Инновационная всемирная паутина
Подушка безопасности или формат MP3, квантовый компьютер или зеленый водород – на протяжении десятилетий Общество Фраунгофера славится своими изобретениями и открытиями в области ключевых технологий.
Насколько широко раскинулась сеть Общества им. Фраунгофера, становится понятно, когда берешь в руки карту. Фраунгофер присутствует везде — и в Итцехоэ у побережья Северного моря, и на самом юге в верхнебаварском Хольцкирхене, откуда видны Альпы. В 2022 году только в Германии насчитывается 76 институтов и филиалов. Представительства есть почти на каждом континенте: в США и Бразилии, а также в Южной Африке, Израиле, Китае и Индии. Fraunhofer-Gesellschaft (FHG) поддерживает сеть по всему миру и является крупнейшей организацией прикладных исследований в Европе. Строительная физика, обработка данных, фотогальваника, биомедицина, мехатроника, исследования полимеров — вряд ли найдется научная или техническая тема, которая бы не входила в круг интересов общества.
Изобретения, запатентованные институтами общества, известны во всем мире: например, подушка безопасности или знаменитый формат MP3, который используется для сжатия музыкальных записей. Его придумали в Институте интегральных схем IIS в Эрлангене. Для разработки в 1980-х исследователи использовали известную песню «Tom’s Diner» Сюзанны Веги из-за ее четкого ритма и простоты. Она стала первой сжатой песней в истории. Еще одно всемирно известное изобретение Фраунгофера – лампа LED белого цвета. Раньше приходилось смешивать свет синих, зеленых и красных светодиодов, чтобы получить белый свет. Это делало светодиодные конструкции сложными и дорогими. В 1995 году исследователи из Фраунгоферовского института прикладной физики твердого тела IAF во Фрайбурге впервые сконструировали электронный чип, который стал излучать чистый белый свет. С этого начался триумф светодиодов. Сегодня они освещают миллионы офисов и домов.
Президент Fraunhofer-Gesellschaft (FHG) Раймунд Нойгебауэр объясняет причины такой «изобретательности» 30 000 сотрудников своих институтов так: «Мы фокусируемся на ключевых технологиях будущего. Для этого мы берем инновационные направления бизнеса и технологические тенденции с рыночным и социальным потенциалом и соответствующим образом корректируем наши приоритеты». К числу важнейших областей относятся биоэкономика, умная медицина, квантовые и климатические технологии, ИИ. Особенно важную роль в будущем играет энергоснабжение: «Мы можем производить сколько угодно квантовых компьютеров или строить высокопроизводительные центры обработки данных, но если мы не обеспечим себе надежное энергоснабжение, это нам ничего не даст. Это значит, наша энергетическая политика, равно как и наши решения по энергоснабжению должны быть улучшены». Цель – достижение энергетического суверенитета вместе с соседями по ЕС.
Водород – тема будущего
Поэтому главной темой в настоящее время является водород. По словам Марио Рагвица, представителя Fraunhofer Hydrogen Network, над этим работают 35 институтов. «Замечательно, что мы охватываем всю цепочку создания стоимости, от производства водорода до транспортировки и потребителей», — говорит Рагвиц. Помимо прочего, у FHG есть электролизные лаборатории, где налажено производство водорода из воды. Также есть лаборатории по дальнейшей разработке топливных элементов, преобразующих водород в электричество. Команды также изучают вопрос автоматизации производства топливных элементов. Ручное изготовление слишком затратно с точки зрения будущего массового использования водорода. Для разработки решений Фраунгоферовский институт станков и технологии штамповки IWU в Хемнице создал необычное исследовательское устройство: автомобиль под названием Silberhummel. Он основан на чертежах гоночного автомобиля 1940-х годов, который так и не был построен. Теперь исследователи воскресили автомобиль и оснастили его приводом на топливных элементах, с помощью которого они могут тестировать новые компоненты и концепции.
Самым важным сырьем для Германии был и остается изобретательный ум ее народа. Разрабатываемые здесь решения и инновации вносят значительный вклад в наше процветание и являются лидером экспорта, что оказывает заметное влияние на глобальные цепочки создания стоимости.
В каких областях водород особенно полезен в плане энергетического перехода? Ведь исследователи Фраунгофера – это прежде всего практики! Марио Рагвиц считает, что водород имеет смысл использовать там, где практически нет экологически чистых альтернатив и где можно значительно сократить выбросы CO2. Это, прежде всего, химическая и сталелитейная промышленность, судоходство, воздушный транспорт и большегрузный транспорт. В сталелитейной промышленности для плавки чугуна используется огромное количество угля. Вместе с компанией Salzgitter AG и другими партнерами FHG разрабатывает проект SALCOS для использования водорода в качестве топлива.
