Государственная поддержка развития фотоники в России

В данный момент санкционное давление на Россию со стороны ряда недружественных стран достигло небывалых масштабов, импорт техники, оборудования и технологий в страну практически полностью прекращен. В этих условиях необходимо в кратчайший период определить «новый экономический путь» развития, целью которого является наращивание научно-технологического суверенитета государства.

Научно-технологический суверенитет предполагает не полное импортозамещение, не технологическую и научную автаркию, которые могут привести лишь к еще большей отсталости, а обеспечение лидерства страны в ряде ключевых областей знаний. Необходимо быстро «впитывать», копировать, улучшать и использовать уже имеющиеся передовые мировые наработки, а также обеспечивать конкурентоспособность и востребованность российских технологий современного технологического уклада. Учитывая это, фотонные технологии могут стать новым «сердцем» российской экономики.

Уже сегодня фотонные технологии, основанные на генерации света, являются ключевой движущей силой для магистральных тенденций развития общества, стимулируя цифровизацию. Они относятся к «строительному материалу для цифровой революции» [1], образуют фундамент для обеспечения научно-технологического суверенитета, перехода России к шестому технологическому укладу и Индустрии 4.0. В этих условиях стратегической задачей государства становится создание условий для развития фотоники, достижения необходимых рабочих характеристик

EDN TXDOVV

И.В. Макарова, М.А. Антипов используемых световых технологий, их устойчивости и кибербезопасности, удовлетворения при этом требований к стоимости, энергетической эффективности.

Термин «фотон» ввел в научный оборот в 1926 году американский физикохимик Г. Льюис (Gilbert Lewis). Изобретение лазера в 1960-х годах дало толчок к использованию фотонных технологий, а развитие волоконной оптики в 1980-х годах – к распространению термина «фотон». При этом возрастающая роль фотонных технологий практически не нашла отражения ни в концепции технологических укладов, ни в теории промышленных революций, которые дифференцируют различные технологии и отрасли по степени их влияния на социально-экономические процессы, происходящие в обществе, прежде всего на технологический прогресс.

Основоположником концепции технологических укладов можно считать российского экономиста Н.Д. Кондратьева [2], поскольку все последующие работы в этом направлении строились на базе его теории о периодических волнах (волны Кондратьева). В дальнейшем вопросы разрабатывались и дополнялись Й. Шумпетером [3], который заметил, что инновации имеют дискретность во времени. Дискретность инноваций в своих рецензиях также отмечал С. Кузнец [4]. В 1975 году новым этапом развития данной теории стала работа Г. Менша [5], который интерпретировал волны Н.Д. Кондратьева, как жизненный цикл технического способа производства, описываемый логистической кривой. В 1980 годах англичанин К. Фримэн [6], приверженец идеи о диффузии инноваций, сформулировал термин «технико-экономические парадигмы», которые развила его последовательница К. Перес. Все эти исследования легли в основу исследуемых Д.С. Львовым и С.Ю. Глазьевым «технологических укладов» [7; 8]. Разработками в данной области также занимались В.М. Авербух, В. Василенко, Л.К. Гуриева, Б.А. Ерзнкян, Е. Каблов,

Л.А. Клименко, Л.И. Лопатников, Г.Г. Малинец-кий, С.М. Меньшиков и др., которые относили фотонику (в рамках перечислений) к шестому технологическом укладу. Научные исследования о влиянии непосредственно фотоники на переход к современному технологическому укладу довольно редкие [9; 10; 11].

Индустрия 4.0 изучается в рамках теории промышленных революций, которая появилась в XVIII веке в Англии. Значительный вклад в описание первой промышленной революции, базиса всей концепции, внес Ф. Энгельс (Friedrich Engels) в работе «Положение рабочего класса в Англии». Также данную теорию описывали Т. Твисс (Thomas Twiss), П. Колкхун (Patrick Colquhoun), Д.С. Милль (John Mill). Первым целостную концепцию промышленной революции создал в 1884 году А. Тойнби [12]. Последующие этапы революции описывали такие ученые, как Л. Бирдцелл (Luther Birdzell), Э. Бонд (Edward Bond), Дж. Мокир (Joel Mokyr), Н. Розенберг (Nathan Rosenberg). Популяризатором концепции Индустрии 4.0. признано считать К. Шваба (Klaus Schwab), основателя и президента всемирного экономического форума в Давосе. Изучением данной темы также занимались Н. Линдер, С. Мануков, В. Минчичова, А. Трачук, И. Шестакова, крупные консалтинговые и аудиторские компании (KPMG; PricewaterhouseCoopers; Deloitte) и др. При этом исследователи не уделяют достаточного внимания фотонике, как ведущей высокоэффективной отрасли, которая может способствовать прогрессу в будущем цифровом обществе. Некоторым исключением являются книга Э. Стернберга [13] и ряд статей ученых [14], в которых авторы наделяют фотонику революционным экономическим потенциалом. Большинство же специалистов обсуждают перспективы развития отдельных элементов фотоники: лазеров3 [15; 16], биофотоники4 [17], кремниевой5 [18; 19; 20] и квантовой фотоники [21; 22], волоконно-оптической связи6, квантовой оптики [23; 24; 25] и др.

• ⁶ STL TECH. 2023. Recent developments in optical networking technology (February 27).       URL:

(accessed: 14.02.2023).

ByTheExpressWirePublished. 2022. Global Fiber Optic Communications Systems Market 2023. Rising Demand, Industrial Segments, Emerging Technologies and Industry Growth Challenges and Size Forecast to 2029. URL: (accessed: 14.02.2023).

Technology. 2020. What You Need to Know About the Future of Fiber Connectivity (June   11 ).   URL:

(accessed: 14.02.2023).

Таким образом, роль фотоники в обеспечении перехода общества к шестому технологическому укладу и Индустрии 4.0 практически не изучена, а процесс развития данной отрасли относится к длительному, многоплановому и высоко рисковому. Учитывая сверхсовременную роль фотоники, развитые страны в рамках реализуемой научно-технической и промышленной политики применяют различные инструменты координации государственной поддержки отрасли. В научной и публицистической литературе представлены отдельные зарубежные и отечественные исследования по данной проблеме. Так, несмотря на то, что отрасль не вошла в число национальных технологических приоритетов в странах Азии (Китая, Япония, Южная Корея), ЕС и США, она была признана ими в качестве обеспечивающей развитие стратегических областей [26]. В США для поддержки фотоники используются, преимущественно, альянсы научных обществ и промышленных компаний, в Евросоюзе введены специальные инструменты государственного партнерства, в государствах Азии – бизнес инициативы. Для выстраивания производственных цепочек и лоббирования государственной поддержки используют различные формы самоорганизации бизнеса – отраслевые ассоциации, технологические платформы, кластеры и т.п. Среди механизмов и инструментов государственной поддержки фотоники применяются: программные (часто целевые) методы (США, ЕС), ГЧП (США и ЕС), развитие инфраструктуры поддержки через создание специализированных кластеров (Китай и Южная Корея) и т.д. Приоритеты и инструменты реализации государственной политики, объем господдержки постоянно изменяются ввиду усиливающейся конкуренции на рынке фотоники.

В России системная государственная политика в области фотоники только формируется [26]. Для того чтобы сделать резкий скачек и выйти на современный уровень развития, необходимо, имея четкую картину результатов собственных достижений и опыта развитых стран, сформировать национальные приоритеты государственной поддержки по этапам жизненного цикла фотонных технологий.

Цель нашего исследования — проанализировать и систематизировать результаты исследований по определению состояния и перспектив развития, реализуемости мер государственной поддержки фотоники в мировом пространстве, на основе которых определить концептуальные направления системной государственной поддержки отрасли в России. Поэтому наше исследование касалось анализа перспектив развития мирового и отечественного рынков фотоники, исследования особенностей промышленной политики в области фотоники в развитых странах, определения ключевых векторов развития и государственной поддержки отрасли в РФ.

Рынок фотонных технологий

Начало XXI в. характеризовалось стремительным развитием отрасли «Фотоника». В 2005 году глобальный рынок фотоники оценивался в 250 млрд долларов США, к 2022 году он увеличился в 8,4 раза [27]. Сфера применения фотонных устройств расширилась со вспышкой Covid-19. Глобальный рынок фотоники в 2021 году оценивался уже в 1,3 трлн. долларов США, к 2025 году прогнозируется рост до 3,2 трлн. долларов США ⁷ . К наиболее распространенным типам относятся лазеры (30% рынка фотоники) для аэрокосмической и военной сфер, а также дисплеи (20%) ⁸ .

Двумя крупнейшими рынками фотоники (80% мирового рынка), являются Азиатско-Тихоокеанский регион и Северная Америка. Лидирующие позиции на данном рынке занимают и, прогнозируется, что будут занимать страны Азиатско-Тихоокеанского региона, такие как Китай и Индия.

По объемам продаж фотоники доля России в общемировом рынке – менее 1% ⁹ . Но даже при таких низких показателях отечественный рынок фотонных технологий за период 2012 – конец 2021 годов вырос с 1 млрд руб. до приблизительно 110 млрд руб.

На российском рынке фотоники доминируют иностранные компании при наличии собственных конкурентноспособных организаций. Так, по данным национальной Лазерной ассоциации, доля отечественных производителей в суммарном денежном объеме российского рынка составляется всего 40%. По приблизительным оценкам на данный момент времени в РФ косвенно или напрямую фотонными технологиями занимается 850 компаний, из которых большая часть – это образовательные учреждения, научно-исследовательские институты и малые предприятия. В top-players-and-regions-2023-05-18           (accessed:

14.08.2023).

• ⁹ Future Photonics Hub. 2020. Future horizons for photonics research 2030 and beyond . URL: https://photon-icsuk.og/wp-content/uploads/2020/09/Future-Horizons-for-Photonics-Research_PLG_2020_b.pdf     (accessed:

14.03.2023).

сфере фотоники занято приблизительно 56 тыс. чел., номенклатура продукции включает почти 1,7 тыс. моделей различного оборудования, аппаратуры, инструментов.

Фотоника выступает драйвером развития целого спектра секторов экономики, причём её влияние распространяется на самые быстрорастущие и высокотехнологичные сферы. Такие технологии широко используются в мировой промышленности: производстве и применении лазерного оборудования; биологических, физических, химических и других исследованиях; оптических вычислениях; экологическом мониторинге; медицинской диагностике и терапии; термоядерной энергетике; производстве военной техники, оптических гироскопов и т.д.10. К перспективным исследованиям в новых секторах экономики можно отнести биоразлагаемую фотонику, нейроморф-ную фотонику, агрофотонику, био- и нанофотонику и т.д. Эти разработки направлены на изменение привычного для нас мира [28].

По оценкам экспертов, от разных сегментов фотоники зависит примерно четверть экономики развитых стран, поэтому в Евросоюзе она признана одной из шести ключевых обеспечивающих технологий, а в США – технологией первостепенной важности. В России также имеется много перспективных наработок в области фотоники, что является основанием для включения данной отрасли в число приоритетных для развития науки, технологий и техники страны.

Российский рынок фотонных технологий по оценкам Лазерной ассоциации, является крайне ограниченным (по сравнению с мировым) и сильно смещенным в сторону обеспечения потребностей оборонно-промышленного комплекса и безопасности страны. Производители указывают на следующие основные ограничения его развития:

• -    дефицит доступных финансовых ресурсов для разработки новой высокотехнологичной продукции;

• -    особые потребности со стороны внутреннего рынка. Платежеспособным спросом обладают крупные госкомпании, которые ориентированы в первую очередь на покупку комплексных технологических решений. Частный малый бизнес не обладает такими возможностями ввиду отсутствия необходимых компетенций и достаточной научной школы.

Таим образом, мировой рынок фотоники относится к высоко конкурентному, перспективному и динамично развивающемуся, который способен оказать определяющее влияние на прогрессивное развитие общества. При этом отечественный рынок специфичен и крайне закрыт для нового бизнеса, что негативно влияет на переход России к шестому технологическому укладу и Индустрии 4.0.

«Фотоные» возможности перехода

России к шестому технологическому укладу и индустрии 4.0

Фотоника, согласно популярной концепции технико-экономических парадигм, подобно нано- и биотехнологиям, информатике, робототехнике, генной инженерии, квантовым изобретениям, микроэлектронике и механике является основой шестого технологического уклада. Концепция Индустрии 4.011 также касается цифровой трансформации мира с использованием фотонных технологий.

При этом главная проблема РФ состоит в том, что страна еще в большей части находится в четвертом технологическом укладе и почти не имеет наработок в пятом. Таким образом, думая уже сегодня о стратегии реализации шестого уклада, необходимо срочно решать вопросы, как в сжатые сроки и при максимальной эффективности можно освоить технологии пятого уклада (микроэлектроника, телекоммуникации, генная инженерия и т.д.). Скорее всего, что без основных компетенций и наработок в пятом укладе, РФ будет сложно самостоятельно сделать «рывок в новый мир».

Изначально, ввиду исторических особенностей развития, в России интерес к внедрению технологий автоматизации для управления производительностью возник, преимущественно, у крупных производственных организаций, в то время как для малого и среднего бизнеса такая тенденция не была характерна. Однако пандемия Covid-19 активизировала процесс цифровизации бизнес-процессов в компаниях любой величины [29]. В периоды карантина производительность малого и среднего бизнеса значительно снизилась, поскольку они были вынуждены управлять своим производством в условиях новой реальности [30]. Некоторым организациям пришлось сократить штат и даже закрыться. Санация и реанимация бизнеса стала возможна путем внедрения

(Индустрия 4.0) — это современный подход к производству, который базируется на тотальной автоматизации и цифровизации, а также на увеличение доли использования искусственного интеллекта.

цифровых технологий с целью: повышения производительности труда; сохранения конкурентоспособности; создания единой информационной среды (цифровой экосистемы компании) для обмена знаниями и совместной работы; сокращения издержек и оптимальный расход ресурсов; улучшения качества и скорости обслуживания. Наряду с перечисленными плюсами при внедрении цифровых технологий возникли и некоторые препятствия, такие как высокие стоимость внедрения и затраты на техническое обслуживание, оплату труда и обучение персонала. Это предопределило необходимость решения связанных с цифровизацией проблем:

• -    обеспечение кибербезопасности. Использование технологий на основе Интернета вещей и облачных технологий создают риски в сфере информационной безопасности и киберинцидентов. Атаки на серверы и базы данных компаний могут привести к таким проблемам, как потеря данных и манипулирование ими;

• -    сложность и дороговизна технического обслуживания;

• -    необходимость привлечения высококвалифицированных специалистов и их непрерывного обучения.

Однако вопрос о целесообразности вложений в цифровые технологии перед российскими организациями сегодня уже не стоит, так как объемы используемых ими данных растут в геометрической прогрессии, а рынок становится все более конкурентным. У бизнеса не остается выбора, если он хочет оставаться на рынке и быть успешным. Связать цифровые технологии в единую экосистему способна фотоника.

Фотонные технологии как ключевой элемент цифровизации РФ

Цифровизация предполагает развитие технологий искусственного интеллекта, IoT (интернета вещей), технологий безопасности и т.д. Неудивительно, что прогресс в данных отраслях способна обеспечить фотоника. Рассмотрим некоторые примеры.

Искусственный интеллект. В России запущен проект «Умный город», который направлен на создание комфортной и безопасной городской среды. Для реализации проекта недостаточно только разработать программы и поставить компьютеры, нужно связать их с физическим миром с помощью датчиков и линий коммуникаций. Многие датчики, которые будут применяться в «умных» городах, уже созданы на базе фотонных технологий (например, камеры и лидары).

