания транспортных средств; неблагоприятные климатические условия, не допускающие круглогодичной загрузки верфей и обуславливающие высокие энергозатраты; высокая стоимость прототипирования при разработке транспортных средств; слабая развитость логистических технологий, приводящая к возникновению барьеров и разрывов в транспортных цепочках.


Перспективные рынки, продукты и услуги

Среди наиболее быстрорастущих рынков в рассматриваемой сфере в среднесрочном периоде - интеллектуальные транспортные системы и новые системы управления; экологичные и энергоэффективные транспортные средства. Особое внимание следует обратить на группу рынков, рост которых может ускориться после 2020 г., включая мультимодальные транспортно-логистические системы грузовых и пассажирских перевозок; новые материалы и технологии для транспортного строительства; перспективные транспортные средства и системы; космические услуги. Динамичное развитие указанных рынков во многом связано с использованием спутниковых технологий, включая расширение практики внедрения технологий спутниковой системы ГЛОНАСС, в том числе на региональном уровне.

Перспективные рынки и продуктовые группы:

Моделирование, прогнозирование и планирование развития транспортных систем на основе транспортно-экономического баланса: транспортно-экономические балансы регионального и федерального уровней; регламенты, методики и системы статистического наблюдения для построения транспортно-экономических балансов; модели транспортных систем регионального, муниципального и федерального уровней на основе транспортно-экономического баланса; комплексная система моделирования и планирования развития транспортной системы страны.

Интеллектуальные транспортные системы и новые системы управления: интеллектуальные транспортные системы городских агломераций; интеллектуальные транспортные системы транзитных транспортных коридоров и федеральных трасс; интеллектуальные транспортные системы автоматизированного и автоматического управления транспортными средствами, в т.ч. беспилотными, а также их группами; методы и модели ситуационного и адаптивного управления в интеллектуальных транспортных системах; методы и модели управления спросом на движение в интеллектуальных транспортных системах; новые системы управления на железнодорожном, автомобильном, воздушном, морском, внутреннем водном транспорте.

Мультимодальные транспортно-логистические системы: высокоэффективные транспортно-логистические технологии; технические модели и технологические системы организации транспортно-логистических процессов; системы транспортной логистики высокого уровня.

Комплексное моделирование транспортных потоков: экономические модели рынка конкурентоспособных транспортных услуг; модели социально-транспортных стандартов; модели жизненного цикла транспортных услуг; система мониторинга и управления качеством транспортных услуг.

Системы повышения экологичности и энергоэффективности транспортных средств: системы мониторинга негативного воздействия транспорта на окружающую среду; средства и системы снижения негативного воздействия на окружающую среду на железнодорожном, воздушном, морском, внутреннем водном, автомобильном транспорте и в дорожном хозяйстве; средства и системы повышения энергоэффективности на железнодорожном, автомобильном, воздушном, морском и внутреннем водном транспорте.

Системы обеспечения безопасности на транспорте: системы мониторинга, контроля и надзора за обеспечением безопасности на транспорте; средства и системы повышения безопасности на железнодорожном, воздушном, морском, внутреннем водном и автомобильном транспорте, а также в дорожном хозяйстве.

Инновационные материалы и технологии для создания объектов транспортной инфраструктуры и транспортных средств: новые материалы для повышения эффективности, снижения веса и продления срока службы транспортных средств и объектов инфраструктуры; новые технические средства и автоматизированные системы контроля состояния транспортных средств и объектов инфраструктуры, управления их содержанием и ремонтом; новые материалы и технологии для создания космических систем.

Системы скоростного и высокоскоростного движения: транспортные средства и системы нового поколения на железнодорожном, автомобильном, водном и воздушном транспорте.

Перспективные транспортные средства и системы: новые типы двигателей, в т.ч. электрические; композиционные и полимерные материалы с улучшенными потребительскими характеристиками; система обслуживания транспортных средств, использующих альтернативные виды топлива; разработка решений по встраиванию новых видов транспортных средств в действующую транспортную и энергетическую инфраструктуру.

Космические системы и услуги: космические аппараты, ракеты-носители, стартовые комплексы, орбитальные станции и электростанции нового поколения; телекоммуникационные услуги; глобальная навигация и позиционирование; космический мониторинг; вывод полезных грузов на орбиту; дистанционное зондирование Земли; космический туризм.


Перспективные направления научных исследований

1. Развитие единого транспортного пространства:

Исследовательские модели элементов транспортно-экономического баланса, конфигурирования транспортных сетей и потоков и интеллектуального управления ими, минимальных социальных транспортных стандартов, включая разработку методов интеграции взаимосвязанных моделей в единую модель транспортных потоков, системы взаимосвязанных прикладных моделей транспортных систем и методик калибровки моделей на основе натурных измерений, формирование библиотеки имитационных моделей транспортных систем для анализа и отбора оптимальных вариантов развития соответствующей инфраструктуры.

Исследовательские модели для изучения транспортной ситуации в арктической и субарктической зонах, а также перспективные технические решения, материалы и технологии строительства и эксплуатации объектов инфраструктуры в этих зонах, включая формирование моделей и методов оценки влияния низких температур на долговечность и надежность транспортных сооружений в северной климатической зоне и условиях вечной мерзлоты, разработку методов и математических моделей исследования несущей способности новых конструктивных форм транспортных искусственных сооружений, принципов и моделей эффективного контроля качества объектов инфраструктуры, а также методов оценки влияния низких температур на долговечность и надежность транспортных сооружений.

Ожидаемые результаты: система формирования транспортно-экономического баланса РФ и прогнозирования его изменений, обеспечивающая научно обоснованное планирование развития эффективной инфраструктуры и создание единого транспортного пространства страны; система имитационного моделирования потоков на сети транспортных коммуникаций, использующая данные транспортно-экономического баланса; единая интегрированная система стратегического управления развитием транспортного пространства РФ на федеральном, межрегиональном и региональном уровнях на основе математических моделей и транспортно-экономического баланса; пакет эффективных технологий и их адаптация для применения в транспортном строительстве, а также при эксплуатации и реконструкции соответствующих объектов инфраструктуры.

2. Повышение безопасности и экологичности транспортных систем:

Перспективные технологии обеспечения существенного снижения вредного воздействия транспорта на окружающую среду, включая разработку методов оценки уровня вредного воздействия транспорта на окружающую среду, идентификации источников и прогнозирования его последствий.

Перспективные технологии обеспечения безопасного движения (судоходства, полетов) в сложных и неблагоприятных условиях, включая разработку методов оценки отдельных параметров и интегрального уровня технологической безопасности по видам транспорта и транспортных средств в территориальном разрезе на основе методов теории надежности, исследование методов обеспечения безопасности транспортных процессов, предотвращения несанкционированного доступа к объектам транспорта и транспортной инфраструктуры, разработку и внедрение методов обеспечения безопасности с использованием современных информационных технологий, систем управления и связи, достижений в области медицины катастроф, физиологии и психологии человека, разработку специализированных тренажеров и методик обучения для персонала транспортных и космических систем.

Ожидаемые результаты: система мониторинга экологической, технической и технологической безопасности транспортной системы, обеспечивающая формирование интегральных аналитических оценок уровня технологической безопасности и вредного воздействия транспорта на окружающую среду по видам транспорта и транспортных средств в территориальном разрезе; единая государственная многоуровневая система обеспечения технической и технологической безопасности на транспорте, осуществляющая поддержку управления действиями федеральных органов исполнительной власти различного уровня и транспортных предприятий различных форм собственности, а также реализации комплекса мер, направленных на снижение вредного воздействия транспорта на окружающую среду.

3. Перспективные транспортные и космические системы, в т.ч. на основе автоматических космических аппаратов:

Перспективные транспортные средства.

Кластеры малоразмерных космических аппаратов (микро-, нано- и пикоспутников) для дистанционного зондирования Земли, развертывание широкополосных телекоммуникационных систем и управление движением транспортных средств.

Перспективные средства выведения: многоразовые ракетно-космические системы; космические транспортные системы, в т.ч. с использованием ядерной энергетики; воздушно-космические летательные аппараты для запуска суборбитальных малоразмерных космических спутников.

Системы беспроводной передачи энергии на транспортные и космические средства.

Системы высокоточной автономной посадки летательных и спускаемых аппаратов, навигации и маневрирования наземных и водных транспортных средств.

Сверхдлинные гибкие элементы для создания статических и динамических космических тросовых систем большой протяженности и "космического лифта".

Перспективные материалы для экстремальных условий космического полета, высокоскоростного перемещения в наземной и водной средах.

Процессы, характерные для эксплуатации перспективных транспортных и космических средств, включая поисковые исследования в области аэрогидродинамики, динамики полета, аэроакустики, прочности и альтернативных источников энергии, разработку технологий ухода за эксплуатируемыми композиционными материалами и определение оптимальной структуры и набора средств в составе распределенной системы для непрерывного контроля и управления космической группировкой в режиме реального времени.

Виртуальное проектирование, моделирование и оптимизация перспективных транспортных систем и их элементов с применением суперкомпьютерных средств экзафлопсного уровня и грид-технологий.

Ожидаемые результаты: интеллектуальные, а также высокоскоростные транспортные системы, авиационные, ракетно-космические, в т.ч. суборбитальные системы.


7. ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

Важными условиями формирования постиндустриальной энергетики являются опережающий рост секторов и высокотехнологичных производств, отличающихся низкой энергоемкостью; использование более широкого спектра источников энергии, локализация производства и его приближение к потребителю, внедрение широкомасштабных проектов повышения энергоэффективности, распространение интеллектуальных энергетических сетей и энергоинформационных систем.

Перспективы развития данного приоритетного направления определяют следующие вызовы: рост конкуренции на мировых энергетических рынках; формирование и развитие мирового рынка сжиженного природного газа; разработка и рост эффективности технологий использования возобновляемых источников энергии; развитие новых видов топливных элементов; ужесточение требований безопасности атомной энергетики; истощение дешевых запасов и повышение затрат на добычу традиционных углеводородов; рост объемов промышленных и бытовых отходов; продолжение процесса атомобилизации общества; освоение нетрадиционных ресурсов углеводородов; увеличение затрат на защиту окружающей среды.

Развитие приоритетного направления в средне- и долгосрочной перспективе определяется следующими окнами возможностей:

экономические и социальные: рост мирового энергопотребления; истощение дешевых запасов урана-235; рост доли электроэнергии в потреблении конечной энергии; продолжение процесса урбанизации в развивающихся странах;

научно-технологические: разработка новых технологий водородной энергетики, обеспечения безопасности атомных электростанций, технологий аккумулирования энергии, использования промышленных и бытовых отходов, глубокой переработки углеводородов и твердых топлив, высокоэффективных технологий разделения и очистки газовых смесей и жидкостей; разработка новых методов прогнозирования и управления в энергетике, программно-аппаратных средств для создания интеллектуальных энергетических систем; массовое внедрение энергосберегающих технологий; повышение уровня безопасности энергетических технологий, включая атомные; улучшение экологических характеристик энергетических технологий; использование эффективных технологий обогащения урана; создание перспективных технологий замыкания ядерного топливного цикла; разработка перспективных реакторов на быстрых нейтронах; разработка новых методов разведки месторождений углеводородов; освоение трудноизвлекаемых углеводородных ресурсов; повышение технико-экономических параметров теплоэнергетических установок; массовое применение тепловых насосов; развитие биоэнергетических технологий; разработка нового модельного инструментария для анализа и долгосрочного прогнозирования развития мировой энергетики; разработка новых методов математического моделирования и оптимизации перспективных энергетических технологий и систем.

Угрозы для России в указанной сфере: низкие уровень извлечения и глубина переработки углеводородного сырья; нерациональная структура электросетевого хозяйства и генерирующих мощностей; низкие объемы энергосбережения в сфере конечного потребления; технологическая отсталость и высокая степень износа оборудования; неразвитость энергетической инфраструктуры значительной части территории страны; недостаточные объемы и низкая эффективность геологоразведочных работ; высокий уровень монополизации отечественных энергетических рынков, разрушающий конкуренцию и создающий запретительно высокие барьеры для входа в любое звено цепочек создания стоимости; расположение новых месторождений в экстремальных климатических и геологических условиях.


Перспективные рынки, продукты и услуги

На перспективных рынках для продуктов и услуг в сфере энергетики происходят революционные технологические изменения, которые влекут за собой появление принципиально новых технологий и радикальную трансформацию энергетических рынков.

Перспективные рынки и продуктовые группы:

Нефть нетрадиционных месторождений и нетрадиционная нефть: тяжелые (менее 20° API) и сверхтяжелые (менее 10° API) нефти; нефтяные пески и битумы (менее 10° API, повышенной вязкости); нефть, добываемая из низкопроницаемых пород (включая сланцы), и жидкие углеводороды, сопутствующие добыче сланцевого газа; нефть Баженовской свиты (включая кероген).

Природный газ нетрадиционных месторождений: угольный метан; сланцевый газ; газ низкопроницаемых пород; газ глубоких горизонтов; газогидраты; водорастворенный метан.

Сжиженный природный газ: плавучие терминалы по регазификации; завод по сжижению газа на берегу, терминал по отправке, включающий порт, емкости для хранения сжиженного природного газа, установки для загрузки судов (метановозов); флот метановозов; плавучие заводы по производству сжиженного природного газа.

Альтернативные моторные топлива: синтетическое моторное топливо из природного газа, угля или биомассы; водород для получения электроэнергии в топливных элементах, используемой для приведения в движение транспортного средства; электроэнергия, получаемая из сети, в электромобилях.

Топливные элементы: топливные элементы с протонообменной мембраной / с полимерным электролитом; фосфорно-кислотные топливные элементы; топливные элементы с расплавом карбонатов; щелочные топливные элементы; твердооксидные топливные элементы; прямые метанольные топливные элементы; на разных стадиях разработки находятся другие типы топливных элементов, в частности: с прямым окислением угля, микробиологические, обратимые и др.

Системы дальней передачи электроэнергии и топлива: технологии прикладной сверхпроводимости (высокотемпературные сверхпроводники); газоизолированные линии для передачи электроэнергии большой мощности.

Аккумулирование электроэнергии, тепла и холода: гидроаккумулирующие электростанции; воздухоаккумулирующие устройства; сверхпроводящие магнитные накопители энергии; электрохимические аккумуляторы.

Перспективное ядерное оборудование и атомная генерация: энергетические ядерные реакторы на тепловых нейтронах большой мощности четвертого поколения; ядерные реакторы на быстрых нейтронах; высокотемпературные ядерные реакторы; реакторы малой мощности; инновационный ядерный реактор с водой под давлением; оптимальные системы управления энергоблоками атомными электростанциями (АЭС); атомная теплофикация.

Биоэнергетическое топливо: биоэтанол; биодизель.

"Умные" сети: интеллектуальные сети в структуре Единой элекроэнергетической системы страны; интеллектуальные мини- и микросети на базе распределенной генерации; оборудование для возобновляемой энергетики; тепловые насосы и геотермальные установки; высокоэффективные теплоэнергетические установки; энергосберегающее оборудование.


Перспективные направления научных исследований

Уровень исследований, осуществляемых в России в области энергоэффективности и энергосбережения, варьируется достаточно сильно: от "белых пятен" по таким областям, как газификация твердых топлив нового поколения и технологии и средства дистанционного управления энергетическим оборудованием, до существенных заделов, сопоставимых с разработками мирового уровня, в частности, в сфере безопасных ядерных реакторов на быстрых нейтронах и технологий добычи некоторых видов нетрадиционных ресурсов углеводородного сырья.

1. Эффективная разведка и добыча ископаемых топлив:

Перспективные технологии сейсморазведки.

Перспективные технологии добычи нефти и газа.

Перспективные технологии добычи угля.

Ожидаемые результаты: перспективные экологически безопасные технологии разведки и добычи ископаемых топлив, обеспечивающие высокий коэффициент извлечения ресурсов.

2. Эффективная и экологически чистая теплоэнергетика:

Перспективные теплоэнергетические установки на природном газе с высокими эксплуатационными свойствами.

Высокоэффективные теплоэнергетические установки на твердом топливе, безопасные для окружающей среды и климата.

Перспективные теплоэнергетические установки с низкотемпературным циклом.

Новые типы электрогенерирующих установок на основе поршневых технологий.

Новые технологии прямого преобразования химической энергии органических топлив в электрическую с высоким коэффициентом полезного действия (КПД) и длительным ресурсом работы.

Новые технологии экологически чистого сжигания органических топлив и горючих отходов.

Высокоэффективные технологии разделения и очистки газовых смесей и жидкостей для перспективных энергетических и энерготехнологических установок.

Ожидаемые результаты: новое поколение теплоэнергетических установок на органических топливах, созданных с учетом требований охраны окружающей среды и предотвращения изменения климата, со значениями КПД, близкими к предельным, и высокими эксплуатационными характеристиками.

3. Безопасная атомная энергетика:

Водо-водяные энергетические реакторы большой мощности четвертого поколения.

Реакторы на быстрых нейтронах повышенной безопасности.

Высокотемпературные ядерные реакторы и сопутствующая инфраструктура их применения.

Безопасные и экономически эффективные ядерные реакторы малой и средней мощности.

Новые технологии замыкания ядерного топливного цикла.

Оптимизация структуры атомной энергетики в энергетическом балансе страны.

Технологические основы управляемого термоядерного синтеза для энергетики. Ожидаемые результаты: безопасные атомные энергетические установки и эффективный топливный цикл.

4. Эффективное использование возобновляемых видов энергии:

Перспективные преобразователи солнечной энергии в электрическую.

Перспективные солнечные коллекторы.

Перспективные преобразователи энергии ветра в электрическую.

Новые технологии для гидроэнергетики.

Новые технологии преобразования механической энергии морской среды в электрическую.

Перспективные технологии использования низкопотенциального тепла природных сред.

Ожидаемые результаты: перспективные технологии использования возобновляемых видов энергии и создание в стране новой отрасли энергетики.

5. Перспективная биоэнергетика:

Перспективные технологии производства энергетической биомассы.

Перспективные технологии переработки энергетической биомассы.

Перспективные технологии энергетического использования биомассы.

Новые биотехнологии получения моторных топлив из без использования процесса фотосинтеза.

Ожидаемые результаты: перспективные технологии производства и эффективного использования энергетической биомассы, прямого получения моторных топлив из углекислого газа () и создание в стране новой отрасли энергетики.

6. Глубокая переработка органических топлив:

Новые технологии глубокой переработки нефти и газового конденсата.

Эффективные технологии использования нефтяного попутного газа.

Новые технологии глубокой переработки природного газа с производством жидких моторных топлив и широкого спектра химической продукции.

Перспективные технологии глубокой переработки твердых топлив с комплексным использованием минеральной части.

Ожидаемые результаты: определение наиболее рациональных путей повышения эффективности использования добываемых в стране ископаемых органических топлив; создание соответствующего научно-технического задела для разработки передовых технологий, призванных обеспечить существенное увеличение добавленной стоимости в топливных отраслях экономики и экспортного потенциала страны.

7. Эффективное аккумулирование электрической и тепловой энергии:

Перспективные системы накопления электрической энергии большой мощности и емкости, включая сезонные и суточные накопители.

Технологии аккумулирования тепловой энергии, включая сезонные и суточные накопители.

Ожидаемые результаты: перспективные технологии аккумулирования электрической и тепловой энергии для использования в электроэнергетической и теплоснабжающей системах (для "сетевых" нужд), а также индивидуальными потребителями.

8. Водородная энергетика:

Перспективные технологии крупномасштабного производства водорода.

Новые технологии безопасного и эффективного хранения водорода.

Перспективные технологии эффективного использования водорода.

Ожидаемые результаты: перспективные технологии производства, хранения и использования водорода, обеспечивающие крупномасштабный переход к водородной энергетике.

9. Эффективная транспортировка топлива и энергии:

Перспективные технологии передачи электроэнергии на дальние расстояния.

Новые технологии эффективной транспортировки природного газа.

Новые технологии безопасной и эффективной транспортировки водорода.

Ожидаемые результаты: перспективные технологии транспортировки топлива и энергии на дальние расстояния.

10. Интеллектуальные энергетические системы будущего:

Интеллектуальные системы электро-, тепло- и газоснабжения, интеграция различных видов энергоресурсов и средств распределенной энергогенерации.

Физическая демонстрация интеллектуальных технологий и средств мониторинга, диагностики и автоматического управления оборудованием и режимами работы сложных энергетических систем в режиме реального времени.

Новые методы и средства обеспечения оптимального уровня надежности и безопасности интеллектуальных энергетических систем, в т.ч. в условиях чрезвычайных ситуаций.

Ожидаемые результаты: качественное повышение управляемости, надежности и эффективности функционирования основных энергетических систем: электроэнергетических, газотранспортных, централизованного теплоснабжения.

11. Эффективное потребление энергии:

Повышение энергоэффективности энергоемких производств.

Здания с минимальным энергопотреблением.

Высокоэффективное электрооборудование и системы управления им.

Новые источники света и интеллектуальные системы освещения.

Интеллектуальные системы управления энергопотреблением технологических процессов и зданий.

Интенсификация процессов тепло- и массообмена.

Ожидаемые результаты: новые технологии, технические средства и методы управления ими, обеспечивающие существенное снижение потерь энергии у конечных потребителей, прежде всего в энергоемких отраслях экономики (металлургии, химической промышленности, машиностроении, транспорте и т.д.), а также в жилищно-коммунальной и социальной сферах.

12. Моделирование перспективных энергетических технологий и систем:

Моделирование физико-химических процессов в энергоустановках.

Моделирование и оптимизация схем и параметров перспективных энергетических установок.

Новые методы и средства системного анализа перспективных энергетических технологий.

Моделирование развития и функционирования энергетических систем.

Моделирование мировой энергетики и мировых энергетических рынков.

Ожидаемые результаты: новые методы, математические модели и вычислительные средства для системного анализа перспективных энергетических технологий, оптимального управления развитием и функционированием больших систем энергетики, обеспечения необходимой надежности и безопасности их функционирования, а также анализа и прогнозирования развития мировой энергетической системы и энергетических рынков; своевременное выявление складывающихся глобальных технологических трендов в мировой энергетике и прогнозирование развития и крупномасштабного применения новых энергетических технологий; получение надежных прогнозных оценок внешнего спроса на первичные и вторичные отечественные энергоносители, позволяющих определить и своевременно скорректировать оптимальную стратегию поведения России на внешних энергетических рынках на долгосрочную перспективу.

13. Разработка прогрессивной электронной компонентной базы для энергетики:

Силовая электроника нового поколения.

Измерительные приборы и средства автоматического регулирования нового поколения.

Микропроцессорная техника нового поколения для нужд энергетики.

Технологии и средства дистанционного управления энергетическим оборудованием.

