Инновации

Инновационная деятельность

ЮНЦ РАН уделяет повышенное внимание вопросам внедрения результатов фундаментальных, прикладных и междисциплинарных научных исследований по приоритетным направлениям развития науки в целях обеспечения импортозамещения и продовольственной безопасности.

Сотрудниками ЮНЦ РАН в рамках реализации Государственного задания, грантов и договоров разработан ряд инновационных технологий, направленных на решение важнейших задач развития общества и страны. ЮНЦ РАН ежегодно участвует в российских и международных выставках, ярмарках и салонах: Международной специализированной выставке «Мир биотехнологий», Международной рыбопромышленной выставке «Рыбпромэкспо» (раздел «Инновации в рыбной отрасли»), Международных выставках «Перспективные технологии XXI века», «Гидроавиасалон», «Неделя вы‑ соких технологий в Санкт-Петербурге», Московском Международном салоне инноваций и инвестиций и др. Разработки ЮНЦ РАН неоднократно отмечены дипломами, медалями и другими наградами.

ПОДРОБНЕЕ ОБ ИННОВАЦИОННЫХ РАЗРАБОТКАХ ЮНЦ РАН

1. Инновационная технология получения экологически чистого производства рыбной осетровой продукции при использовании модульной установки-комплекса
Отдел водных биологических ресурсов бассейнов южных морей Южного научного центра РАН

2. Биотехнология низкотемпературного консервирования с целью создания криобанка репродуктивных клеток редких и исчезающих видов рыб Юга России
Отдел водных биологических ресурсов бассейнов южных морей Южного научного центра РАН

3. Высокоэффективные солнечные батареи на основе наногетероструктур с квантовыми точками
Отдел "Нанотехнологий, солнечной энергетики и энергосберегающих технологий" ЮНЦ РАН

4. Гетероподложки карбида кремния
Отдел "Нанотехнологий, солнечной энергетики и энергосберегающих технологий" ЮНЦ РАН

5. ГИС "Терроризм на Юге России"
Южный научный центр РАН, ИСЭГИЮНЦ РАН

6. Методика и программный комплекс анализа, энергосбережения и прогнозирования электропотребления крупных энергосистем на основе декомпозиционных одномерных и двумерных вейвлет-подходов
Отдел транспорта, энергетики и композитных материалов ЮНЦ РАН

7. Математические методики углублённой обработки хронопотенциограмм в системах экспресс анализа легированных и углеродистых сплавов
Отдел транспорта, энергетики и композитных материалов ЮНЦ РАН

8. Программно-аппаратный комплекс текущего (in-situ) контроля оптических констант в технологии приготовления планарных структур
Отдел физики и астрономии ЮНЦ РАН

9. Гетероструктуры на основе наноразмерных сегнетоэлектрических пленок: получение, свойства , применение
Отдел физики и астрономии ЮНЦ РАН

10. Программно-аппаратный комплекс оценки адаптационных возможностей "Пульс-Антистресс Риски"
Отдел физики и астрономии ЮНЦ РАН

11. Рабочая станция РВС-02
НИИ многопроцессорных вычислительных систем Южного федерального университета, Отдел "Информационных технологий и процессов управления" Южного научного центра РАН

12. Система обработки спекл-изображений на базе ускорителя персонального компьютера РУПК-50
Специальная астрофизическая обсерватория РАН, Отдел "Информационных технологий и процессов управления" Южного научного центра РАН, НИИ многопроцессорных вычислительных систем Южного федерального университета

13. Система прогноза сейсмичности "СЕЙСМОЗОНА"
Кубанский государственный университет, Отдел "Математики и механики" Южного научного центра РАН

14. Адаптивные авиационные конструкции на основе пьезокомпозитных смарт-материалов с интеллектуальным управлением
Лаборатории "Машиностроение и высокие технологии", "Механика активных материалов" ЮНЦ РАН (совместно с ОАО "Роствертол", НИИМ и ПМ ЮФУ, ДГТУ)

15. Образцы с нанесенным самосмазывающимся материалом
Ростовский государственный университет путей сообщения, Отдел транспорта, энергетики и композитных материалов ЮНЦ РАН

16. Люминофоры и светопреобразующие материалы
Северо-Кавказский государственный технический университет, Отдел "Нанотехнологий, солнечной энергетики и энергосберегающих технологий" ЮНЦ РАН

Разработана комплексная методика регулирования нереста с использованием биологически активных веществ, гормональной стимуляции и регулирования режима водной среды (течение, температура)

Использование данной методики позволяет создавать высокопродуктивные маточные стада осетровых рыб, отвечающие следующим характеристикам:

- быстрый темп роста;
- высокая скорость полового созревания;
- короткие межнерестовые интервалы;
- высокий выход икры на единицу массы тела.

Научная новизна предлагаемых решений:

- применение инновационных уникальных установок для выращивания рыбы;
- ускоренное формирование маточного высокопродуктивного стада осетровых рыб;
- круглогодичное получение икры прижизненным методом;
- оригинальные методики приготовления пищевой икры.

Интеллектуальная собственность:

Сертификат и патенты, полученные в 2012 году

Секрет производства (Ноу-Хау): Технология ускоренного выращивания осетровых рыб до товарной массы путем кормления в соответствии с биоритмами питания и ускоренного получения от производителей икры-сырца путем биостимуляции нереста.

Стадия разработки (идея, опытный образец, продукция):
опытный образец, экспериментальное производство, внедрение биотехнологии на малом инновационном предприятии ООО ИНПП "Интос".

Разработана методика криоконсервации половых клеток осетровых рыб с включением двух новых звеньев: электростимуляции и размораживание с выведением криопротектора, что повышает выживаемость спермиев и снижает негативное воздействие после двойного температурного шока. Методика позволяет длительное время сохранять жизнеспособные половые клетки осетровых рыб и использовать их для искусственного воспроизводства.

Создание низкотемпературного банка позволяет:
- Сохранять генетическую информацию в течение десятилетий без утраты генетического стандарта;
- Транспортировать репродуктивный материал в районы исчезновения или резкого сокращения численности для восстановления популяции вида;
- Обеспечить возможности для селекционно-генетических работ в рыбоводных хозяйствах;
- Создать достаточно полную генетическую коллекцию разных видов гидробионтов;
- Сократить площади, используемые для содержания производителей рыб, повысив экономическую эффективность искусственного воспроизводства и товарного выращивания.

Интеллектуальная собственность:

Патент N 2399201
"Способ повышения выживаемости половых клеток осетровых видов рыб при криоконсервации"

Проект "Высокоэффективные солнечные батареи на основе наногетероструктур с квантовыми точками" направлен на создание мобильных экологически чистых источников энергии, которые могут эффективно и с высокой надежностью обеспечить независимое энергообеспечение потребителей энергии наземного и космического применения.

Цель проекта: разработка и создание высокоэффективных солнечных батарей на основе наногетероструктурных полупроводниковых элементов с квантовыми точками.
Задачи проекта:
1) разработка новой альтернативной технология ионно-лучевого выращивания фоточувствительных гетероструктур с квантовыми точками для создания фотоэлектрических преобразователей третьего поколения;
2) разработка оптимальной конструкции фотоэлектрического преобразователя на основе выращенных гетероструктур с квантовыми точками;
3) разработка технология формирования наноструктурированных p-n-переходов с квантовыми точками методом ионно-лучевого осаждения;
4) разработка конструкции и создание блока сопряжения аккумуляторных батарей с фотоэлектрическими преобразователями;
5) создание и испытание опытных образцов высокоэффективных солнечных батарей на основе наногетероструктурных полупроводниковых элементов с квантовыми точками, полученных методом ионно-лучевого осаждения;
6) создание опытного производства мощностью до 1 Мвт/год высокоэффективные солнечные батарей на основе наногетероструктур с квантовыми точками.

Предлагаемая инновационная разработка получила высокую оценку на различных международных форумах и инновационных выставках в г. Москве, г. Сочи, г. Ростове-на-Дону и г. Ставрополе. Разработка награждена дипломами и медалями.

4. Гетероподложки карбида кремния
Отдел "Нанотехнологий, солнечной энергетики и энергосберегающих технологий" ЮНЦ РАН
(ссылка на лаб./отдел)

Монокристаллическая гетероподложка карбида кремния (SiC/Si) это высоко технологичный продукт являющийся альтернативой дорогим монокристаллическим пластинам (подложкам) карбида кремния (SiC).
Практически все имеющиеся на рынке подложки карбида кремния изготовлены по технологии, предусматривающей синтез монокристалла с последующей его резкой на пластины. Как правило, для синтеза используют методы PVT (Сree и ЛЕТИ).
Суть разработки заключается в том, что монокристаллический слой карбида кремния выращивается   на поверхности монокристаллической пластины кремния (гетероподложки), с предварительно синтезированным буферным слоем (SixC1-x) толщиной в 10-20 нанометров.
Применение буферного слоя (синтезируемого особым образом и с использованием нетрадиционных источников кремния и углерода) позволяет решить проблему большого рассогласования периодов решеток SiC и Si, и, тем самым, получить качественный ориентированный монокристаллический слой карбида кремния.

Стадия разработки (идея, опытный образец, продукция): опытный образец.

5. ГИС "Терроризм на Юге России"
Южный научный центр РАН,
ИСЭГИЮНЦ РАН

Разработана геоинформационная система, позволяющая выявлять существующие пространственные и временные закономерности тревожных процессов, визуализировать количественную информацию о преступлениях террористической направленности в Южном макрорегионе. Были разработаны методические рекомендации, правила и принципы использования при проведении комплексных социально-политических исследований. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ N2012612626 от 13.03.2012 г.
В основе ГИС "Терроризм на Юге России" лежит база данных, включающая более 11 000 насильственных инцидентов, совершенных в Южном и Северо-Кавказском федеральных округах с 2005 г. по ноябрь 2011 г.

Стадия разработки (идея, опытный образец, продукция): опытный образец.

(Ссылка с патентов)

Разработана методика и программа применения декомпозиционных подходов, одномерных и двумерных вейвлет-подходов для анализа энергоэффективности работы крупных энергосистем. Анализ осуществляется по накопленной системами автоматизированного учета предыстории в форме суточных графиков электропотребления, суточных графиков изменения основных влияющих факторов (температуры, солнечной освещенности, ограничений, отключений). Разложения по базису вейвлет функций, вследствие их хорошей частотно-временной локализации, является мощным инструментом для анализа и моделирования процессов, позволяющим отслеживать локальные изменения сигнала электропотребления на разных временных масштабах. Использование компактных ортогональных вейвлетов Добеши разных порядков позволило создать методики выделения составляющих в графиках электропотребления, определяющих зависимость от годовых, суточных температурных и других климатических изменений, изменений времени восхода и захода солнца, сезонных переводов времени, периодичности чередований типов суток электропотребления и других. Наиболее важно то, что удалось уменьшить перекрестное влияние факторов на выделяемые составляющие в модели. Анализ выделенных составляющих позволяет делать вывод об энергоэффективности работы энергосистемы и определять пути энергосбережения.
Использование предложенной методики приводит к повышению качества реализуемых краткосрочных прогнозирующих моделей процесса электропотребления для систем диспетчерского управления. Также позволяет, например, оценить экономическую эффективности перехода на летнее- зимнее время для конкретной энергосистемы. Проверка методики была осуществлена по базам данных за несколько лет ряда региональных энергосистем России. Применение двумерного вейвлет-преобразования для моделирования электропотребления энергосистем в России используется впервые и находится в контексте современных исследований в данной области, проводимых в мире. На программу, реализующую данную методику получено свидетельство государственной регистрации (свид. РФ гос. рег. прогр. ЭВМ N 2011611060 от 31.01.2011) .

Стадия разработки (идея, опытный образец, продукция): идея, опытный образец.

Предложены новые математические методики на основе нейронных сетей прямого действия и радиально-базисных нейронных сетей с предварительным ортогональным преобразованием для электрохимического экспресс-анализа металлических конструкционных сплавов на предмет выявления массовой доли примесей (углерода, молибдена и др.) для применения в диагностических информационно-измерительных экспресс-системах, работающих на основе усовершенствованной прямой и инверсной хронопотенциометрии. Хронопотенциометрия при анализе не требует выполнения сложно автоматизируемых и формализуемых процедур анализа, а также высокой квалификации в химической области человека проводящего анализ. Однако, относительная простота и высокая скорость автоматизированного получения хронопотенциограмм требует применения достаточно сложных методов математической обработки, анализа и моделирования для извлечения из них требуемой информации о сплаве. Эти математические методы во многом определяют работоспособность, функционирование и характеристики системы анализа.
Использование декомпозиционных и нейросетевых подходов позволило улучшить адаптивные свойства и реализовать качественную нелинейную аппроксимацию экспериментальных нелинейных зависимостей массовой доли от формы графиков. Сопоставление моделей многомерной регрессии и предложенной модели с двухслойной нейросетью показало предпочтительность использования последней. С использованием этой модели возможна реализация расчета массовой доли углерода в диапазоне 0-0.25% со средней погрешностью 0,03%. Для выявления массовой доли молибдена вместо нейронной сети прямого распространения использовалась также радиально-базисная нейронная сеть, показавшая погрешность не более 0,02%. Рассмотренные модели позволяют уменьшить погрешность при автоматизированной экспресс идентификации.
Были проведены экспериментальные исследования разработанных методик в составе прибора электрохимической идентификации сплавов, которые подтвердили их превосходство над существующими подходами. Была исследована применимость методики при экспресс анализе сплавов цветных металлов (проб золота, платины). Применение подобных моделей при построении систем экспресс-анализа на основе хронопотенциометрии в России осуществляется впервые. Указанные исследования соответствуют современным направлениям развития данной области науки в мире. Работы проводятся совместно с ЮРГТУ(НПИ). Готовится государственная регистрация программы.