Кроме того, с ростом распространения и возможностей сенсорной и измерительной техно- логий, для транспортировки данных в вычислительный блок потребуются каналы связи с более мощными пропускными способностями, чем у используемых сегодня. Например, при массовом применении автомобилей с автопилотом, нужна связь в реальном времени и задержка в доступе к данным даже на секунду создает физическую опасность для человека. Это означает, что для беспроводных линий связи необходимо использовать оптические решения для соединения в пустом пространстве, так как радиочастотная технология не способна удовлетворить требования к ширине полосы пропускания.

Наконец, изменится само вычисление. Компания IBM предполагает, что вычислительная техника будет основана не на текущих системах, а на новых блоках обработки информации более сложного типа. Уже сегодня в основе преобразований компьютерных технологий лежит фотоника: традиционные полупроводниковые схемы уступают место вычислительной оптике, где фотоны заменяют электроны в управлении цифровыми машинами. Светопропускающие схемы будут способствовать значительному прогрессу в скорости вычислений, повышая качество цифровых услуг.

Интернет вещей (IoT). В настоящее время для развития данной сферы уже используется фотоны в составе волоконной базовой сети. На рынке существуют датчики на фотонной основе, такие как камеры, ИК-датчики, гиперспектральные устройства, развитие которых будет совершенствовать устройства IoT. Учитывая, что в будущем возрастут требования к емкости данных, скорости и безопасности их передачи, можно с уверенностью сказать, что IoT будет невозможно без фотонных технологий.

Необходимость систематизировать данные по важности и передавать их между множеством различных устройств приведут к изменению требований к самим фотонным технологиям. Ожидаемая потребность в большом количестве датчиков будет стимулировать процессы энергосбережения и удешевление технологий, что, в свою очередь, станет толчком для разработки новых систем.

IoT в России уделяется особое внимание, они закреплены в национальном перечне приоритетных технологий. Поэтому для их распространения необходимо создать скоординированную рабочую программу, реализация которой будет поддерживаться государством. Ожидание, что промышленность сама будет финансировать эту работу, без государственной поддержки, отодвинет IoT революцию в России на долгие годы и негативно повлияет на экономический рост в стране при сохранении тренда на падение спроса на российские энергоресурсы.

Кибербезопасность. При быстром распространении интеллектуальных устройств и IoT, усилятся атаки на хранилища закрытых данных и объекты критической инфраструктуры. Поэтому безопасность станет главным условием для перехода России на цифровые технологии.

В последнее время в стране началась невероятная по своим масштабам утечка кадров, занятых в сфере кибербезопасности. Почти треть компаний, связанных с этой областью, намерены в ближайшем будущем вывести свой бизнес за пределы России. Именно поэтому необходимо создавать собственные продукты, построенные на фотонных технологиях, которые уже на этапе своей разработки ставят целью повышение кибербезопасности.

Одним из таких продуктов является Li-Fi, который имеет множество преимуществ по сравнению с Wi-Fi. Li-Fi технологии – это тоже самое, что и привычный нам Wi-Fi, но обмен информаций происходит с помощью света. Благодаря направленности света можно создавать защищенные каналы связи, информацию с которых нельзя будет перехватить. Данным проектом уже занимается ПАО «Пермская научно-производственная приборостроительная компания».

Другим вопросом кибербезопасности является квантово-защищенная связь. Она почти полностью состоит из фотонных технологий. В настоящий момент вся связь защищена шифровальными кодами, которые основываются на математических алгоритмах. Однако с появлением квантовых компьютеров вычислительная мощность станет настолько высокой, что любой алгоритм за короткое время будет подобран и взломан. Специалисты по кибербезопасности называют такое время «пост-квантовым». В предвидении этой угрозы необходимо разрабатывать решения для квантово-безопасной связи на базе фотоники. Данные решения должны основываться на генерации и детектировании однофотонных пар, которые перепутаны между собой. Поскольку создание устройств, которые смогут эффективно производить одиночные фотоны, а также вывод на рынок квантово-защищенной связи являются очень сложными задачами, необходимо дальнейшее развитие фотоники в РФ и поддержка данного направления со стороны государства.

Квантовые технологии. Для развития квантовых технологий и выведения их на рынок потребуется параллельное развитие фотоники. Фотоны чаще всего используются квантовыми устройствами для измерения, а также напрямую – в квантовых коммуникациях. Для освоения данного направления потребуется разработка однофотонных детекторов, усилителей квантовой связи и т.д. Поэтому координация со стороны государства инвестиций в исследование и разработку квантовых и световых технологий позволит достичь успехов в области фотоники, а также повлиять на здравоохранение, биомедицину и развитие ВПК.

В целом, все выше сказанное говорит о том, что для перехода России к шестому технологическому укладу и Индустрии 4.0 потребует системной ресурсообеспеченной национальной политики в области государственной поддержки фотоники.

Опыт государственной поддержки фотоники

Для формирования национальной политики в области государственной поддержки фотоники важно изучить и систематизировать опыт развитых стран, таких как США, страны ЕС и Азии.

В США впервые интерес к фотонике, как к «науке будущего» был проявлен со стороны профессионального сообщества ученых и представителей бизнеса. Еще в 1916 году они создали «Оптическое общество Америки» (в 2008 году оно было переименовано в Оптическое общество (OSA), в 2021 году – в Optica). Сегодня оно является географически нейтральной профессиональной ассоциацией, занимающейся продвижением оптики и фотоники по всему миру, и объединяет около 500 тыс. клиентов из более 180 стран, включая почти 300 компаний¹².

Государственная поддержка со стороны правительства США исследований в области фотоники в форме прямого финансирования стала осуществляться гораздо позже в рамках оборонных программ (1950-1980 годы). Помимо программы ведомства ARPA (Defense Advanced Research Projects Agency — Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США), такие исследования стали финансроваться еще и через Национальный научный фонд США (NSF) и Национальный институт стандартов и технологий (NIST).

Для роста индустрии гражданской оптоэлектроники, в т.ч. путем представительства в правительстве (лоббирования выделения средств на исследования в области фотоники), в 1991 году в Вашингтоне была учреждена некоммерческая Ассоциация развития оптоэлектронной промышленности (OIDA)13 Однако она не повлияла на рост значимости фотоники на национальном

• ¹³ Данные сайта https://www.photonics.com/

  уровне. Более того, после кризиса 2000-2001 годов произошло резкое сокращение масштабов применения технологий фотоники в США в связи с выводом производств в Китай, Тайвань и другие азиатские страны.

Интерес правительства США к проблеме государственной поддержки фотоники для гражданских производств появился только после начала мирового экономического кризиса 20082009 годов. В ее развитие стали вкладывать значительные средства (около 12% в структуре затрат на фотонику в мире), как со стороны государства (в 2010 году – 1,5 млрд долл. США только через DARPA и Национальный институт здоровья), так и бизнеса. В 2012 году в результате альянса промышленности, научных кругов и правительства для повышения осведомленности об оптике, фотонике и квантовой науки и технологии была создана версия «Национальной инициативы в области фотоники» (National Photonics Initiative — NPI)14. В альянс вошли пять организаций – Optica (ранее OSA); SPIE; Общество фотоники IEEE (IPS); Лазерный институт Америки (LIA) и Отдел лазерной науки Американского физического общества (APS).

В ответ на данную «частную» инициативу Правительством США был создан Комитет быстрого реагирования по оптике и фотонике (FastTrack Action Committee on Optics and Photonics — FTAC-OP), куда вошли уже представители различных государственных ведомств. При этом фотоника не стала национальным приоритетом, а утвердилась в качестве «поддерживающей» такие направления, как «Brain» («Мозг»), «Big Data», геном материалов и т.д.15

Таким образом, несмотря на возрастающую роль фотоники в обеспечении прогресса в обществе в США продвижением исследований в данной отрасли растущую роль стали играть альянсы научных сообществ с промышленными компаниями. Прямая государственная поддержка отрасли осуществляется в рамках программ отдельных ведомств (оборонного, здравоохранения, цифровизации и т.д.), с использованием традиционных инструментов — государственных контрактов, грантов. Примером прямого государственного финансирования инфраструктуры развития может являться лишь созданный под эгидой Министерства обороны в 2015 году специализированный Институт интегральной фотоники для инноваций в области производственных технологий (Integrated Photonics Institute for Manufacturing Innovation — IP-IMI), основными направлениями работы которого являлись: доведение лабораторных исследований до промышленных образцов и запуск их в производство; подготовка технических кадров.

В ЕС фотоника также не является национальным приоритетом, относится к шести ключевым «обеспечивающим» технологиям сегодняшнего дня («key enabling technologies» — KET, 2006 год) [26]. В отличие от США развитие отрасли в европейских странах активно поддерживается государством, однако четко прослеживается тренд от прямого финансирования отрасли (1990е – начало 2000-х годов) к кооперации с бизнесом (на основе ГЧП). В г. Париж расположен старейший и крупнейший в Европе Оптический институт (1921 год), на базе которого была создана первая некоммерческая ассоциация по популяризации оптики и фотоники – Европейское оптическое общество (EOS, 1991 год). К прочим основным формам государственной политики в сфере фотоники можно отнести: консорциумы (Европейский промышленный консорциум в области фотоники (European Photonics Industry Consortium), 2003 год) и кластеры (более 30 крупных кластеров), национальные технологические платформы (European Technology Platform «Photonics21», 2005 год), государственные ведомства. Фотоника в Евросоюзе финансируется в виде Европейских рамочных программ, таких как крупнейшая в истории «Горизонт-2020» («HORIZON-2020» и дорожных карт к ним)

В Японии фотоника не рассматриваются как самостоятельная отрасль, и потому отсутствует ее стратегическое позиционирование¹⁶. Государственная политика в области фотоники ориентирована на косвенные меры поддержки отрасли (налоговые льготы, льготные кредиты и т.д.). Объем государственных инвестиций в отрасль небольшой, поддержка касается только реализации долгосрочных поисковых исследовательских проектов («long-range» or «blue sky» projects).

Основным инвестором в отрасль является бизнес-сектор, а представительскую и координирующую роль, в т.ч. в рамках разработки Технологической дорожной карты в области оптоэлектроники до 2030-х гг. («Optoelectronics Technology Roadmap towards the 2030s.»), выполняет Ассоциация промышленного и технологического развития оптоэлектроники (Optoelectronics Industry and Technology Development Association — OITDA, 1980 год).

