Введение

Продолжающееся масштабное использование наночастиц в промышленных и коммерческих целях обусловило необходимость оценки экологических последствий и неизвестных рисков для здоровья человека. Рост использования наночастиц в промышленности и производстве потребительских товаров актуализирует проблему нанозагрязнения как одну из наиболее острых экологических угроз современности [1].

Наночастицы широко используются в сельском хозяйстве, химической промышленности, производстве потребительских товаров, покрытий, оптики и электроники, косметики, пищевой промышленности, медицинской промышленности, текстильной промышленности, пластмасс, красок, топливных добавок, очистке сточных вод и восстановлении окружающей среды.

Использование наночастиц в широком спектре продуктов с разнообразными областями применения увеличивает загрязнение окружающей среды. Они легко поднимаются в воздух и переносятся водой в почву, а затем накапливаются в растениях и попадают в организм человека через пищевую цепь [2; 3]. В сельскохозяйственном секторе нанотехнологии все чаще используются для повышения урожайности растений и сокращения использования химикатов, однако неконтролируемый выброс наночастиц в природную среду вызывает опасения по поводу возможных токсикологических последствий для растений, что приводит к несбалансированным биологическим и метаболическим процессам [4-6]. Нанозагрязнение водной среды происходит в результате пагубного воздействия использования искусственно созданных металлических и оксидных наночастиц [7; 8].

Загрязнение, вызванное наночастицами (нанозагрязнение), также называемое «невидимым загрязнением», является формой загрязнения, которое трудно обнаружить или контролировать [9]. Правительства большинства стран по всему миру направляют свои инвестиции в НИОКР на развитие новых технологий и разрабатывают стратегии по обеспечению ответственного развития и использования нанотехнологий [10].

Национальная нанотехнологическая инициатива (National Nanotechnology Initiative (NNI)) представляет собой крупномасштабную государственную программу США, стратегической целью которой является консолидация научно-исследовательского потенциала и промышленных ресурсов для обеспечения широкомасштабного внедрения и коммерциализации нанотехнологий с целью достижения устойчивого социально-экономического развития и повышения качества жизни населения.

В США для достижения поставленных целей в рамках NNI разрабатываются стратегические планы, где определяются конкретные задачи, которые с некоторой периодичностью пересматриваются (2004, 2007, 2011, 2014, 2016, 2021 гг.). Подкомитетом по нанотехнологической науке, инженерии и технологии (NSET) выбираются программные направления, развитие которых определяет достижение целей NNI в соответствии с Законом о научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработках в области нанотехнологий XXI в. [11; 12]. В результате существует широкий круг федеральных агентств, поддерживающих исследования в области нанотехнологий, работа которых регулируется межведомственным Подкомитетом по нанотехнологической науке, инженерии и технологии (NSET) и Комитетом по технологиям Национального совета по науке и технологиям (NSTC) [13].

Бюджет NNI представляет собой сумму инвестиций в нанотехнологии, выделяемых каждым участвующим агентством («сквозной бюджет NNI»). Каждое агентство определяет свой бюджет для программ, поддерживающих НИОКР в области нанотехнологий, в координации с Управлением по бюджету и управлению (OMB), Управлением по научно-технической политике (OSTP) и Конгрессом. Агентства NNI используют различные механизмы поддержки НИОКР (например, гранты, контракты, соглашения о сотрудничестве, внутриведомственные исследования) в рамках своих направлений исследования [13].

Таблица 1

Программные компоненты Национальной инициативы в области нанотехнологий (National Nanotechnology Initiative (NNI))

Примечание: составлено автором на основе источника [15].

Программа носит междисциплинарный и межведомственный характер, координируя усилия множества федеральных агентств, институтов и частного сектора (табл. 1).

Государственный сектор играет важную роль в стимулировании и финансировании развития технологий и отвечает за защиту людей и окружающей среды от возможных неблагоприятных последствий новых технологий, в связи с чем проводятся исследования, включающие социальные, экологические, этические и моральные аспекты инновационных процессов [14].

