Некоторые социологи считают, что в XIX веке ученые проводили исследования, руководствуясь в первую очередь желанием разобраться в устройстве мира. Однако уже в XX веке все стало сложнее: наука превратилась в отрасль и производит знание, которое необходимо для выполнения прикладных задач. Со временем прикладных исследований стало только больше, а ученые регулярно выступают источником экспертизы, консультируя стартапы и государства. Вместе с Институтом AIRI рассуждаем о том, что производит наука и какое место она занимает в продукте современного бизнеса.
Мир сквозь стекло
1884 год, в маленьком немецком городе Йена открывается скромная лаборатория. В ее стенах химик Отто Шотт совершит открытие, которое позволит науке резко скакнуть вперед — и даже через 140 лет без него нельзя будет представить солнечную энергетику, микроэлектронику и исследования космоса. Хотя Отто Шотт всего-то выплавил стекло. Своим первым успехом — литиевым стеклом — он поделился с физиком Эрнстом Аббе. Незадолго до этого в переписке с ним Аббе сокрушался, что исследования оптики сильно отстают, из-за чего вся наука топчется на месте. Для новых открытий нужны мощные инструменты, а на тот момент возможности имевшихся линз для телескопов и микроскопов уже были исчерпаны. Это письмо стало прологом к плодотворному сотрудничеству.1/2Лаборатория Отто Шотта в Йене, 1884SCHOTT AG / CC BY-SA 4.02/2Отто ШоттSCHOTT AG / CC BY-SA 3.0 de Шотт смешивал материалы, изготавливал стекла и отправлял их Аббе, оценивал их оптические свойства. Ни одно из них физика не удовлетворяло. Однако в 1881 году Отто обнаружил, что стекло с добавлением бора, на первый взгляд, лишено недостатков. Этой находкой он тут же поделился с Аббе — тот подтвердил: это прорыв. Шотт оставил фабрику отца и вместе с Аббе и давним бизнес-партнером Карлом Цейсом основал компанию Glastechnische Laboratorium Schott & Genossen (ныне Schott AG). Боросиликатное стекло изменило многое. Высокая устойчивость к температурам и воздействию химикатов пригодилась для научных исследований: из него сделали термометры, лабораторную стеклянную посуду и фармацевтические трубки. Впрочем, такому стеклу нашлось и другое применение. Улицы Европы столетней давности освещали газовые фонари Auer — плафоны для них тоже были сделаны из стекла Шотта. Schott AG пережила Первую мировую, Великую депрессию, гитлеровский режим, а потом тяжелое восстановление. Компания под руководством сына Отто Шотта Эрика начала производить новые продукты — стаканы, кружки и детские бутылки, — чтобы занять дополнительную нишу.В 2023 году доход Schott AG достиг 2,3 миллиарда евро, а число сотрудников — 17 тысяч человек. Так небольшая лаборатория превратилась в промышленного гиганта. А начиналось все как попытка стеклодува на отцовской фабрике сделать мир немного лучше.