Ожидаемые результаты: прогрессивная отечественная элементная электронная база силовой и слаботочной электроники для применения в интеллектуальных энергетических системах, перспективных энергетических и энергосберегающих технологиях.

14. Новые материалы и катализаторы для энергетики будущего:

Новые конструкционные материалы и покрытия.

Новые жаропрочные материалы.

Новые радиационностойкие материалы.

Новые токопроводящие и электроизоляционные материалы.

Теплозащитные и теплоизоляционные материалы.

Новые функциональные покрытия трубопроводов.

Новые мембранные материалы с заданным размером пор.

Новые типы катализаторов.

Ожидаемые результаты: новые материалы для перспективных энергогенерирующих, энергопотребляющих и энерготранспортных технологий и систем нового поколения.



Популярные статьи и материалы
N 400-ФЗ от 28.12.2013

ФЗ о страховых пенсиях

N 69-ФЗ от 21.12.1994

ФЗ о пожарной безопасности

N 40-ФЗ от 25.04.2002

ФЗ об ОСАГО

N 273-ФЗ от 29.12.2012

ФЗ об образовании

N 79-ФЗ от 27.07.2004

ФЗ о государственной гражданской службе

N 275-ФЗ от 29.12.2012

ФЗ о государственном оборонном заказе

N2300-1 от 07.02.1992 ЗППП

О защите прав потребителей

N 273-ФЗ от 25.12.2008

ФЗ о противодействии коррупции

N 38-ФЗ от 13.03.2006

ФЗ о рекламе

N 7-ФЗ от 10.01.2002

ФЗ об охране окружающей среды

N 3-ФЗ от 07.02.2011

ФЗ о полиции

N 402-ФЗ от 06.12.2011

ФЗ о бухгалтерском учете

N 135-ФЗ от 26.07.2006

ФЗ о защите конкуренции

N 99-ФЗ от 04.05.2011

ФЗ о лицензировании отдельных видов деятельности

N 223-ФЗ от 18.07.2011

ФЗ о закупках товаров, работ, услуг отдельными видами юридических лиц

N 2202-1 от 17.01.1992

ФЗ о прокуратуре

N 127-ФЗ 26.10.2002

ФЗ о несостоятельности (банкротстве)

N 152-ФЗ от 27.07.2006

ФЗ о персональных данных

N 44-ФЗ от 05.04.2013

ФЗ о госзакупках

N 229-ФЗ от 02.10.2007

ФЗ об исполнительном производстве

N 53-ФЗ от 28.03.1998

ФЗ о воинской службе

N 395-1 от 02.12.1990

ФЗ о банках и банковской деятельности

ст. 333 ГК РФ

Уменьшение неустойки

ст. 317.1 ГК РФ

Проценты по денежному обязательству

ст. 395 ГК РФ

Ответственность за неисполнение денежного обязательства

ст 20.25 КоАП РФ

Уклонение от исполнения административного наказания

ст. 81 ТК РФ

Расторжение трудового договора по инициативе работодателя

ст. 78 БК РФ

Предоставление субсидий юридическим лицам, индивидуальным предпринимателям, физическим лицам

ст. 12.8 КоАП РФ

Управление транспортным средством водителем, находящимся в состоянии опьянения, передача управления транспортным средством лицу, находящемуся в состоянии опьянения

ст. 161 БК РФ

Особенности правового положения казенных учреждений

ст. 77 ТК РФ

Общие основания прекращения трудового договора

ст. 144 УПК РФ

Порядок рассмотрения сообщения о преступлении

ст. 125 УПК РФ

Судебный порядок рассмотрения жалоб

ст. 24 УПК РФ

Основания отказа в возбуждении уголовного дела или прекращения уголовного дела

ст. 126 АПК РФ

Документы, прилагаемые к исковому заявлению

ст. 49 АПК РФ

Изменение основания или предмета иска, изменение размера исковых требований, отказ от иска, признание иска, мировое соглашение

ст. 125 АПК РФ

Форма и содержание искового заявления