1.4. Технические инновации и их историческое значение

Усольцев А.П.

Поскольку инновация – это новация, которая сопровождается инвестициями, можно сказать, что инновация – это нововведение, затраты на внедрение которого окупаются и дают прибыль.

Техническая инновация воплощение научного открытия или технического изобретения в конкретном материальном продукте или технологии его изготовления.

Не всякое техническое изобретение становится инновацией, а только то, которое широко внедряется в практику. Можно проследить такой диалектический процесс: мы называем нововведение инновацией уже после того, как оно вошло в повседневную практику и новацией уже не является. В тоже время мы не можем предсказать со стопроцентной вероятностью, превратится ли сегодняшняя новация в будущую инновацию.

Таким образом, изобретение будет называться инновацией в тот, может даже очень короткий и не точно определяемый, период, когда оно меняет своего предшественника. Причем в самом начале его появления мы не можем знать, победит это техническое устройство в конкурентной борьбе своего предшественника или останется в истории как технический курьёз. В конце, когда его победа безоговорочна, мы можем сказать, но уже в прошедшем времени: – Да, это изобретение являлось технической инновацией.

Ниже мы постараемся доказать одну мысль: историю Человечества можно рассматривать как историю технических инноваций, так как именно они определяют производительность труда, изменение производительных сил, производственных отношений. Они оказали решающее влияние на смену энергетических эпох и, как следствие, общественно-экономических формаций.

Самой древней инновацией можно считать изготовление каменных рубил нашим далёким предком Homo habilis (человеком умелым) около 2-2,5 млн. лет назад. Около 800 тысяч лет до н.э. человек уже занялся инновацией не только в использовании простейших орудий труда, но и инновацией в области технологии изготовления орудий труда. Теперь он уже не просто бил одним камнем по другому «как получится», а целенаправленно обрабатывал камень серией мелких, специально направленных ударов (называется такая техника ретушью) для создания требуемого инструмента. Появилась специализация инструментов: изготавливались скребки для разделки туш убитых животных, наконечники для дротиков, камни для рубки древесины и т.п.

Тот, кто умел выполнять такую тонкую работу лучше других, становился «специалистом», очень важным для племени. Началась общественное разделение, в племенах появилось некое подобие внутренней общественной структуры. Чтобы умение сохранилось в племени, выработанные навыки умелец должен был передавать другим. Для этого было необходимо общение посредством речи.

Затем люди научились искусственно добывать огонь с помощью трения или высекания искр из камней. Первые искусственно сделанные жилища, представляющие центральное дерево с прислонёнными к нему шатром ветками, приобрели очаги, каменные стенки которых защищали пламя от ветра и конденсировали тепло.

Покорение огня и создание очагов в первых жилищах сделали Человека менее зависимым от прихотей меняющейся погоды и дали ему новые преимущества в борьбе с животными за своё выживание.

Следующий тип инноваций связан с использованием новых конструкционных материалов. Кроме камня люди стали использовать кости, дерево, глину. Примитивная глиняная посуда позволила Человеку дольше хранить пищу, т.е. повысить эффективность использования добычи. Первые ткацкие станки V века до нашей эры позволили получить новый материал, который в сочетании со звериными шкурами сделал одежду человека более удобной и практичной. Всё это позволило сделать следующий важный шаг по пути независимости людей от природы – от охоты и собирательства перейти кземледелиюи скотоводству.

Таким образом, примитивные, на первый взгляд, инновации, такие как каменные рубила и очаги с огнём, оказались судьбоносными. Они позволили сделать Человеку качественный скачок, отделивший его от животных. Поэтому мы смело можем сказать, что Человек создал Инновацию, но и Инновация создала человека. Не будь первых изобретений – не было бы и Человечества.

Первыми техническими инновациями, давшими огромный импульс развития, конечно же, стали такие простые механизмы, такие как рычаг, салазки, наклонная плоскость и колесо. Эти приспособления позволили человеку резко повысить свою энергообеспеченность.

Из технических «безделушек» более позднего времени, кардинально повлиявших на развитие цивилизации, необходимо выделить подковы и хомуты. Подковы, по некоторым версиям, использовали кельты около 400 г. до н.э., а широкое распространение в Европе они получили сравнительно недавно, в VIII-Х вв. н.э. Коэффициент полезного действия тяглового усилия лошади увеличивается чуть ли не втрое. Энергетический скачок позволил кардинально увеличить количество распахиваемых земель в Европе, а потребность в железе для подков обусловила развитие других ремёсел.