Есть контакт
В начале XX века, пока немецкая компания пожинала плоды своего монопольного положения на рынке, по ту сторону Атлантики стеклодувы семейной компании Corning Glass Works из Нью-Йорка пытались разгадать секрет успеха Отто Шотта. Немецкие стекла им не поддавались: работы Отто были результатом сложных научных исследований, и даже опытным мастерам не удавалось понять, что заставляло материал выдерживать сильные перепады температуры и не терять прочности. Ровно до тех пор, пока компания сама не обратилась за помощью к ученым. Здесь стоит проговорить очевидное: миром движут инновации. Речь не только о высокоскоростном интернете или последней модели айфона. Изобретатели и предприниматели часто выступают первопроходцами: загораются идеей, ищут новаторское решение и, если все выходит удачно, меняют рынок. Такими инновациями были, например, колесо, печатный станок, автомобиль — и боросиликатное стекло. Появлению термина "инновации" мы обязаны австрийцу Йозефу Шумпетеру — одному из главных экономистов XX века. Он считал, что инновации становятся движущей силой экономического роста. Под инновациями Шумпетер подразумевает новые товары, методы производства, открытие новых рынков, использование нового сырья или организационных форм. Но если одни инновации — это всего лишь улучшения, то другие меняют не просто производство, но и экономические отношения. Netflix и стриминговые сервисы убили видеокассеты — вполне возможно. Маркетплейсы заставляют меняться торговые центры. Прорывные инновации исходят от новых игроков на рынке, преследующих бизнес-модели, которые действующие компании посчитали бы непривлекательными, считает профессор экономики Массачусетского технологического института Дарон Аджемоглу. А действующие компании обычно остаются приверженными своим собственным бизнес-моделям: им не удается поймать волну технологического развития, и они уступают свое место конкурентам.Свободный рынок является двигателем перемен, а топливом для него становятся идеи — именно они обеспечивают рост экономики. Достижения в одной области часто подогревают прогресс в другой. Вспомним Отто Шотта: он создал термостойкое и плотное стекло — настоящий прорыв в материаловедении, и именно такого стекла не хватало ученым в инструментах и оборудовании.От использования инноваций компании получают существенное преимущество в сравнении с конкурентами. К таким выводам пришли исследователи McKinsey. Они рассмотрели 183 компании и оценили их экономическую эффективность — внедрение инноваций генерировало прибыль в 2,4 раза больше, чем у других игроков на рынке. С 1980-х годов наблюдается системный сдвиг от фундаментальных научных исследований крупных компаний к разработке новых продуктов и использованию существующих исследований. По крайней мере, так считает группа исследователей во главе с Ашиш Арора, научным сотрудником Университета Дьюка. Диагноз они ставят неутешительный: сейчас компании предпочитают пользоваться уже существующими продуктами науки, в первую очередь патентами, а вот вкладываться в исследования готовы не всегда, потому что зачастую это очень дорого.
Нельзя пощупать
И наука, и бизнес производят продукты. Но в чем разница между ними? Экономист Гари Пизано из Гарвардской бизнес-школы замечает, что химическая промышленность конца XIX — начала XX века или фармацевтическая промышленность в послевоенные годы расцвели именно благодаря достижениям науки. Современные корпорации не возникли бы без электрификации, массового производства и транспорта, а значит, исследований физиков и инженеров.Однако из этого не следует, что задача науки — наводнять рынок готовыми товарами, технологиями и услугами. Продуктом ученого может быть консультация, статья в рецензируемом журнале или патент. Но это не "продукт" в привычном для бизнеса смысле. Успешность деятельности ученого оценивают его вкладом, а видимый результат его труда — цитируемость публикаций. Таким образом, важное значение приобретает репутация. В бизнесе же во главе угла обычно стоит прибыль. Но это не значит, что у науки и бизнеса нет общих целей. Чтобы в разных странах можно было посчитать и сравнить, сколько денег тратится на научные разработки, приняты специальные документы. Один из них — Frascati Manual, руководство по сбору и представлению данных об исследованиях и экспериментальных разработках, которое использует Организация экономического сотрудничества и развития. В документе собраны классификация областей науки (всего их шесть), данные о расходах на НИОКР, где они проводятся и несколько важных определений. Например, научные исследования можно разделить на три группы:
Фундаментальные. Это экспериментальная или теоретическая работа, проводимая в первую очередь с целью получения новых знаний о глубинных основах явлений и наблюдаемых фактов, без какой-либо конкретной цели их применения или использования.
Прикладные. Это оригинальные исследования, проводимые для получения новых знаний. Однако они направлены в первую очередь на достижение конкретной практической цели или задачи.
Экспериментальные. Это систематическая работа, основанная на знаниях, полученных в результате исследований и практического опыта, и производящая дополнительные знания, которые направлены на создание новых продуктов или процессов или на улучшение существующих продуктов или процессов.
Можно предположить, что научные статьи сами по себе являются основным продуктом деятельности исследователей. В этих рецензируемых работах содержатся результаты, методологии и теоретические изыскания. Например, статья, опубликованная в 1953 году Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком, содержала в себе описание структуры двойной спирали ДНК. Эта статья не просто способствовала нашему пониманию генетики, но заложила основу для современной молекулярной биологии, а это, в свою очередь, привело к прорывам в медицине, сельском хозяйстве и криминалистике. Как и много лет назад, наука производит знания, которые можно передавать и применять в других сферах. А еще научные исследования приводят к появлению прорывных технологий, которые меняют повседневную жизнь. К примеру, технология редактирования генов CRISPR/Cas9 появилась в результате исследований иммунной системы бактерий. Впервые описанная в серии научных статей в 2012 году, CRISPR с тех пор произвела революцию в генной инженерии. В данном случае продуктом науки можно назвать не только статью, но и технологии и приложения, которые появились на основе представленных в ней результатов. В некоторых случаях научные исследования приводят к появлению патентов и регистрационных удостоверений. В сфере искусственного интеллекта и компьютерных наук чаще применяют механизм ноу-хау. Как правило, алгоритмы и математические вычисления разных коллективов отличаются друг от друга показателями производительности, а не методом "создания". Кроме того, модели ИИ подвергаются постоянному совершенствованию и доработке. Сохранение собственных знаний в качестве ноу-хау позволяет ученым закрепить результаты, не раскрывая конкурентных преимуществ. Так, в 2024 году коллектив ученых AIRI получил регистрационное удостоверение программы для ЭВМ — вероятностно-устойчивых водяных знаков, которые позволяют выявлять факт кражи моделей ИИ.
Из лаборатории
Вернемся к истории Corning Glass Works: чтобы разгадать секрет стекла Отто Шотта, компания обратилась к ученым. И достигла успехов. В 1908 году первый директор по исследованиям компании Corning разработал сверхпрочное стекло Nonex. Свое место оно нашло на железных дорогах, став линзой для паровозов. А вскоре и на кухне, заменив непригодную для выпечки утварь. Сегодня она известна под маркой Pyrex — еще один удачный пример тесного сотрудничества науки и бизнеса.Из стекла Pyrex также выполнено зеркало телескопа ХейлаPaul Calvert, Los Angeles Times / Wikimedia Commons / Public domain Даже большая часть изобретений промышленной революции в Англии была создана, по выражению американского политолога Дональда Стокса, "твердыми головами и ловкими пальцами" самоучек и "ремесленников-изобретателей, владельцев фабрик, кузнецов". Во всем мире расходы компаний на исследования и разработку с 1996 году выросли почти в пять раз: с 555 до 2,475 миллиарда долларов. Расходы немного снизились на фоне коронакризиса в 2020 году, но уже в 2021 году отыграли падение.Рост ВВП и темпы роста общего объема научных исследований и разработок в бизнесе, 2007-2024Global Innovation Index 2023 / World Intellectual Property Organization (WIPO) / CC BY-SA 4.0 Научные исследования важны для бизнеса, считает научный сотрудник и профессор инженерного факультета университета eCampus Кристиан Рандиери. Они раскрывают потенциал продуктов, повышают эффективность работы и — наверное, главное — обеспечивают конкурентное преимущество. Но исследования ученых не делаются быстро: проведение первых исследований до выхода продуктов на рынок может занять годы. Например, из данных 81 медицинского проекта следует, что медианное время разработки от начала первого исследования на людях до получения разрешения на продажу составило 7,3 года. При этом самый быстрый проект занял всего 8 месяцев, а самый медленный — 223. В конце 1920-х американский химик Уоллес Карозерс после защиты в Университете Иллинойса начал работать в Гарварде: его занимали полимеры и эксперименты с их химической структурой. Но вскоре он оставил академическое поприще и перешел работать в компанию DuPont, где занялся фундаментальными исследовательскими программами. Там Карозерс вместе с коллегами разрабатывал искусственные материалы — их первым достижением стал неопрен, своего рода искусственный каучук, полученный в 1931 году. В это же время