• ¹⁶MEXT. 2007. Interim Report for the Promotion of Photon Science and Technology . http://www.photonfron-tier.net/files/ Interim%20report-MEXT-JPN.pdf.

В Китае основные направления политика государства в области поддержки фотоники схожи с политикой Южной Кореи: развитие науки (фотоникой занимается ряд институтов Китайской академии наук, 27 ключевых государственных лабораторий (State Key Laboratory)), создание кластеров (Оптическая долина Китая (Wuhan Optical Valley of China)). В 2000-х гг. Оптическая долина была признана Национальной промышленной базой оптоэлектроники (National Optoelectronics Industrial Base), в 2009 г. — модельной зоной отечественных инноваций (selfinnovation model zone).

В Индии государственная политика в области развития фотоники осуществляется в рамках поддержки электроники и квантовых технологий. В 2021 года кабинет министров одобрил Программу по развитию экосистемы производства полупроводников и дисплеев (более 10 млрд долларов США в течение шести лет) в рамках государственной концепции Atmanirbhar Bharat («Самодостаточная Индия»). В программе предусмотрено развитие Факультет электротехники и электроники университета Махиндры как глобального центра проектирования и производства микроэлектроники. В качестве мер государственной поддержки фотоники и сопутствующих отраслей предусмотрена программа экономических стимулов для привлечения в страну ведущих мировых игроков и для локализации производства (государственное софинансирование до 50% расходов на строительство фабрик по производству полупроводниковых пластин и дисплеев, фотоники, сенсоров (включая MEMS), упаковке микросхем (ATMP/OSAT), научно-исследовательской деятельности). В 2023 году Правительство Индии одобрило масштабную программу развития квантовых технологий (National Quantum Mission), на которую до 2031 года потратят 730 млн долларов США.

Ведущим отраслевым органом и партером правительственных органов Индии, в области развития полупроводниковой и ESDM-индустрии является Отраслевая ассоциация India Electronics and Semiconductor Association (IESA). Она объединяет более 230 национальных и совместных многонациональных предприятий, помогает установить взаимовыгодное сотрудничество между наукой и бизнесом, вносит предложения в правительство страны по разработке политики государства и стимулов для привлечения инвестиций в отрасль.

Таким образом, опыт зарубежных стран показывает, что ни в одной из них нет единой государственной политики в области фотоники (табл. 1).

В США и Японии фотоника развивается, преимущественно, силами промышленности; в странах ЕС, Южной Корее и Китае – при всесторонней поддержке государства, с использованием кластерного подхода. Для всех стран характерна самоорганизация науки и бизнеса в виде отраслевых ассоциаций, консорциумов для продвижения исследований. На международном уровне для обеспечения прогресса и распространения знаний (проведение научных мероприятий, присуждение премий, выпуск аналитических и прочих материалов) по оптике и фотонике еще в 1947 году была создана Международная комиссия по оптике (ICO).

Усиление конкуренции на мировых рынках фотоники заставляет страны – участники рынка постоянно менять приоритеты и инструменты государственной поддержки отрасли. Общемировой тенденцией является переход от всесторонней государственной поддержки фотоники к кооперации государство-бинес-наука, с преобладающей инициативой бизнеса.

В условиях прогрессивных технико-технологических изменений Россия поддерживает мировой тренд на содействие со стороны государства стремительному развитию фотоники и разработке новых световых технологий (агрофотоника, квантовые технологии и др.). Инициатива по развитию фотонных технологий, как и во многих странах, принадлежит бизнесу. Впервые серьезно о фотонных технологиях заговорили в 2010 году, а в 2013 году уже была создана первая дорожная карта по развитию оптоэлектроники (фотоники). На заседании Совета при Президенте РФ по модернизации экономики и инновационному развитию 9 июня 2014 года тема фотоники стала ключевой. В 2015 году была утверждена обновленная стратегическая программа технологической платформы «Фотоника» на 2015-2025 годы. В 2016 году была утверждена межведомственная (Минобрнауки России, Минпромторг России, Госкорпорация «Роскосмос», Сколковский институт науки и технологий, Российский квантовый центр, технологическая платформа «Инновационные лазерные, оптические и оптоэлектронные технологии – фотоника» и пр.) программы исследований и разработок в области фотоники на 2017-2020 годы. С 4 декабря 2019 года фотоника вошла в перечень сквозных технологий (НТИ)17. В 2021 году была запущена государственная поддержка Центра компетенций НТИ по сквозной технологии «Фотоника» ( 650 млн руб. на срок до 2024 года вклю- чительно), созданного на базе Пермского государственного национального исследовательского университета. В 2023 году Россия и Республика Беларусь запустили проект совместного развития фотонных технологий в рамках программы «Ком-понент-Ф» – в течение 8 лет предполагается создать не менее 500 тыс. единиц различных компонентов и изделий фотонной продукции.

Таблица 1 – Основные параметры политики отдельных стран в сфере государственной поддержки фотоники

Параметры	США	Страны ЕС	Япония	Китай	Индия
Место в национальной политике	Поддерживающая отрасль	«Обеспечивающие» технологии сегодняшнего дня	Не рассматривается как самостоятельная отрасль	Не вошла в число национальных технологических приоритетов	Не  вошла  в число  нацио нальных технологических приоритетов
Инициаторы развития отрасли	Профессиональные    сообщества ученых и представителей бизнеса		Профессиональные  биз- нес-сообще-ства	Представители бизнеса	Государство, профессиональное   биз- нес-сообще-ство
Формы государственной поддержки	прямое   госу дарственное финансирование через программы Агентства  по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам, Национальный научный фонд, Национальный институт стандартов и технологий	1)    участие в создании и функционировании инфраструктуры/ институтов развития (консорциумы, национальные технологи ческие платформы, государственные ведомства); 2)    прямое государственное финансирование в виде Европейских рамочных программ	1)    косвенные меры поддержки (налоговые льготы, льготные кредиты и т.д.); 2)    прямое государственное финансирование долгосрочных поисковых исследовательских проектов	1)    развитие академической науки; 2)  создание кластеров; 3)    прямое государственное финансирование в рамках отдельных проектов в 5-лет них планах развития науки и технологий	1)    программы экономических стимулов для привлечения в страну ведущих мировых игроков; 2)    развитие вузовской науки

Среди организаций, имеющих отношение к исследованиям, разработке технологий или производству продукции фотоники в России можно отнести: Лазерную ассоциацию, тематические технологические платформы (ТП «Фотоника», ТП «Светодиоды»). Среди источников государственного финансирования фотоники выделяют отдельные проекты в рамках различных государственных программ (ФЦП «Исследования и разработки» на 2007–2013 гг.» и на 2014–2020 гг.; Постановление №218), различные институты развития и фонды («Сколково», «Роснано», Фонд развития промышленности).

Несмотря на такое внимание к данной теме, основными проблемами развития фотоники в России остаются:

• -    недостаточность официальной статистики по РФ о состоянии дел в данной области. Сбором и анализом статистики о развитии фотоники в РФ занимается Лазерная ассоциация, работе которой противодействуют ограничения получения аналитической информации из государственных ведомств. Это приводит к значительным погрешностям в оценках и отсутствию целостной картины развития отрасли;

• -    нескоординированность действий со стороны государства. Происходит разрозненность

рынков. В данный список входит нейротехнологии, искусственный интеллект, квантовые технологии, интернет вещей, новые и портативные источники энергии, большие данные и др.

финансируемых бюджетом проектов по гражданской фотонике, наблюдается полное отсутствие программно-целевого подхода. Государством решаются сиюминутные частные задачи, а системные проблемы (создание элементной базы фотоники, подготовка специализированных кадров по фотонике, формирование единой системы сертификации изделий фотоники, определение системы технического регулирования фотонных технологий) остаются в «подвешенном» состоянии. При отсутствии решения системных вопросов стремительно продолжает расти импортоза-висимость. При этом многие малые и узконаправленные средние российские компании демонстрируют высокую экспортную активность, что свидетельствует о жизнеспособности и конкурентоспособности отечественных разработок;

• -    отсутствие практического освоения таких технологий в реальном секторе экономики.

Изучение мирового и отечественного опыта формирования государственной политики в области фотоники, первичный анализ рынков фотоники на фоне усиливающегося санкционного давления позволяет выделить ряд приоритетов в развитии данной отрасли по следующим блокам.

• 1.    Блок «технологии и оборудование». Необходимо: провести импортозамещение в интересах обороноспособности страны, обеспечения ее научно-технологического суверенитета и возможности выполнения социальных обязательств; наладить производство отечественных мощных лазеров, гироскопов, разнообразных систем регистрации и обработки оптических сигналов, диодных источников лазерного излучения и др.

• 2.    Блок «практическое применение фотоники». Для использования ее высокоэффективных технологий необходимо создать единую нормативную базу, организовать систему поддержки со стороны государства процесса модернизации производств за счет освоения ими фотонных технологий, организовать подготовку высококвалифицированных кадров в области фотоники.

• 3.    Блок «развитие внутриотраслевой координации и инфраструктуры». Необходимо разработать и утвердить дорожные карты по ключевым направлениям развития фотоники, организовать систему статистического учета и анализа отрасли.

При этом открытым остается вопрос о мерах и величине поддержки российских производителей со стороны государства, а также единой программе развития фотоники в РФ.

Концептуальные направления государственной поддержки фотоники в России

Поддержка рыночного спроса и технологического прогресса со стороны государства очень важна для того, чтобы Россия извлекла максимум из преобразующего воздействия, оказываемого фотоникой. Для того, чтобы справиться с данной задачей необходимо понимать ключевые тренды, которые являются общими для всех областей фотоники:

• -    разработка фотонных модулей, которые можно использовать, как автоматически конфигурируемые (реализуемые на основе общих стандартов);

• -    проведение междисциплинарных НИОКР;

• -    взаимообогащение прикладных областей фотоники;

• -    удешевление и уменьшение изделий и датчиков, созданных с использованием фотонных технологий.

В ситуации растущей взаимозависимости успехов в различных областях фотоники научному сообществу необходимо расширять координацию между собой, а государству становится модератором и инициатором данных процессов. Только в этом случае можно сократить отставание России от мировых лидеров в области фотоники и начать активный переход к шестому технологическому укладу и цифровому обществу.

Мы предприняли попытку систематизировать фотонные технологии с точки зрения занимаемого ими места на сегодняшнем и будущих рынках для того, чтобы обозначить стратегические направления развития отрасли и приоритетные меры ее поддержки со стороны государства. В результате получилось четыре основных группы технологий:

• 1)    укоренившиеся на рынке, но имеющие потенциал для развития. К таким технологиям можно отнести осветительные приборы, дисплеи и фотовольтаика – уже зрелые технологии, которые продолжают свое распространение на новые рынки. Например, дисплеи становятся все более миниатюрными, переходят на приборные панели автомобилей и VR/AR гарнитуры. Меры государственной поддержки – финансирование научных исследований по расширению возможностей внедрения данных технологий, протекционирова-ние/ поддержка вывода продукции на новые товарные рынки, поддержка бизнес-инициатив;

• 2)    существующие на развивающемся рынке – требующие концентрации и объединения усилий для приобретения конкурентоспособности . К данной группе относятся изделия на базе фотоники, которые уже обосновались на зарождающихся рынках и оказали влияние на них, но данные рынки еще не достигли полноценной зрелости, чтобы считаться сформированными. К таким технологиям можно отнести высокомощные лазеры, которые уже появились и работают на производствах и предлагают новые методы резки, соединения и обработки поверхностей [30]. Данная технология дает новую свободу проектирования и

• возможность инноваций в разработке. Кроме того, планомерное развитие этих технологий продолжается, что открывает множество новых возможностей для их использования (снижение стоимости, повышение мощности и улучшение качества луча, а также применение этих технологий вне производства). Меры государственной поддержки – протекционирование, поддержка вывода продукции на новые географические рынки, поддержка новых производителей (косвенные и прямые меры поддержки), финансирование научных исследований в данной области, поддержка создания кластеров;

• 3)    готовые к воздействию на рынок, но не имеющие необходимой поддержки и финансирования . Многие фотонные технологии формируют важные секторы будущих высокотехнологичных рынков шестого технологического уклада, но пока еще не достигли уровня коммерческой готовности. Примером такой технологии может являться лидар – оптический эквивалент радара, но с более быстрой скоростью реакции и существенно более высоким разрешением. Развитие такого рода технологий и выход их из лабораторий в повседневную реальность становится невозможным без активного участия в данных проектах государства, как основного заказчика. Соответственно, к основным мерам государственной поддержки можно отнести – государственный заказ на данную продукцию, протекционирование/ поддержка вывода продукции на новые географические рынки, привлечение инвесторов (в т.ч. за счет расширения мер поддержки существующих институтов развития), создание технопарков и бизнес-инкубаторов, кластеров;

• 4)    открывающие новые области исследования . Элементы фотоники, которые находятся в видимой части спектра, представляют собой уже более зрелые технологии. По мере выхода из видимого спектра появляются новые рынки и области применения. Движение в сторону средней инфракрасной области и далее, а также к длинам волн ультрафиолетового и рентгеновского излучения, создаст много новых возможностей для новых изделий в области датчиков, медицинских измерений и лечебной терапии. Меры государственной поддержки – финансирование долгосрочных научных исследований (академических и отраслевых), в т.ч. в рамках государственных программ и проектов развития.

Представленная картина не статична. На данный момент, даже те технологии, которые, кажется, укоренились на рынке и имеют потенциал для дальнейшего развития, в будущем, могут перейти в другую категорию.

Представленная классификация позволяет дифференцировать меры и механизмы реализации государственной поддержки от более мягких, рыночных к жестким, вплоть до государственного финансирования разработки, производства и вывода на рынок отечественных фотонных технологий, техники, оборудования и инструментов. Кроме того, для реализации «фотонной революции» в РФ необходимо понимать научное содержание происходящих изменений. Роль государства при этом заключается в координации и инициировании этих прогрессивных преобразований путем: развития новых компетенции в сфере разработок и исследований в рамках научной школы по фотонике и организации подготовки кадров для нее; создания программ поддержки и стимулирования компаний, которые рискуют выходить и осваивать эту новую для всех сферу. Только грамотная и эффективная кооперация между наукой, образованием, бизнесом и государством позволит создавать революционные прорывы на рынке фотоники и удерживать высокие темпы разработок.

Заключение

В целом, анализ происходящих изменений в сфере фотоники показал, что «фотонная революция» несколько лет набирает свои обороты и все глубже внедряется в нашу жизнь. Новая программируемая оптическая инфраструктура становится «центральной нервной системой» цифрового общества: фотонные технологии связи – оптическими «артериями»; высоко интегрированные, точные и быстрые фотонные датчики – «органами чувств».

У нашей страны есть все шансы найти и занять нишу на этом развивающемся рынке технологий будущего. Решение такой сложной задачи «прыжка» из четвертого технологического уклада сразу в шестой возможно при реализации концептуального подхода к развитию данной отрасли на государственном уровне. Формирование программных и проектных документов, внедрение системных мер поддержки и развития фотонных технологий со стороны государства, при активном партнерстве с наукой, образованием и бизнесом способны вывести Россию в лидеры фотонной революции и обеспечить научно-технологический суверенитет страны на долгие годы вперед [31].

У фотоники большое и очень значимое будущее. Это технология «завтрашнего дня», которая станет основой всего, что нас окружает. И игнорировать развитие данной области сейчас, будет смертельной ошибкой при достижении цели обеспечения научно-технологического суверенитета России, перехода к шестому технологическому укладу и Индустрии 4.0.