Фундаментальне знання та його значення у інноваційному процесі

Інновації та ідеї щодо їх використання зароджуються на етапі фундаментальних досліджень і розробок. Метою даного етапу - розкрити нові зв'язки між явищами, виявити закономірності розвитку природи і суспільства щодо їх конкретного використання. Фундаментальні дослідження мають пріоритетне значення в інноваційній діяльності, так як виступають як генератор ідей. У той же час за допомогою пошукових фундаментальних досліджень відкриваються нові принципи створення ідей і технологій, а в результаті теоретичних фундаментальних досліджень створюються наукові відкриття, нові теорії[2].

Чи можна сказати, що джерелом новації є закони фундаментальної науки - класичної механіки, зокрема, закони пружності, тертя, опору матеріалів і т.д.? Якщо «так», то в якому сенсі «джерелом»? Якщо це розуміється так, що технологічні інновації починаються з фундаментальних досліджень, то в даному випадку це явно не відповідає реальному стану справ: витоком новації в даному випадку є проект моста, його модель. Ближче до істини виявляється таке тлумачення: закони фізики виступають основою аналізованої технологічної новації в тому сенсі, що вони використовуються при конструкції моста. Не будучи джерелом цього продукту технології, фундаментальна наука безпосередньо і опосередковано бере участь в його створенні[3].

В деяких випадках, не будучи джерелом, чиста наука виступає основою технологічних досягнень. Така роль фундаментальної науки зазвичай виявляється ретроспективно. Яскравий приклад - атомні реактори і атомні бомби. Іноді висловлюється думка, що атомний проект з'явився додатком спеціальної теорії відносності (СТО), і саме ця теорія виступила джерелом згаданих технологічних винаходів. Такої думки дотримувався М. Полані, який написав прекрасну роботу про взаємовідносини між академічної і прикладної науками. Полані згадує, як одного разу (це був січень 1945 р.), коли він і Бертран Рассел давали інтерв'ю на BBC, їм було поставлено запитання, які можливі технологічні застосування може мати СТО. І ні він, ні Рассел не змогли вказати ні на одну з таких додатків. «Пройшло всього кілька місяців, - пише Полані, - і була підірвана перша атомна бомба, що стала найбільш драматичним додатком теорії відносності: звільнення енергії при вибуху відбувається відповідно до основного рівняння цієї теорії» [Полані 1961, 401-402]. Полані вважає, що причина того, що сталося казусу в тому, що він і Рассел недостатньо поміркували над заданим питанням. Але мені видається, що справа була в іншому. Вивільнення ядерної енергії, і її використання не було додатком СТО, і джерелом створення бомби була не СТО. До можливості отримання атомної енергії вів цілий ряд експериментальних відкриттів і винаходів. Серед них - відкриття і дослідження закономірностей природної радіоактивності (Анрі Беккерель, Марія Кюрі-Складовської, П'єр Кюрі), потім - штучної радіоактивності (Ірен і Жоліо Кюрі), потім відкриття розподілу важких ядер (наприклад, ядер ізотопів урану) під дією зіткнення з нейтронами (О.Ган і Ф.Штрассман, 1938 р.) і, нарешті, винайдена в процесі розподілу можливість отримання ланцюгових реакцій[3].

Участю в технологічних розробках фундаментальна наука не обмежується. У неї є ще одна не менш, а може бути навіть більш важлива і (не побоїмося цілком доречного тут пафосу) велике завдання. Вона пояснює світ, задовольняючи найважливішу інтелектуальну потреба людей - потреба знати. Людина хоче знати, як влаштований світ, як виник Всесвіт, в чому сутність життя, що таке свідомість і т.д. Вірно, що ця сторона фундаментальної науки марна в тому сенсі цього слова, який вкладав у нього Оскар Уайльд, коли говорив, що всяке мистецтво беcполезно. Навряд чи дослідження в області, скажімо, квантової гравітації (самий передній край сучасної теоретичної фізики) принесуть безпосередню користь людям, принаймні в найближчому майбутньому. Також мало що зміниться в житті звичайних людей, якщо буде вирішена загадка походження життя або розкрита таємниця походження Всесвіту. Але, переставши ставити собі ці запитання, переставши цікавитися ними, людське суспільство втратить багато чого з того, що робить його саме людським[3].

Отже, фундаментальні науки, або пізнавальні дослідження, покликані множити і розвивати знання про навколишній природі і суспільстві, з фінансової точки зору не можуть приносити прибуток і навіть самоокупним. Загальновідомо, яких колосальних витрат вимагають фундаментальні дослідження. Навіть з урахуванням того, що частина таких досліджень забезпечувала прикладні наукові роботи військового характеру, значна їх частка не повертається суспільству ні в якій формі. Чим більше подібних досліджень проводиться, тим більше навантаження лягає на бюджет.

Фінансування фундаментальної науки важливо для суспільства в цілому, але не представляє інтересу для будь-якого окремого інвестора. Ті, хто роблять основоположні відкриття, як правило, не отримують вигод від цього, так як закони природи не можуть захищатися патентним правом і прикладні завдання є надто довгостроковими і непередбачуваними, а культурні та освітні цінності науки не приносять прямого прибутку[2].

Не переслідуючи утилітарних цілей і просто створюючи все більш вірні моделі світу, вчені, зайняті в сфері фундаментальних досліджень, можуть, навіть не усвідомлюючи цього, закладати фундамент для вирішення практичних задач, важливих для виживання людства. Чи думав Галілей, формулюючи свій закон вільного падіння тіл і в суперечці з арістотеліанці доводячи його справедливість, що тим самим він закладає теоретичні основи сучасної нам космонавтики? На базі отриманого в рамках Галілей-ньютоновой фізики значення прискорення вільного падіння тіл (~ 9,8 м/сек2) вдалося вже в наш час розрахувати, яку швидкість ракета-носій повинна повідомити тілу для того, щоб воно могло стати штучним супутником Землі (перша космічна швидкість, рівна ~ 8 км / сек), і яку швидкість повинна мати, щоб, подолавши земне тяжіння, назавжди покинути Землю і піти у відкритий космос (друга космічна швидкість, рівна ~ 11 км / сек).

Або інший приклад. Нині добре відомі блискучі практичні досягнення генної інженерії. Досить перерахувати отримання за допомогою її методів таких життєво важливих ліків як інсулін, інтерферон, створення високопродуктивних штамів мікроорганізмів для виробництва амінокислот, антибіотиків, ферментів, вітамінів; набирає чинності генну терапію і т.д. Але ж в 60-х роках. ХХ століття було не ясно, чи дасть взагалі що-небудь корисне молекулярна біологія. І багато вчених нарікали на те, що на цю галузь досліджень відпускається занадто багато коштів.

Таких прикладів «відкладеного» (використовуючи термінологію квантової фізики, де говорять про "експериментах з відкладеним вибором") практичного використання законів науки можна привести безліч. Ця функція науки, безсумнівно, діє і зараз. Експерименти з космічними апаратами, що посилаються до інших планет нашої Сонячної системи, багатьом здаються зараз зайвої розкішшю. Але, можливо, вони допоможуть людству осягнути таємницю походження життя на Землі або розширити ареал існування людства в Космосі[3].

Також існують і побічні результати і стимуляція промисловості. Під побічними результатами маються на увазі механізми і методики, спочатку створені для проведення фундаментальних досліджень, але які при цьому мають ще й інші застосування.  
Розмірковуючи про вартість фундаментальної науки, необхідно приймати до уваги цінність побічних продуктів. Насправді, більшість економістів все більше і більше визнають важливу роль побічних результатів, особливо у формі інструментів, сконструйованих для фундаментальних досліджень. Більшість обладнання сучасного електронного заводу розроблено в університетських лабораторіях, і є багато прикладів оснащення інструментами, що проходять у всіх або окремих частинах системи, від фізики до хімії, до біології, в клінічну медицину.  
Враховуючи, що вчені, які займаються фундаментальною наукою, прагнуть стати першим, і в підсумку опублікувати і оприлюднити свої роботи, в той час як вчені-практики, що працюють в промисловості, мріють про захист, укритті та про отримання патенту, може бути парадоксально, що фундаментальна наука приносить більше побічних результатів, ніж прикладне дослідження. Навіть така абстрактна і езотерична сфера, як загальна теорія відносності (ейнштейнівська теорія тяжіння) породила побічний результат. Це навігаційне диво, відоме як глобальна навігаційна супутникова система, яка може негайно і автоматично вказати Вам Ваше місце розташування і висоту з точністю до кількох метрів. Понад 160 виробників розвивають розподілені по всьому світу системи, засновані на глобальній системі позиціювання, для нового багатомільярдного доларового ринку. Робота цих систем заснована на порівнянні сигналів часу, отриманих від різних штучних супутників. На супутниках використовують особливі атомний годинник, спочатку створені не заради будь-якого застосування, а щоб проводити дослідження в загальній відносності, і зокрема, для перевірки затвердження Ейнштейна про те, що годинник працює по-різному в різних гравітаційних полях[2].

У процесі створення такої експериментальної апаратури як надприскорювачі, нові потужні імпульси розвитку отримує і технологія. Створюються нові прилади, нові матеріали, допоміжні пристрої й устаткування. Одна з проблем, які покликаний вирішити новий гігантський прискорювач БАК (Великий адронний коллайдер) складається в пошуках хіггсовскіх бозонів - часток, які відповідальні за появу мас у всіх елементарних частинок. Вирішується чисто теоретична задача. Але для того, щоб побудувати це необхідна для її вирішення експериментальне обладнання, треба було створення нової обчислювальної техніки, нових масивних сховищ даних, нових потужних електронних пристроїв, нових приладів та обладнання. Більш того, багато хто навіть не знають про те, що при дослідницьких центрах, де працюють такі прискорювачі (наприклад, ФЕРМІЛАБ'е, США), лікують онкологічні захворювання за допомогою нейтронних пучків, отриманих на цих же прискорювачах. Лікують успішно, продовжуючи життя людей. У США існують чотири таких центра[3],.

На підприємстві

В цілому, інноваційний процес можна визначити як процес перетворення наукового знання в інновацію. Інноваційний процес включає наступні стадії: «наука - техніка (технологія) - виробництво - споживання». На виробництві інноваційний процес є постійний потік перетворення наукових досліджень і розробок у нові або поліпшені продукти, матеріали, нові технології, нові форми організації і управління та доведення їх до використання у виробництві з метою отримання певного ефекту.

Розглянемо основні етапи здійснення традиційного інноваційного процесу, характерного для реактивних стратегій розвитку, орієнтованих на пристосування (адаптацію) до зміни факторів зовнішнього середовища. Початок інноваційного процесу, як правило, пов'язують з проведенням наукових досліджень фундаментального і пошукового характеру, що мають теоретичну орієнтацію. Результатом подібних досліджень може служити відкриття приватних і загальних законів або закономірностей природи, а також нових матеріальних об'єктів або речовин у природі і т.п[5].

Роль науки на даному етапі інноваційного процесу полягає в генеруванні ідей. Результатами етапу фундаментальних пошукових наукових досліджень виступають: нові знання, теорії, концепції, якісно оновлюють інформаційну базу науки; науково-технічні ідеї про шляхи матеріалізації теоретичних знань, виявлення нових властивостей матеріалів і хімічних сполук. Коефіцієнт корисної дії у фундаментальних пошукових наукових досліджень порівняно невисокий. Лише близько 10% ідей приймаються до подальшої розробки. Але саме вони і дають поштовх науково технічного прогресу. Ціна помилки на етапі фундаментальних пошукових наукових досліджень невелика, а, отже, науковий ризик виправданий з економічної точки зору[2].

Чим фундаментальні наука, тим далі вперед вона дивиться, при цьому не ставлячи собі за мету створення конкретного, тим більше комерційного продукту. Її результати не завжди можна передбачити наперед, але витоки основних революційних змін у виробництві - саме в цих пошуках[2].

Фундаментальні дослідження важливі для розвитку самої науки. Прикладні розробки без підтримки фундаментальних робіт можуть звестися дораціоналізаторства[2]. 
Не складно показати, що вкладення у фундаментальну науку часто призводять до відкриттів величезною економічною і практичній важливості, дуже корисні і легко себе окуповують. Казимир, знаменитий фізик-теоретик і колишній керівник науково-дослідних робіт «Філіпс», дав чудовий список прикладів:  
«Я чув твердження про те, що роль академічного дослідження в інновації незначна. Це, напевно, найбільш кричущий зразок абсурду, на який доля змусила мене наткнутися. Звичайно, хтось може бездіяльно розмірковувати про те, що транзистори могли бути відкриті людьми, які не навчалися і не внесли свій внесок у квантову механіку або квантову теорію твердого тіла. Так сталося, що винахідники транзисторів були фахівцями і внесли свій внесок у квантову теорію твердого тіла. Хтось може запитати, чи могли бути основні ланцюги комп'ютерів розроблені людьми, що бажали сконструювати комп'ютер. Як це буває, вони була відкриті в тридцятих роках фізиками, які займалися дослідженнями ядерних частинок. Хтось може запитати, чи могла бути відкрита ядерна енергія через бажання людей мати нові джерела енергії, або необхідність мати нову енергію призвела до відкриття атомного ядра. Можливо, тільки це сталося не у такий спосіб. Хтось може поцікавитися, існувала б електронна індустрія без попереднього їй відкриття електронів такими людьми, як Томсон і Лоренц. І знову сталося по-іншому.  
Хтось може запитати навіть, чи можливо, щоб котушка запалювання в моторах автомобілів була створена підприємствами, які відбувають виробляти автотранспорт і випадково виявили закони індукції. Але закони індукції були виявлені Фарадеєм багато десятиліть до цього.  
Або навіть у прагненні забезпечити кращу зв'язок, хтось міг винайти електромагнітні хвилі. Вони були відкриті не в такий спосіб. Вони були виявлені Герцем, який надавав особливого значення красі фізики і засновував свою роботу на теоретичних поглядах Максвелла. Я думаю, що майже не існує прикладів нових ідей двадцятого століття, які б не були пов'язані, таким чином, з фундаментальною теоретичною думкою ».  
Приклади Казимира мають цілу низку спільних особливостей:

• Застосування нових знань приносило великі вигоди.
• У момент відкриттів, що лежать у їх основі, застосування цих відкриттів були абсолютно непередбачувані.
• Між фундаментальними відкриттями і їх застосуванням проходило багато часу.
• Першовідкривачі, як правило, не стали багатими.