Изучение, оценка и предотвращение экологических рисков, влияющих на здоровье и безопасность человека в Соединенных Штатах Америки (США), осуществляется в рамках Стратегии исследований в области окружающей среды, здоровья и безопасности (Environmental, Health, and Safety Research Strategy (EHS), которые координирует Национальная инициатива в области нанотехнологий (NNI) [16]. Для решения задач EHS миссия NNI сосредоточена в следующих основных направлениях:

– защита общественного здоровья и окружающей среды;

– применение научно обоснованного анализа рисков и управления рисками;

– содействие технологическому прогрессу, приносящему пользу обществу.

NNI определяет приоритеты исследований в области охраны окружающей среды, здоровья и безопасности для федеральных агентств и ведомств, основы которых заложены в Стратегии исследований EHS [16]. Программный компонент «Ответственное развитие» охватывает широкий спектр мероприятий, которые включают исследования и разработки, направленные на понимание потенциального воздействия нанотехнологий на окружающую среду, здоровье и безопасность, а также на оценку, управление и смягчение выявленных рисков.

Цель исследования – выявление институциональных особенностей и анализ динамики финансирования программного компонента «Ответственное развитие» в структуре Национальной нанотехнологической инициативы США.

Материалы и методы исследования

Эмпирической базой исследования послужили бюджеты Национальной нанотехнологической инициативы США (NNI) за 20 лет. Статистический анализ включает расчет средних значений за анализируемые периоды и сравнительный анализ ведомственной структуры финансирования. Для обеспечения сопоставимости данных проведен пересчет показателей программных компонентов 2006–2012 гг. (8 компонентов) в соответствии с 5-компонентной классификацией, действующей с 2013 года. Интерпретация результатов выполнена с применением методов синтеза и обобщения. Для количественной оценки диспропорции между приоритетами коммерциализации и ответственного развития автором определен коэффициент дисбаланса, отражающий соотношение между краткосрочными экономическими целями и долгосрочными общественными благами в структуре финансирования нанотехнологий.

Результаты исследования и их обсуждение

Ответственное развитие нанотехнологий является неотъемлемой частью NNI с момента ее создания, при этом рамки ответственного развития, сформулированные в Стратегическом плане NNI 2021 года, расширились и стали включать этические, правовые и социальные последствия.

Ключевыми федеральными департаментами и агентствами, участвующими в реализации программного компонента «Ответственное развитие», являются: Управление по контролю за продуктами и лекарствами (FDA); Национальный институт наук об окружающей среде и здоровье (NIEHS); Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH); Национальный центр охраны окружающей среды (NCEH); Агентство по охране окружающей среды (EPA); Национальный институт стандартов и технологий (NIST); Национальный институт продовольствия и сельского хозяйства (NIFA); Комиссия по безопасности потребительских товаров (CPSC); Лесная служба (FS).

Проведенный анализ ключевых направлений исследований в рамках программного компонента «Ответственное развитие» NNI (2023–2026 гг.), финансируемых федеральными агентствами и ведомствами, выявил наличие как уникальных компетенций, которые характеризуются выраженной ведомственной специализацией, так и тематических пересечений между отдельными участниками программы, что позволило сформировать институциональную архитектуру исследований программного компонента «Ответственное развитие» (рис. 1).

Анализ достижений и планов NNI в разрезе тематик исследования за период с 2023 по 2026 г. позволил определить уникальные компетенции, реализуемые федеральными агентствами, входящими в структуру NNI (табл. 2).

Рис. 1. Институциональная архитектура финансирования исследований программного компонента «Ответственное развитие» Примечание: составлено автором на основе источника [15]

Таблица 2

Уникальные компетенции, реализуемые федеральными агентствами

Примечание: составлено автором на основе источника [15].

Таблица 3

Зоны межведомственного тематического пересечения федеральных агентств

Примечание: составлено автором на основе источника [15].

Зоны межведомственного тематического пересечения федеральных агентств за 2023–2026 гг. представлены в таблице 3.

Межведомственное взаимодействие между федеральными агентствами, участвующими в инициативе, между исследователями, финансируемыми агентствами, осуществляется Национальным координационным офисом по нанотехнологиям (NNCO), целью которого является координация федеральных исследований и разработок в области нанотехнологий в США в рамках NNI [17].

NNI не предусматривает прямого выделения средств на поддержку исследований и инфраструктуры в области нанотехнологий, она обеспечивает координацию таких ресурсов. В результате ни одно ведомство не несет ответственности за поддержание и развитие инфраструктуры, существует общая ответственность всех ведомств [13, p. 51-52]. В настоящее время четыре основных агентства (NSF, DOE, DOC, NIH) финансируют исследования в области нанотехнологий США на федеральном уровне.

Структурный анализ направлений инвестиций NNI за 2006–2026 гг. показывает устойчивую приоритизацию программного компонента «Нанотехнологии – возможности применения, приложения», основными целями которого являются коммерциализация, обмен информацией, содействие доступу к исследовательским центрам, с использованием ресурсов в рамках государственно-частного партнерства и участием в международных мероприятиях по стандартизации, имеющих решающее значение для коммерциализации [15].

Доля соответствующего программного компонента возросла с 20,9% в 2006–2012 гг. до 51,7% в 2020–2026 гг. На этом фоне доля компонента «Окружающая среда, здоровье и безопасность (2005–2012 гг.) / Ответственное развитие (2013–2026 гг.)» сократилась с 4,7% до 2,7%, достигнув в проекте на 2026 год исторического минимума – 1,1%. Показательно, что снижение ответственного развития происходит на фоне роста фундаментальных исследований (с 31,2% до 39,7%), особенно заметного в проекте на 2026 год (49,4%) (табл. 4).

Инвестиции по программному компоненту «Ответственное развитие» составляют небольшую часть от общих инвестиций NNI, происходит последовательное снижение величины показателя за последние 13 лет (табл. 5).

Результаты регрессии представлены в таблице 6. Линейная регрессия подтверждает устойчивое снижение доли ответственного развития в бюджете NNI (R² = 0,78; β = –0,450; p < 0,001). Ежегодное снижение инвестиций составляет в среднем 0,45%.

Таблица 4

Финансирование по направлениям программных компонентов NNI, средние данные за периоды, %

Примечание: составлено автором на основе источника [15].

Таблица 5

Данные для расчета линейного тренда с коэффициентом детерминации (R²)

Таблица 6

Результаты регрессии

Таблица 7

Доля инвестиций в рамках компонентов «Окружающая среда, здоровье и безопасность / Ответственное развитие» в общем бюджете ведомств в структуре NNI, средние данные за периоды, %

Примечание: составлено автором на основе источника [15].

Инвестиции по программному компоненту «Окружающая среда, здоровье и безопасность (2005–2012 гг.) / Ответственное развитие (2013–2026 гг.)» составляют большой процент бюджетов федеральных агентств и ведомств, осуществляющих свою деятельность в сфере экологии и защиты окружающей среды (табл. 7). В то же время доля инвестиций в ответственное развитие снижается у Национального научного фонда (NSF) с 8,5% до 5,3%, Национальных институтов здравоохранения (NIH) с 5,9% до 2,1%. Наиболее заметное сокращение наблюдается у Министерства сельского хозяйства (USDA): с 11,8% в 2006–2012 гг. до 5,9% в 2020–2026 гг.

Следует отметить, что инвестиции в данном направлении способствуют поддержанию общественного доверия к безопасности и эффективности применения нанотехнологий, исследуемых в рамках других программных компонентов, установлению нормативной прозрачности для компаний, стремящихся коммерциализировать продукты, созданные с использованием нанотехнологий [15].

Анализ динамики бюджетных расходов NNI позволяет ввести показатель – коэффициент дисбаланса, определяемый как отношение доли инвестиций в программные компоненты «Окружающая среда, здоровье и безопасность» и «Ответственное развитие» к доле инвестиций в компонент «Нанотехнологии – возможности применения, приложения» (рис. 2). Показатель является отношением долей инвестиций в программные компоненты эквивалентно отношению абсолютных величин, так как общий бюджет NNI является общим знаменателем для всех определяемых долей инвестиций, поэтому представляется возможным определить его как коэффициент. Величина коэффициента дисбаланса показывает соотношение между краткосрочными экономическими целями: частными благами (коммерциализация как основная цель программного компонента «Нанотехнологии – возможности применения, приложения») и долгосрочными общественными благами (безопасность, окружающая среда, здоровье).

