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 2024 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. К числу важнейших областей относятся биоэкономика, умная медицина, квантовые и климатические технологии, ИИ. 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.
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 75 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:
