Робототехническая отрасль в рамках нанотехнологичного производства в современных условиях и её роль в экономике США

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ИНСТИТУТ МЕЖДУНАРОДНЫХ ОТНОШЕНИЙ  МГИМО (УНИВЕРСИТЕТ) МИД РФ

 

 

Кафедра управления внешнеэкономической деятельностью

 

 

Реферат на тему:

 

Робототехническая отрасль в рамках нанотехнологичного производства в  современных условиях и её роль в экономике США       

 

           

 

 

 

 

 

         

                                                                  выполнила                                                 

                                                                              Пугачёва Марина

 

 

 

 

                         

 

Москва 2009.

Содержание.

 

Введение………………………………………………………………………….3

 

1. Перспективы развития современной робототехники в сфере нанотехнологий.................................................................……………………….7

 

2. Индустриальные возможности создания  нанотехнологичной продукции

с использованием робототехнических устройств……………………………..12

 

3. Роль робототехнической отрасли в экономике США……………………...19

 

Заключение……………………………………………………………………....23

 

Список использованной литературы…………………………………………...26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

Эволюция современного общества и производства обусловила возникновение и развитие нового класса машин - роботов - и соответствующего научного направления - робототехники. Робототехника, интенсивно развивающаяся научно-техническая дисциплина, изучающая не только теорию, методы расчета и конструирования роботов, их систем и элементов, но и проблемы комплексной автоматизации производства и научных исследований с применением роботов. Следует заметить, что термин «робототехника» используется и в другом контексте, означая совокупность техники (машин, оборудования, агрегатов и др.), оснащенной робототехническими устройствами либо функционирующей совместно с роботами в едином технологическом процессе.

Вне сомнений, робототехника  представляет собой естественное логическое продолжение техники как явления. Стремление автоматизировать любой труд постепенно вытесняет человека из многих сфер его деятельности, предоставляя взамен все новые возможности для приложения усилий. Уже сейчас усилия большинства наилучших современных роботов направлены на производство других машин: станков, автомобилей, компьютеров и т.д.

Слово «робототехника»  было впервые использовано в печати Айзеком Азимовым в научно-фантастическом рассказе «Лжец», опубликованном в 1941 г. «Робототехника» базируется на слове «робот», придуманном в 1920 г. научным фантастом и Нобелевским лауреатом Карлом Чапеком для своей пьесы Р.У.Р¹. Слово «робот» происходит от чешского слово «robota», означающего «крепостной труд» или, образно, «тяжелая работа».

Ежегодный оборот на рынке робототехники составляет 5 - 6 миллиардов долларов², и эта цифра постоянно растет. По последним данным, сегодня в мире работают 6,5 млн.³ самых различных роботов - промышленных, домашних, роботов-игрушек.

Понятие робот обозначает электромеханическое, пневматическое, гидравлическое устройство, программу, либо их комбинацию, работающее без участия человека и выполняющее действия, обычно осуществляемые человеком.

Традиционное  управляемое вручную оборудование обеспечивает достаточную гибкость производства, но требует применения квалифицированного труда рабочих и имеет низкую производительность.

Эти причины  социального, экономического и технического характера, ставшие основными сдерживающими  факторами в развитии производства и дальнейшем повышении производительности труда, а также современные достижения в создании орудий производства, вычислительной техники и электроники привели к бурному развитию  робототехники — отрасли, создающей и производящей новую разновидность автоматических машин — промышленные роботы.

Промышленные  роботы оказались тем недостающим звеном, появление которого позволило решать задачи комплексной автоматизации на более высоком уровне, объединяя средства производства предприятия в единый автоматизированный комплекс.

С возникновением и развитием нанотехнологий современная промышленная робототехника находится на пороге качественного скачка, которой произведёт революцию в технологической сфере. Применение нанотехнологичной робототехники открывает принципиально новые возможности для развития экономики и общества и невообразимо расширяет сферы использования роботов.