Но в то же время Марио Рагвиц предупреждает: «Водородная экономика будет работать только в том случае, если мы сможем транспортировать газ». В части компетенций Фраунгоферовского общества он отмечает: «У нас есть знания и для планирования инфраструктуры, равно как и материаловедческие компетенции».
В течение последних десяти лет FHG всегда была одним из 10–20 крупнейших заявителей на патенты в Немецком ведомстве по патентам и товарным знакам. Многие патенты позволили создать бизнес-концепции. Был основан целый ряд фирм: на начало 2022 года FHG владеет 86 компаниями. Годовой бюджет Общества им. Фраунгофера составляет около 2,9 миллиарда евро, большая часть из которых (2,5 млрд), идет на контрактные исследования.
Тесный контакт с промышленностью чрезвычайно важен не только из-за финансирования. Также крайне важно, чтобы исследователи в деталях знали потребности промышленных партнеров. Например, Фраунгоферовский институт технологии литья, композитов и обработки IGCV в Аугсбурге совместно с Airbus разрабатывает скоростной вертолет Racer, который предназначен для полета со скоростью 400 км/ч и при этом очень экономичен. Для сравнения: обычные вертолеты развивают скорость всего от 230 до 260 км/ч. Институт изготавливает детали из легкого пластика, армированного углеродным волокном. Необычность производства заключается в том, что углеродные волокна укладываются не друг на друга вручную, а слой за слоем роботом. Это ускоряет производство.
Лучшая сеть в мире
Общество Фраунгофера было основано 26 марта 1949 года. Тогда в нем было всего 103 члена. О нынешних масштабах тогда нельзя было и мечтать. Сегодня общество работает не только в Германии, но и по всему миру, осуществляя деятельность через 8 филиалов, которые расположены, в частности, в США, Чили и Сингапуре. Так что международные бизнес-проекты – естественная составляющая. FHG также участвует в ряде проектов Европейского Союза, таких как проект GreenCarbon, в рамках которого совместно с партнерами из других стран проводились исследования технологии получения углеродного волокна из органических отходов.
Еще одним примером международного сотрудничества является проект QuTech, который занимается развитием квантовых технологий. Фраунгофер сотрудничает с исследовательской компанией TNO, голландским аналогом FHG и Делфтским техническим университетом. Квантовые технологии – одно из важнейших направлений исследований. Ведется работа над созданием квантового компьютера, более быстрого, чем обычные компьютеры. Он сможет решать сложные математические задачи. Химические и фармацевтические компании смогут использовать его для разработки и исследования новых молекулярных структур. С другой стороны, квантовая коммуникация хорошо подходит для защиты передачи данных в банках и страховых компаниях, позволяя автоматически регистрировать хакерские атаки.
30.000 человек работают в институтах Общества им. Фраунгофера над ключевыми технологиями будущего.
Квантовый компьютер будущего
Среди прочего Фраунгофер намечает сотрудничество с IBM. В 2019 году эта компания представила IBM Q System One, первый квантовый компьютер, который можно использовать за пределами лабораторий. Консорциум из семи институтов Фраунгофера работает в Германии уже несколько месяцев. «Мы хотим понять, для каких именно задач он подходит, — говорит Манфред Хаусвирт, директор Fraunhofer FOKUS в Берлине. — Ведь он точно не заменит обычные компьютеры полностью: он будет только решать особо сложные задачи». Прежде всего, необходимо разработать правильные алгоритмы, чтобы иметь возможность программировать и использовать квантовый компьютер в повседневной жизни. Подготовка квантового компьютера к использованию — огромная задача, требующая совместной работы многих партнеров.
«У нас в стране очень хорошие условия, — подчеркивает Андреас Тюннерманн, глава Фраунгоферовского института прикладной оптики и точного машиностроения IOF в Йене. – Особенность Германии – это совместные исследования, которые способствуют развитию новых технологий на протяжении многих лет», особенно технологий, которые нельзя использовать прямо сейчас. Малые и средние компании не смогли бы самостоятельно взять на себя такой риск — но благодаря государственной поддержке они работают вместе с научно-исследовательскими институтами. FHG участвует во многих совместных проектах. «Такие совместные проекты могут длиться более десяти лет, а потом давать отличные результаты», – говорит Тюннерманн.
Благодаря долгосрочному планированию многие идеи Фраунгофера принесли успех за более чем 70 лет с момента основания компании в 1949 году — это касается и формат MP3, разработка которого заняла много лет и который стал мировым стандартом.
You would like to receive regular information about Germany? Subscribe here:
