Использование альтернативных источников энергии в быту, ведение медицинских карт в электронном виде и получение материалов с уникальными свойствами — вот проблемы, которые берутся решить участники конкурса "Брэнд и наука", организованного Международной академией брэнда и Российской академией наук, информационным спонсором которого выступал журнал "Деньги".
Всенародное водородное
Водород как топливо весьма привлекателен. Достаточно сказать, что теоретически КПД у водородного двигателя более чем вдвое выше, чем у двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Плюс, конечно, "чистый" выхлоп.
Главная препона здесь — отсутствие эффективных способов хранения водорода. Во всем мире пытаются ее преодолеть, однако существующие подходы имеют серьезные недостатки. Например, использование сжиженного водорода практически бесперспективно из-за дороговизны его производства и хранения. Также для транспортных средств (ТС) было предложено использовать реакции некоторых соединений с водой. Однако ввиду неконтролируемости этих процессов получать водород таким способом представляется опасным.
Ученые из Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН разработали уникальную водородную технологию на основе применения нанокатализаторов, которая лишена отмеченных выше минусов. Суть — получение водорода на ТС при помощи реакций каталитического дегидрирования органических субстратов. Регулируя подачу исходного соединения в реактор и температуру процесса, можно менять мощность, выдаваемую двигателем. Важный момент: образующиеся ароматические продукты могут быть гидрированы в стационарных условиях и использованы повторно.
Для постройки пилотного образца устройства требуется 1-1,5 года и 1,2 млн рублей. Учитывая, что каждый год в мире производится около 60 млн автомобилей, потенциальный объем рынка портативных водородных устройств достигает $100 млрд.
Стоит упомянуть, что в рамках конкурса состоялся благотворительный аукцион для сбора средств на работы по описанному устройству. Собрали 350 тыс. рублей.
Лучшее — педиатрам
Обычный вопрос доктора — чем вы болели в детстве? — зачастую ставит в тупик, даже родители не могут с полной уверенностью сказать, была ли у вас корь, ветрянка, свинка и т. д. Скоро эта проблема будет решена — на каждого ребенка в поликлинике заведут "электронное дело".
В тамбовской детской поликлинике имени В. Коваля был протестирован "программно-аппаратный комплекс участкового врача-педиатра", это разработка кафедры биомедицинской техники Тамбовского государственного технического университета.
Все знают, как загружены участковые врачи, особенно педиатры. Во время приема специалист обременен писаниной, масса времени уходит на антропометрию (измерение роста, веса, силы кисти и др.), на выуживание информации из медицинской карты. Все это утомляет доктора, как следствие, растет вероятность врачебных ошибок. Программно-аппаратный комплекс позволит педиатру оптимизировать работу, высвободить время для общения с детьми и их родителями. Весы, ростомер, силомер — все это подключается к компьютеру, и полученные данные автоматически вносятся в базу. Постепенно там окажется информация обо всех детях, закрепленных за участковым врачом, со всеми их прививками и анализами. Программа сама сравнит ее с "нормальными" параметрами, а врач сделает соответствующие выводы о развитии маленького пациента. К комплексу подсоединяются сканер, принтер и, если нужно, веб-камера и микрофон. Теперь врач прямо из кабинета может выйти в интернет-эфир и проконсультироваться с коллегами (в том числе зарубежными) по поводу сложных случаев.
Не имеющий аналогов в России комплекс при прочих равных вдвое сокращает время приема. Рынок огромный — все бывшие советские республики. Например, в России детей более 36 млн. Таким образом, чтобы "автоматизировать" всех участковых педиатров в стране, потребуется примерно 50 тыс. комплексов. Подготовить свою разработку к запуску в серию ученые берутся за 1,5 года и 1,5 млн рублей.
Выявление тайных связей
Отчего вдруг срывается важная сделка, прекращается поток инвестиций и отлаженный, казалось бы, бизнес несет убытки? Ответ знают ученые из Института автоматизации проектирования РАН, разработавшие "Систему поиска и анализа критических зон в бизнес-процессах". Она способна определить эффективность принимаемых решений и предотвратить потери в бизнесе. А также оценить научные, технические, социальные, экологические последствия этих решений.
Были созданы принципиально новые методы, позволяющие устанавливать неявные взаимосвязи нелинейных процессов, что сделать другими способами практически невозможно. Надо отметить, что применение нелинейных моделей для описания бизнес-процессов — тема очень злободневная. Задача системы — обнаружить точки, где схема бизнеса дает сбой, из-за которого потом все может пойти наперекосяк. Иными словами, система подскажет, где следует подстелить соломку.
Потенциальный объем сбыта своего продукта ученые оценивают как "весьма значительный", а затраты на доведение системы до товарного вида — в 1 млн рублей. В данный момент работы находятся в начальной стадии, подготовить экспериментальный вариант планируется за год.
Кстати, интенсивные исследования в той же сфере ведут такие компании, как Oracle, SAP, Navision, и лидер здесь пока не определился.
Пропан-бутан или пропал
Не секрет, что мир постепенно пересаживается на экологичный транспорт — работающий, в частности, на газе. Это объясняется и высокими ценами на нефть. В России тоже есть предпосылки для такой переориентации, в стране действует разветвленная сеть газовых автозаправочных комплексов. Экономия средств при переходе с бензина на пропан-бутан может составлять до 50%.
Почему же тогда автомобили до сих пор портят воздух? Основная причина — высокая стоимость газобаллонного оборудования ($400-1000), которое окупается в срок от шести месяцев до года, и ненадежность систем среднего ценового диапазона.
Российские ученые придумали, как сделать переход автомобилей с бензина на газ практически безболезненным. Нужно оснастить двигатель специальным микроконтроллером, который сам рассчитает необходимые параметры подачи топлива в зависимости от модели ТС и режима работы мотора. Цена контроллера — около $10. Затраты на переоборудование минимальны в том числе в связи с низкой стоимостью адаптивного блока управления. Важно, что применение такого блока позволит унифицировать комплекты газобаллонного оборудования для различных типов машин. Блок может использоваться со всеми двигателями, работающими на бензине.
Не называя точных цифр, ученые сопоставляют потенциальный объем продаж своего продукта с объемом рынка автомобильных запчастей и аксессуаров. Для реализации проекта требуется восемь месяцев, трудозатраты составят 1200 человекочасов. Запуск в серийное производство можно осуществить за 1,1 млн рублей (включая стоимость комплектующих, заработную плату и налоги).
Интересно, что проект "Разработка системы управления впрыском газового топлива на базе адаптивных алгоритмов с памятью для двигателей внутреннего сгорания водного и наземного транспорта" пока финансируется из личных средств авторов — П. Ю. Пушкарева., А. Н. Антоненко и М. Н. Антоненко и заявлен на конкурс "по личной инициативе вне какой-либо организации".
Просветление по команде
Говорят, в ближайшие 20 лет в США расход электроэнергии увеличится на 45%, а природного газа — на 62%. Полноценное отопление станет для американцев роскошью — как, скажем, в Британии. Во всем остальном мире ситуация тоже тревожная. В связи с этим сейчас разрабатывается множество энергосберегающих оконных конструкций, но все это дорого и за границей.
Возможно, внесет свою лепту в дело энергосбережения и молодежное СКБ из МГТУ им. Н. Э. Баумана, руководимое лауреатом госпремии А. Власовым. Разработка бюро "Тонкопленочные светопоглощающие покрытия стеклозеркальных систем" позволяет автоматически изменять степень пропускания светового потока в зависимости от внешних условий. Электрохромные покрытия с таким эффектом могут использоваться в строительстве, в тех же оконных конструкциях, а также в автопроме и авиапроме. Управляет системой микропроцессор.
Например, в автопроме актуальны противобликовые зеркала, их ежегодный объем продаж составляет приблизительно $300 млн — это примерно 10% мирового рынка автомобильных зеркал. А аэрокосмической индустрии нужно остекление, которое сможет приглушать слепящий свет в пилотской кабине и в салоне самолета. Так, компания Boeing объявила о готовности оснастить свои лайнеры "регулируемым" остеклением. Мировое производство электрохромного стекла сегодня составляет около 4,1 млрд кв. м в год — всего на $40 млрд. Главными потребителями электрохромных систем, например, в Северной Америке являются стройиндустрия (55%) и автопром (28%).
Разработка бауманцев применима для любых стеклозеркальных систем с изменяемой затемненностью, от автомобильных зеркал заднего вида до окон домов. Причем отечественная технология отличается простотой и обеспечивает большой срок службы стекол. И все это за весьма небольшие деньги, как уверяют разработчики. В настоящее время ведутся переговоры с ЗАО "Нанотехнологические системы" об инвестициях в обмен на передачу прав на полученные в рамках проекта ОИС (объекты интеллектуальной собственности). Реализация проекта предположительно обойдется в 1 млн рублей. Завершить работы планируется через год.
Слава сплаву
"Разработка технологических основ процесса автоволнового синтеза жаростойких металлических сплавов" — проект Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН (ИСМАН). Это крайне важная разработка, ведь она помогает обеспечить безопасность авиаперелетов и морских круизов. Дело в том, что жаростойкие материалы используют в авиационном и морском двигателестроении, при производстве электроэнергии, в нефтегазовой транспортной инфраструктуре. Взять, например, газотурбинные установки. Их делают из материалов, отличающихся высокой прочностью, коррозионной и износостойкостью при температурах до 800-1300°С. Потребность в таких материалах стремительно растет, а для их производства требуется дорогостоящее оборудование — высокотемпературные вакуумные плавильные печи.
Ученые ИСМАН предложили получать столь нужные всем сплавы в "режиме автоволнового синтеза". Метод основан на использовании химической энергии высококалорийной экзотермической реакции между компонентами исходной смеси — то есть дополнительного источника нагрева не требуется. К преимуществам метода можно отнести высокую производительность (синтез занимает меньше минуты), более дешевые оборудование (синтез сплавов проводят в центробежных установках в условиях атмосферы) и исходное сырье (в ход идут не чистые металлы, а оксиды), снижение негативного воздействия на экологию.
Предлагаемая разработка не имеет аналогов в мире и может послужить, в частности, решению такой задачи, как подъем авиапромышленности, износ оборудования в которой составляет более 70%. В ближайшие годы предстоит обновить авиапарк, а это обеспечит устойчивый спрос на жаростойкие сплавы. При этом стоимость суперсплава, полученного предложенным методом, по расчетам ученых, на 40-50% ниже, чем традиционного.
В настоящий момент технология доведена до стадии опытного производства. Развитие проекта рассчитано на два года и требует 2 млн рублей инвестиций.