 

Цель реферата состоит в научном обосновании коммерциализации деятельности робототехнической отрасли в рамках создания нанотехнологичной продукции, а также, выявление особенностей и основных направлений развития данной отрасли, определение условий и исследование ресурсов и перспектив  инновационной диверсификации экономики США на основе применения нанотехнологичной робототехники, выявление проблемных вопросов и перспективных задач ускоренного развития современной  наноиндустрии.

 

Для достижения вышеуказанной  цели были поставлены и решались следующие задачи:

 

- оценить стартовые  позиции и ресурсы реформирования  современной робототехнической  отрасли

- показать, что сфера нанотехнологичной робототехники является одной из важнейших отраслей, которая может способствовать ускоренному инновационному развитию мировой экономики и современного общества. Разработка и применение нанотехнологий в сфере робототехники позволят создать принципиально новый технологический базис для инновационного развития мировой экономики в целом и в частности экономики США.

-изучить и проанализировать существующую на сегодняшний день технологическую основу наноиндустрии и робототехники, определить уже существующие и наметить возможные предпосылки дальнейшего развития этих инновационных отраслей

 

- определить цели, ресурсы  развития и перспективные направления  наноиндустрии, показать эффективность  внедрения нанотехнологичной робототехники в народное хозяйство

 

Предметом реферата является процесс повышения технического уровня в производственной и хозяйственной сферах, практические подходы к оценке экономического потенциала нанотехнологичной робототехники, эффективности её использования, а также управления этим потенциалом в современных условиях.

 

Объект реферата ¾ нанотехнологичная робототехника и её роль в процессах инновационного развития  экономики и современного общества.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Перспективы развития современной робототехники в сфере нанотехнологий.

 

Понятие «нанотехнологии» в 1974 году придумал японец Норё Танигути для описания процесса построения новых  объектов и материалов при помощи манипуляций с отдельными атомами. Нанотехнологии имеют дело с объектами  в одну миллиардную часть метра, то есть размером с атом. Первые технические средства в этой области были изобретены в швейцарских лабораториях IBM.

Последние годы ознаменовались бурным ростом интереса к нанотехнологии и ростом инвестиций в неё. И это  вполне понятно, учитывая, что нанотехнологии обеспечивают высокий потенциал экономического роста, от которого зависят качество жизни населения, технологическая и оборонная безопасность, ресурсо- и энергосбережение. Сейчас практически во всех развитых странах действуют национальные программы в области нанотехнологии. Они имеют долговременный характер, а их финансирование осуществляется за счет средств, выделяемых как из государственных источников, так и из других фондов.

В США одобрена и действует  с 2000 года программа развития нанотехнологических исследований – «Национальная Нанотехнологическая Инициатива». В течение 2001-2005 г.г. расходы на эту программу только со стороны государства превысили 4 млрд. долларов, а число ученых превысило 100 000 человек, причём частные инвестиции в нанотехнологии примерно в 10 раз превысили правительственные⁴. В Японии с 1999 года действует японская «Национальная программа работ по нанотехнологиям». В Китае пятилетний план 2001 - 2005 включал выделение 300 млн. долларов, и, позволил выйти на мировой уровень разработок.⁵ В Европейском Союзе программа развития нанотехнологий включает множество проектов, направленных на установление лидирующих позиций на ряде критических направлений, начиная с разработки микроантенн и микроустройств, и заканчивая разработкой микророботов, способных восстанавливать больные человеческие органы. В 2007 год на тематическое направление «Нанонаука, наноматериалы и новые технологии» в ЕС было выделено 3,5 миллиарда евро. ⁶

Общемировые затраты на нанотехнологические проекты в настоящее время  превышают 9 млрд. долларов в год.⁷ По прогнозам к 2015 году объем продаж российской продукции наноиндустрии составит около 900 миллиардов рублей. Российская доля в этом сегменте мирового рынка достигнет 3% , очевидно, что доля недостаточно велика. А между тем нанотехнологии – это стратегическое направление, которое позволяет находиться в ряду государств-лидеров. ⁸

Многие  развитые страны сейчас применяют нанотехнологии в производстве как минимум 80 групп  потребительских товаров, свыше 600 видов сырья, комплектующих изделий и промышленного оборудования. По мнению Риты Колвелл, директора Национального научного фонда (США): «Нанотехнологии – это ворота, открывающиеся в иной мир».