в журнале Chemical Reviews вышла знаковая статья, в которой Карозерс утверждал, что "многие встречающиеся в природе макромолекулярные материалы имеют линейную полимерную структуру". Уоллес КарозерсWikimedia Commons / Public domain Это был переворот в органической химии, который, однако, не принес DuPont прибыли. От Карозерса ждали, что результаты его работы позволят компенсировать средства компании, вложенные в исследования. И вскоре коммерческий успех пришел с нейлоном — синтетическим волокном, которое, как рассчитывала компания, должно было заменить шелк. Отчасти так и получилось: первые чулки из нейлона появились в 1939 году. Спустя два года изделия из этого синтетического волокна занимали 30 процентов рынка.Если в XX веке экономический рост обеспечивали такие компании, как Shott Glass, Corning Glass Works, DuPont, IBM, Kodak, то в XXI их сменяют технологические гиганты. Капитализация Apple уже достигла $3,5 трлн — это больше, чем ВВП большинства стран мира. А OpenAI привлекла $6,6 млрд инвестиций. С начала 2024 года ее стоимость выросла в два раза. Исследования в стенах университетов заложили бум развития искусственного интеллекта. В 2016 году программа AlphaGo победила чемпиона мира по игре в го, и это казалось чем-то немыслимым. Сейчас технологии генеративного искусственного интеллекта в виде ChatGPT, GitHub Copilot, GigaChat и Kandinsky стали обычными рабочими инструментами.
Движение в обоих направлениях
Такие инструменты появляются не только в результате инвестиций бизнеса в R&D-подразделения. Компании, которые могут позволить себе вкладываться в науку, заказывают исследовательским командам НИРы и НИОКРы. Например, фармацевтические компании часто сотрудничают с университетами для проведения клинических испытаний или изучения новых рецептур лекарств. Такое партнерство позволяет компаниям сотрудничать с экспертами, а ученым — находить финансирование и способы практического применения своих разработок. Другие организации выступают спонсорами, и часто не всего университета, а конкретной лаборатории, научной группы или центра, задачи которых фокусируются на необходимой компании предметной области. В сфере компьютерных наук популярны открытые платформы и обмен данными. Соревнования проводят на площадках типа Kaggle и крупных научных конференциях. Они позволяют компаниям привлекать к решению своих задач исследователей со всего мира. Этот процесс работает и в обратную сторону: научные группы открывают соревнования с целью поиска новых данных и гипотез, а сотрудники технологических компаний приходят в них испытать новые технологии в сравнении с аналогами. В 2024 году ученые AIRI и ИППИ РАН провели приуроченное к конференции по компьютерному зрению CVPR научное соревнование по рендерингу ночных фотографий. Его целью было с помощью ИИ-алгоритмов обработать ночное изображение с камеры смартфона и получить кадр фотографического качества. Перспективы у технологии распознавания цвета очень обширны — от медицины до лакокрасочной промышленности, и среди участников были не только представители академии, но и группа исследователей Xiaomi. А еще вне соревнований компании напрямую передают ученым собранные на своих объектах датасеты для обучения и проверки различных алгоритмов, взамен получая доступ к результатам и метрикам, которые были получены на их данных. Такая модель сотрудничества не только способствует развитию инноваций, но делает исследовательский процесс более открытым, а взаимодействие между наукой и бизнесом взаимовыгодным не только с финансовой точки зрения. Мы привыкли пользоваться вещами и услугами, не задумываясь о том, что даже за самой обычной продукцией стоят результаты десятков, а порой и сотен научных исследований и экспериментов. Благодаря поискам Отто Шотта на наших кухнях есть жаропрочная стеклянная посуда для готовки, в химических лабораториях — инструменты, которые не трескаются при быстром нагревании и охлаждении. Их производители успешно монетизируют открытия конца ХIХ века. Результаты научной деятельности — катализатор создания продуктов бизнеса. Чтобы ускорить реакцию, нужно подобрать подходящий, и сделать это можно только путем проб, ошибок и непрерывного взаимодействия. Реклама: Автономная некоммерческая организация "ИНСТИТУТ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА", ИНН 7730261209, erdid: LjN8KUXhm