Эти приспособления во многом определили развитие Римской империи: повышение производительности труда в сельском хозяйстве привело к общему экономическому росту; так как тягловая сила – основной «двигатель» того времени – стала работать значительно эффективнее, появилась возможность транспортировать различные достаточно тяжелые военные машины, что привело к росту возможностей римской армии; появление удобного транспорта в виде запряженных в повозки лошадей обусловило необходимость постройки многочисленных дорог, объединяющих огромные пространства Римской империи в единое государство.

Логично предположить, что следующий принципиальный скачок в энергообеспечении был сделан именно в Римской империи как самой передовой державе того времени. Этот скачок связан с появлением водяных мельниц. По сути, водяная мельница – это энергостанция, в которой в качестве источника энергии используется уже не мускульная сила людей и животных, а энергия воды. Описание таких мельниц сделано Витрувием во II веке до н. э., но в Риме существовали общественные водяные мельницы уже в IV до н.э.

Позже получили распространение ветряные мельницы, хотя уже в кодексе вавилонского царя Хаммурапи, жившего примерно в 1750 г. до н. э., упоминаются ветряные мельницы. Греческий изобретатель Герон Александрийский в I веке н. э. приспособил мельницу для надувания мехов органа.

Водяные и ветряные мельницы долгое время являлись единственными источниками энергии, поэтому они были локальными центрами, вокруг которых концентрировалась промышленность и сельское хозяйство.

Огромное влияние на ход истории оказали инновации в области вооружения. Принципы действия вооружений Древности сводятся всего к двум положениям: использование потенциальной энергии деформированного упругого элемента (как в луке) и удлинение плеча броскового рычага при вращательном движении для увеличения линейной скорости снаряда (как в праще). То есть праща и лук являются теми техническими инновациями, которые в различных сочетаниях и исполнениях нашли дальнейшее развитие в виде разнообразных механизмов.

Первой появилась праща. Она представляет собой круглый лоскут кожи с двумя длинными ручками. В этот лоскут вкладывают камень, потом берут за ручки и сильно раскручивают камень над головой, затем отпускают одну веревочку, и освобождённый камень по касательной к описываемой окружности движения устремляется в цель. Использование пращи позволяет придавать камню значительно большую скорость, чем при простом броске рукой, но при этом сильно страдает прицельность.

Более точным оказался лук. Первые упоминания о массовом использовании лука относятся к 1500 г. до н.э., хотя, конечно, он был изобретён ещё раньше. Все основные усовершенствования классического лука связаны с изменением его конструкционных материалов. Сначала делали цельнодеревянные луки, затем композиционные, состоящие из нескольких склеенных разных пород деревьев и даже костей. Дальность полёта определялась коэффициентом жёсткости лука и величиной его деформации. Чем труднее натягивать тетиву, тем большей кинетической энергией обладает вылетающий снаряд (стрела или болт). Понятно, что убойная сила лука ограничена физическими возможностями заряжающего его лучника. Поэтому все дальнейшие усовершенствования были связаны с увеличением силы натяжения лука, которое достигалось использованием различных вспомогательных механизмов. Первым промежуточным звеном между луком и арбалетом был гастрафет («брюшной лук»). Для взведения тетивы его одним концом упирали в землю, а на другой конец наваливались животом, отчего и происходит и название «гастрафет».

Увеличение размеров лука и появление механизмов натяжения тетивы привело к появлению первых полноценных метательных машин, которые уже можно было использовать при осаде крепостей. Замена тетивы лентой, а стрелы – камнем привела к появлению баллист. Баллисты являлись прототипом современной полевой артиллерии, их возили на лошадях, мулах или быках.

Одно из самых древних и достоверных описаний применения больших метательных машин можно найти в сообщении Плутарха об осаде Сиракуз римлянами (214-212 гг. до н. э.). Масштабы вооружённости древних армий этими устройствами поражают. Например, при взятии Карфагена (146 г. до н. э.) у защитников было отбито 120 больших катапульт и 200 малых, а также 33 большие баллисты и 52 малых.

По свидетельству древнеримского историка Вегеция, каждая центурия (воинское подразделение, имеющее до 100 воинов) – имела одну карробаллисту, а на каждую когорту (12 центурий) добавляется ещё и катапульта. Таким образом, один легион (60 центурий) имел на вооружении около 60 карробаллист и 5 катапульт. В трактате Вегеция «Военное дело у римлян» описано подробное боевое расписание легиона, должностей и окладов, состава подразделений и даже штатная численность «баллистического» парка легиона.

Но с падением Римской империи произошёл и упадок в вооружении. Вранние средние века широко использовался требуше (или требушет), довольно примитивный агрегат, по изяществу намного проигрывающий машинам римлян. Но его преимущество было в простоте устройства и эксплуатации.

Принцип действия очень прост: основу составляет неравноплечный рычаг, к его короткому плечу привязывают тяжелый груз, а к длинному – верёвку, на конце которой находится метательный снаряд в мешочке. Тяжелый груз поднимают вверх, рычаг закрепляют – требушет заряжен. Затем рычаг освобождают, груз под действием силы тяжести начинает опускаться вниз, снаряд на другом конце поднимается, разгоняется и вылетает.

Дальнейшее развитие в средневековом вооружении получил миниатюрный вариант баллисты, который стал называться арбалетом. Специальный механизм натяжения тетивы позволял стрелять с очень большой скоростью короткими стрелами – болтами. Пробивная способность этого оружия сводила к нулю преимущества рыцарской защиты. Городские ополчения стали мощной силой, способной противостоять профессиональным отрядам рыцарей. Типичная ситуация, когда дилетант, вооружённый новым техническим средством, оказывается значительно сильнее профессионала с устаревшим вооружением.

Время карманных арбалетов и гигантских деревянных баллист закончилось с появлением огнестрельного оружия. Начался следующий виток гонки вооружений, связанный с усовершенствованием использования нового принципа действия оружия – использования энергии пороховых газов.

В новейшей истории получила распространение ракетная техника, ядерное оружие, высокоточное оружие, роботы и т.п. Военная мощь уже перестала определяться количеством воинов, как это было тысячелетиями, а стала зависеть, прежде всего, от технического уровня её вооружения. А это, всвою очередь, зависело от общего уровня развития науки и техники в этом государстве.

Инновации сегодня идут сплошным увеличивающимся потоком, их появление – не разовое исключительное событие, а уже целая индустрия, которая становится основным источником государственных доходов. Место государства на мировой арене в наше время стало определяться не величиной армии и даже не ее техническим оснащением, а успешностью и быстротой массового внедрения технических инноваций. На долю новых знаний, воплощаемых в технологиях, оборудовании, образовании кадров, организации производства, в развитых странах приходится от 70 до 85 % прироста валового внутреннего продукта (ВВП).

При этом постоянно растет доля государственных расходов на науку и образование, достигая в развитых странах в среднем 3 % ВВП, и доля частных инвестиций в инновации может быть в разы больше государственного финансирования. И все это необходимо делать не только для того, чтобы улучшить жизнь населения, но и для победы в технологической гонке, приз в которой – сохранение государственности и национальной независимости.

С.Ю. Глазьевым была разработана теория долгосрочного технико- экономического развития. Основа этой теории – идея последовательной смены технологических укладов.

Технологический уклад (ТУ) – совокупность технологий, характерных для определенного уровня развития производства.

В рамках ТУ осуществляется замкнутый цикл, включающий добычу и получение первичных ресурсов, все стадии их переработки и выпуск набора конечных продуктов, удовлетворяющих соответствующий тип общественного потребления.

В связи с научным и технико-технологическим прогрессом происходит переход от более низких укладов к более высоким, прогрессивным.

Таблица 1.4.1.

Технологические уклады

ТУ проявляется во всех сферах человеческой жизни, от добычи природных ресурсов и профессиональной подготовки кадров до непроизводственного потребления. Например, изобретение парового двигателя привело к увеличению добычи угля, бурному росту городов, повышению производительности труда, появлению квалифицированного рабочего класса, кизменениюпроведения досуга большими массами населения.

В соответствии с теорией, развитой С.Ю. Глазьевым, можно объяснить смену мировых лидеров: то государство, которое первым вступает в новый технологический уклад, получает преимущество и быстро становится основным игроком на мировой арене. В таблице 3 указаны периоды основных технологических укладов, определяющие их ключевые факторы, технологическое ядро и те страны, которые первыми вступили в новый уклад.

Первый технологический уклад. 1770-1830 годы. Ключевым фактором, определяющим новый технологический уклад, является изобретение и внедрение текстильных машин. Естественно, что это повлекло за собой развитие текстильной промышленности и текстильного машиностроения, что, всвоюочередь, потребовало больше чугуна и железа для изготовления станков. Для приведения станков в движение необходим источник энергии. Это привело к строительству каналов для обеспечения работы водяных двигателей и транспортировки товаров. Лидерами стала, в первую очередь, Великобритания, затем Франция и Бельгия.

Быстро стали появляться заводы и фабрики с узкоспециализированным разделением труда между её работниками. Предметная система труда, при которой ремесленник изготавливал изделие от начала и до конца, уступила место операционной. Теперь рабочий выполнял только отдельные операции по изготовлению конечного продукта – быстро, качественно, дёшево. Воцарился прагматичный капитализм, резко поменявший быт, социальное устройство и мировоззрение общества. Вместо лавок ремесленников, торгующих только тем, что сами сделали, стали появляться прототипы современных магазинов, предлагающие многообразные товары промышленного производства.

Второй технологический уклад. 1830-1880 годы. Катализатором перехода к новому технологическому укладу стал паровой двигатель. Его появление позволило производство сделать энергетически независимым от рек. Теперь появилась возможность размещать фабрики и заводы в больших городах, где есть рабочая сила и необходимая инфраструктура. Впервые у человека появился свой рукотворный источник энергии, настолько мощный и компактный, что его можно поместить на корабль и даже на самодвижущуюся повозку. Символом изменений стала железная дорога. Хотя поначалу многие просвещенные люди того времени предсказывали неудачу этой диковинке. Например, прусский король считал, что «никто не будет платить приличные деньги за то, чтобы добраться из Берлина в Потсдам за час, в то время, как можно на своей лошади потратить на ту же самую поездку день и ничего при этом не платить». При пуске первой железной дороги в России на первый поезд посадили солдат, так как у специалистов были опасения, что при такой огромной скорости в 60 км/ч от быстрой смены пейзажей человек может сойти с ума. Но с ума никто не сошел, а там, где прокладывалась железнодорожная ветка, жизнь резко изменялась.

Бурно развивалось машино-, пароходостроение. Это определило развитие станкоинструментальной промышленности, черной металлургии. Основным энергоносителем стал уголь, что привело к золотому веку угольной промышленности. К группе мировых лидеров добавляется Германия и США. Увеличивается концентрация производства, и города становятся еще больше.

Российские начинания в области постройки и использования паровых двигателей так и остались уделом отдельных одиночек, таких как отец и сын Черепановы. Это привело к снижению темпов развития Российской Империи, отставанию от передовых стран, обострению ее внутренних противоречий, революции и к распаду в 1917 году.

Третий технологический уклад. 1880-1930 годы. Катализатором нового технологического уклада снова стал двигатель – на этот раз электрический. Развивается тяжелое машиностроение, производство и прокат стали, строятся линии электропередач, бурно развивается неорганическая химия.

Группа лидеров: Германия, США, Великобритания, Франция, Бельгия, Швейцария, Нидерланды. Этот ТУ характеризуется повышением гибкости производства на основе использования электродвигателя, стандартизацией производства. Впечатляют успехи Соединенных Штатов Америки. Но еще больших успехов добились в Советском Союзе: ликвидируется неграмотность населения, неимоверными усилиями осуществляется электрификация страны, строятся металлургические и машиностроительные гиганты, и уже в следующий виток технологической гонки СССР вступает вместе с лидерами.

Четвертый технологический уклад. 1930-1970 годы. По традиции «виновником» перехода к новому технологическому укладу стал двигатель – это двигатель внутреннего сгорания. Начинается повсеместное строительство автомобильных дорог. Лошадь окончательно уступила место трактору. Боеспособность армии стала определяться количеством моторов, поставленных на автомобили, танки, самолеты и корабли. В промышленности налаживается массовое и серийное производство. Из цехов выходят тысячи танков и автомобилей. Естественно, что для получения бензина из нефти требуется развитие нефтехимии и всей органической химии в целом.

США, страны Западной Европы получили мощного конкурента – СССР, после войны имеющего армады танков, самолетов и развитую промышленную базу, способную очень быстро эту армаду увеличить еще больше. Настало время биполярного мира, гонки вооружений между двумя сверхдержавами. Следствием этой гонки стало стремительное освоение космоса и проникновение в тайны использования ядерной энергии.

Вся новейшая история так или иначе связана с борьбой государств за источники и рынки углеводородов – основных современных энергоносителей. Многие страны на постсоветском пространстве являются зоной стратегических интересов США, России и Евросоюза в основном потому, что являются транзитными для транспортировки газа в Европу.

С учётом того, что углеводородам в ближайшей перспективе нет достойной замены, уже сейчас начинается борьба за нефть и газ шельфа Северного ледовитого океана. Но хочется надеяться, что Человечество достаточно созрело для решения возникающих проблем мирным путём, и что найдётся новый источник энергии, знаменующий переход к новой энергетической эпохе, не связанной с безвозвратной и нещадной эксплуатацией невосполнимых ресурсов земных недр.

Пятый технологический уклад. 1970-2010 годы. Появление полупроводников обусловило рождение новой промышленности – электронной. Это лавинообразно вызвало развитие вычислительной, оптиковолоконной техники, программного обеспечения, телекоммуникаций, роботостроения, сферы информационных услуг.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.