Транзистор правит миром
Петербургский международный экономический форум знают в мире не только как площадку для обмена бизнес-идеями. С 2003 года президент России вручает на форуме премию «Глобальная энергия» – независимую международную награду за выдающиеся исследования и научно-технические разработки в данной области. Премия была учреждена при поддержке ведущих энергетических компаний России – ОАО «Газпром», ОАО «Сургутнефтегаз» и ОАО «ФСК ЕЭС». За это время лауреатами «Глобальной энергии» стал 31 ученый из России, Великобритании, Германии, Исландии, Канады, США, Франции, Украины, Швеции и Японии. О том, нужны ли современной экономике новые Эдисоны и Кулибины, и с какими проблемами сталкивается энергетика, нашему корреспонденту рассказал лауреат премии этого года, профессор Университета Северной Каролины, член Национальной академии инженерии США Джаянт БАЛИГА.
ФОТО Владимира СМИРНОВА/ТАСС
– Господин Балига, в 1980-х вы изобрели биполярный транзистор с изолированным затвором (БТИЗ), за что в 2015-м удостоены премии «Глобальная энергия». В чем суть вашей разработки?
– Это устройство объединяет два направления: электронику и электротехнику. Для простоты приведу в пример обычный выключатель, с помощью которого вы выключаете или включаете свет в комнате. БТИЗ – это тот же выключатель, только электронный. Значит, он может совершать эти действия очень быстро – сотни тысяч раз в секунду. Используя его, можно досконально контролировать поток энергии. По сути, это переход от механического контроля к цифровому, что позволяет эффективнее использовать энергию.
– Где применяется ваше изобретение?
– Практически во всех приборах, что окружают нас: в кондиционерах, посудомоечных машинах, микроволновках, пылесосах, холодильниках и даже миксерах. Без этих устройств не обойтись в робототехнике, на городском электротранспорте и в гибридных электрокарах, в системах управления двигателями, в автомобильной электронике и микропроцессорах для серверов. Для производства возобновляемой энергии с помощью ветра и солнца тоже пригодится БТИЗ. Эта технология лежит в основе знаменитых «умных сетей» – Smart Grid.
Возьмем для примера автомобиль. Современный двигатель внутреннего сгорания работает так: транзистор контролирует вспышку, благодаря которой происходит возгорание топлива, и автомобиль двигается с места.
Мое изобретение широко применяется и в медицине: в рентгеновских аппаратах, компьютерной томографии, источниках бесперебойного питания, УЗИ и лазерной аппаратуре для хирургии глаза. Самая последняя технология, которая стала возможна благодаря БТИЗ, – производство очень компактного, легкого и недорогого дефибриллятора для реанимации при остановке сердца. Особенно он популярен в труднодоступных местах: в самолетах, на бортах судов и прочем транспорте. По оценке Американской медицинской ассоциации, с его помощью ежегодно в США врачи спасают свыше 100 тыс. человек.
– Помимо «Глобальной энергии» вы стали лауреатом многих международных премий. Возможно, одной из самых запоминающихся была награда «Гордость Индии», которую вы получили в 1992 г. первым. Ученые из каких областей получают эту награду сегодня?
– Несмотря на название, оргкомитет этой премии располагается не в Индии, а в США. В том же году вместе со мной такую награду получили двое ученых: математик и исследователь в области лечения рака. Цель награды – поощрить молодых ученых, которые внесли значительный вклад в развитие науки. С тех пор лауреатами премии становятся исследователи из самых разных областей.
– С какими проблемами сталкиваются молодые ученые сегодня?
– Главная – выбрать наиболее сложные, над которыми бьется все человечество, и найти решение этих проблем. Когда я был молодым, я действительно хотел сделать что-нибудь, что помогло бы людям. Что-то глобальное, мировое. Но потом понял: большинство нужных людям исследований очень узкие и специализированные. И зачастую заранее мы просто не знаем, будет ли от этого какой-то глобальный положительный эффект или это будет просто интересно для самого ученого. Но, когда ученый начинает работать над какой-то проблемой, он всегда должен помнить, что ее решение может быть важно для всего человечества.
– Что бы вы посоветовали молодым ученым?
– Для начала нужно заложить базу – фундаментальное образование. Прежде чем что-то делать, следует изучить, что ваши предшественники сделали до вас. Ко мне часто прибегают студенты, которых осенила какая-то «новая» идея. Но очень скоро оказывается, что это уже кто-то придумал до них. Чтобы такого не было, необходимо постоянно учиться.
– Что самое сложное из того, чем вы занимаетесь сейчас?
– Пожалуй, расширить границы уже существующих знаний и создать действительно нечто новое. Никогда не угадаешь, как это все обернется в будущем. И в этом есть определенный риск. В частности, приходится убеждать людей, у которых есть деньги на финансирование таких разработок, что им следует инвестировать именно сюда, а не в какую-то другую более понятную и прибыльную отрасль.
Мне посчастливилось участвовать в двух больших проектах. Один из них, общей стоимостью 50 млн долларов, финансировался американским фондом. Я был не один: около 40 профессоров из других четырех университетов работали вместе со мной. Нашей целью было повышение эффективности энергораспределительной системы.
В прошлом году завершился проект национального уровня – Power America – с общим финансированием 140 млн долларов. Он тоже был посвящен вопросам энергетики (технологии производства устройств на основе карбида кремния для дальнейшего использования в качестве преобразователя энергии) и создал множество высокотехнологичных рабочих мест в области силовой электроники. Кстати, я продолжаю работать над этим проектом.
– Какие проблемы современной энергетики вы бы назвали главными?
– Вы знаете, что сегодня в мире для производства энергии преимущественно используют уголь и природный газ. В результате работы электростанций на таком сырье образуется большое количество углекислого газа. Когда-нибудь, возможно, эти ископаемые вообще закончатся. Поэтому мы пытаемся разработать технологии с применением возобновляемых источников энергии. Но внедряться они будут постепенно. Хотя ощутимый уже сегодня эффект мы можем достичь путем эффективного использования имеющейся энергии. БТИЗ тут будет в помощь.
– Как давно вы живете в США и часто ли бываете в родной Индии?
– В Америке я с 1969 года – с тех пор, когда уехал из Индии учиться дальше, получив степень бакалавра электротехники в Индийском технологическом институте (Мадрас). В 1971 году я получил степень магистра и еще через три года – доктора наук в Политехническом институте Ренсселера (Нью-Йорк).
Когда мы с супругой были молодыми, часто ездили с детьми на родину проведать родителей. После того как их не стало, у нас был 17-летний перерыв. И только в 2012 году мы приехали в Индию к родственникам на свадьбу. И я был потрясен, увидев, как изменилась моя страна. Я увидел, насколько больше стало возможностей для молодых людей благодаря продуманной государственной политике инвестирования в образование.
За это время там появились новые компании, в том числе международные, Motorola, Google, к примеру. В них сегодня работают индийцы. Все это способствует росту благосостояния людей. Отрадно видеть, как Индия изменяется. Жаль, конечно, что таких возможностей не было в то время, когда я был молодым, поэтому мне и пришлось уехать. Но, разумеется, есть и оборотная сторона этого роста: мой родной город Бангалор – центр электронной промышленности страны, или индийская Кремниевая долина, раньше называли городом-садом. Сегодня он, увы, уже не тот: интенсивный трафик, уплотнительная застройка, другой ритм жизни – все это сказалось на нем.
– Как вы оцениваете перспективы российских молодых ученых?
– У них большое будущее – и в Петербурге, и в России в целом. Я знаю, что в вашем городе есть крупнейшие в стране технические вузы и фундаментальные научные центры. Главное – дать молодежи возможность реализовать себя в исследованиях, работая с ведущими учеными России и мира.
КСТАТИ
За последние 20 лет благодаря изобретению г-на Балиги (БТИЗ) двигатели с переменной скоростью вращения привода экономят 2 квадриллиона тепловой энергии в год (эквивалентно 70 ГВт мощности). Это значит, что нам не пришлось строить 1350 электростанций по всему миру. БТИЗ позволил сэкономить свыше 50 тыс. тВт часов электроэнергии и сократить выбросы СО2 на 75 трлн фунтов. Экономия потребителей превысила 15 трлн долларов.
Эту и другие статьи вы можете обсудить и прокомментировать в нашей группе ВКонтакте
Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 115 (5488) от 29.06.2015.
Комментарии