Рис. 2. Динамика инвестиций Национальной нанотехнологической инициативы (NNI) по программным компонентам (млн долл. США и % от общего бюджета) Составлено автором на основе источника [15]

Рис. 3. Динамика финансирования программного компонента «Ответственное развитие» NNI, коэффициента дисбаланса Составлено автором на основе источника [15]

Как показано на рисунке 3, коэффициент дисбаланса демонстрирует устойчивую отрицательную динамику: с 0,27 в 2006 г. до 0,03 в плановом 2026 г., то есть сокращение в 9 раз. Это означает, что если в 2006 г. на каждый доллар, инвестированный в коммерциализацию, приходилось 27 центов на ответственное развитие, то к 2026 г. эта величина упала до 3 центов. Важно, что снижение коэффициента дисбаланса происходит на фоне сокращения финансирования программных компонентов «Окружающая среда, здоровье и безопасность» и «Ответственное развитие» с 73,5 млн долл. в 2006 г. до 15,5 млн долл. в 2026 г. (план). Таким образом, падение показателя отражает сокращение поддержки исследований в области нанобезопасности.

Следует отметить, что выводы о снижении роли компонента «Ответственное развитие» находятся в русле более широкого институционального кризиса NNI. Инфраструктура нанотехнологий США находится на критическом этапе спустя два десятилетия после введения NNI [13, p. 34]. Одной из самых острых проблем финансирования является неравенство в финансовой поддержке агентств и ведомств, отсутствие координации между ними, что негативно сказывается на их инфраструктуре [13, p. 51-52].

Как отмечено в докладе «Четырехгодичный обзор Национальной инициативы в области нанотехнологий (2025): обеспечение глобального лидерства США посредством обновления и расширения инфраструктуры», в 2024 году Соединенные Штаты перестали быть лидером по ключевым показателям научной продуктивности в областях науки и техники, имеющих непосредственное отношение к нанотехнологиям. Доля публикаций США по нанотехнологиям в глобальных научных базах за 2000–2024 гг. снизилась с 27% до 6%, доля Китая возросла с 9% до 31%, при этом темпы публикационной активности США остаются стабильными на фоне роста у Китая [13]. США сохраняет лидерство по удельному весу зарегистрированных патентов в мире. В среднем удельный вес количества зарегистрированных патентов за 2000–2024 гг. составил 48,1%, у Южной Кореи этот показатель – 8,9%, у Китая – 9,4%. Темп роста количества зарегистрированных патентов за анализируемый период в США – 8,2%, у Южной Кореи – 24,23%, у Китая – 51,09%1. Таким образом, Китай и Южная Корея значительно увеличили свои исследования и разработки в области нанотехнологий, сократив отставание от Соединенных Штатов.

Заключение

Усиление конкуренции требует от Соединенных Штатов постоянного внедрения инноваций и инвестиций в передовые исследования для сохранения конкурентоспособности. Об этом свидетельствуют выводы, опубликованные в докладе «Четырехгодичный обзор Национальной инициативы в области нанотехнологий (2025): обеспечение глобального лидерства США посредством обновления и расширения инфраструктуры». Несмотря на заявление о все более очевидном растущем значении наноматериалов в энергетических технологиях и в охране окружающей среды, отмечается, что федеральные агентства, поддерживающие исследования в области нанотехнологий, должны уделять приоритетное внимание инвестициям в новые возможности, которые способствуют развитию производства, синтезу материалов, анализу данных для поддержки новых технологий в целях сохранения Соединенными Штатами своего коммерческого преимущества. Проведенный анализ показывает, что структурные сдвиги в бюджете NNI демонстрируют смещение приоритетов от исследований в области нанобезопасности в сторону фундаментальной науки и коммерциализации, что может указывать на риск отставания научного сопровождения нанотехнологического прогресса от темпов вывода на рынок новых наноматериалов.