Однако, общепризнанного мнения о том, в  каком именно направлении будут эволюционировать нанотехнологии, пока не существует. Равно как не существует и классификации нанотехнологий.

Одна  из важнейших мировых проблем  сегодня – глобальное старение населения  планеты. По данным ООН, уже в ближайшие  десятилетия люди старше 60 лет составят половину взрослого населения Земли; впрочем, уже сейчас этот показатель – около 10%. В связи с этим возникает проблема, нехватки трудоспособного населения и его вклада в развитие экономик своих стран. Так, в Японии одной из первостепенных государственных задач стало развитие робототехники, призванной заполнить некоторые производственные ниши, где не хватает кадров. В этом ключе одной из важнейших становится тема развития нанотехнологий в области наномедицины и наноробототехники.

Одним из самых многообещающих и вполне реальных применений нанотехнологий могут оказаться нанороботы (или наноботы) - устройства размером в десятки нанометров, которые самостоятельно манипулируют атомами.  Нанороботов разделяют на два вида:

• ассемблеры, способные конструировать и самовоспроизводиться,
• дизассемблеры, способные разбирать.

Исследователи ведущих лабораторий мира сообщают, что значительно продвинулись в  создании нанороботов. Не исключено, что  первой областью, где найдут применения таланты нанороботов, станет медицина. Наноробот, введенный в организм человека, сможет самостоятельно передвигаться по кровеносной системе. На этом пути наноробот сможет исправить характеристики тканей и клеток, очистить организм от микробов и молодых раковых клеток, от отложений, к примеру, холестерина. Вооружившись нанотехнологиями, ученые уже подступаются к гемофилии, болезни Альцгеймера, врожденным патологиям.

Среди самых  распространенных наноустройств на сегодняшний день - нанотрубки. Они  играют различные роли: от молекулярных фильтров, действующих как обычные сита, и до трехмерных шестеренок, без которых трудно представить себе какой-либо механизм. В нанобиотехнологическом центре университета Корнела (США), например, создали гитару длиной в 10 микрон, то есть размером с красную кровяную частицу. На ней даже можно играть, возбуждая колебания в струнах лазерным лучом.

Ученые из Дании  смогли построить на основе нанотрубок нанотранзистор, переключающийся всего  лишь одним электроном. А это серьезный  шаг к созданию первого молекулярного компьютера.

Сотрудники Нью-Йоркского университета впервые в мире создали прямоходящего двуногого наноробота. В качестве исходного материала учёные использовали мелкие фрагменты двухцепочечных и одноцепочечных молекул ДНК.

Кремниевый  микроробот величиной в половину диаметра человеческого волоса, снабженный ножками из живой сердечной мышцы, был создан в лаборатории Лос-Анджелеса. Это первый случай, когда удалось использовать мускульные усилия для движения микромеханического устройства. Теперь предполагается спроектировать работающий на мускульной энергии микромеханизм, который сможет искать и латать пробоины от микрометеоритов на космических кораблях.

Также  был  создан первый наноробот, умеющий играть в шахматы. Робот отличает белые фигуры от черных за счет их магнитных свойств. При приложении внешнего поля робот случайно выбирает одну из фигур своего цвета (белого) и передвигает ее на несколько клеток. Пока робот не умеет различать разные виды фигур и выбирать траекторию движения в зависимости от этого, однако это сейчас уже является предметом исследования ученых. За черные пока приходится играть человеку. Он же решает и исход поединка. На данный момент этот робот имеет реальные шансы стать прототипом первого думающего наноустройства.