Стадия разработки (идея, опытный образец, продукция): идея, опытный образец.

Программно-аппаратный комплекс текущего (in-situ) контроля оптических констант в технологии приготовления планарных структур Предназначен для использования в качестве опции в установках нанесения тонких металлических и диэлектрических слоёв в технологии изготовления планарных структур. Позволяет определять глубинный профиль коэффициента преломления материала плёнки и буферных слоёв. В качестве регистрируемого параметра выступает интенсивность зеркально отражённого от планарной структуры зондирующего излучения.

Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ N 2011611977 от 04.03.2011.
Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ N2011617211 от 15.09.2011

Возможности:
- визуальный контроль профиля коэффициента преломления наносимой планарной структуры в режиме реального времени;
- количественная и качественная оценка однородности поверхности планарной структуры в процессе напыления
- сохранение в БД зарегистрированных данных в процессе напыления
- экспорт данных

Стадия разработки (идея, опытный образец, продукция): экспериментальный образец.

(Ссылка с патентов)

9. Гетероструктуры на основе наноразмерных сегнетоэлектрических пленок:
получение, свойства , применение
Отдел физики и астрономии ЮНЦ РАН

Создана технология получения гетероструктур на основе наноразмерных монокристаллических пленок высокого структурного совершенства
Разработан способ управления размерами доменов в сегнетоэлектрических пленках
Разработаны экспериментальные устройства на основе наноразмерных сегнетоэлектрических пленок

10. Программно-аппаратный комплекс оценки адаптационных возможностей "Пульс-Антистресс Риски"
Отдел физики и астрономии ЮНЦ РАН

Программно-аппаратный комплекс "Пульс-Антистресс Риски" предназначен для оценки риска развития заболеваний, стресса и адаптационных возможностей человека по отношению к физическим и психо-эмоциональным нагрузкам. Обладает малым временем обследования (менее 1,5 минут) и простотой использования. Не требует специального обучения персонала.
Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ N2010610702 от 20.01.2010.

Стадия разработки (идея, опытный образец, продукция): продукция.
Продукция выпускается ООО "НПП "АрхиМед" по лицензии ЮНЦ РАН под названием "Пульс-Антистресс".

11. Рабочая станция РВС-02
НИИ многопроцессорных вычислительных систем Южного федерального университета,
Отдел "Информационных технологий и процессов управления" Южного научного центра РАН

Система имеет объем 40-60 дм3, производительность 0,3 Тфлопс и предназначена для решения задач геологоразведки, моделирования сложных технических систем, решения задач линейной алгебры и символьной обработки больших размерностей, мобильной сейсморазведки в геологических партиях, экологического мониторинга и т.д. Размеры 0,5 × 0,6 × 0,27 м, демонстрационная версия.
Стадия разработки (идея, опытный образец, продукция): опытный образец.

12. Система обработки спекл-изображений на базе ускорителя персонального компьютера РУПК-50
Специальная астрофизическая обсерватория РАН,
Отдел "Информационных технологий и процессов управления" Южного научного центра РАН, НИИ многопроцессорных вычислительных систем Южного федерального университета

Система предназначена для обработки в реальном масштабе времени спекл-изображений, поступающих с камеры телескопа БТА-6. Основным вычислительным компонентом системы является реконфигурируемый ускоритель персонального компьютера РУПК-50 "Фекда", имеющий в своем составе базовый модуль 16V5-50, который содержит 16 микросхем ПЛИС XC5VLX110-1FFG1153, соединенных между собой ортогональной системой связей. Размеры РУПК-50 "Фекда" 441 × 318 × 82 мм, производительность 50 Гфлопс.
Стадия разработки (идея, опытный образец, продукция): опытный образец.

13. Система прогноза сейсмичности "СЕЙСМОЗОНА"
Кубанский государственный университет, Отдел "Математики и механики" Южного научного центра РАН

Математическая модель "СЕЙСМОЗОНА", опирающаяся на геофизические данные, получаемые со специально созданного в сейсмоопасной зоне полигона, оснащенного высокоточным отечественным и зарубежным оборудованием, позволяет улавливать предвестники сильных землетрясений, более 5,5 баллов. Разработка основана на новейших собственных результатах в области математики (теория блочных структур, метод блочного элемента), достижениях отечественной и мировой науки в области геоинформационных технологий (ГИС-система НПО ?Энергия? им. С.П. Королева, ГИС-системы ArcView GIS), с использованием высокотехнологичного отечественного и зарубежного оборудования компаний Geometrics, Силиконовая Долина, Phoenix, тяжелых американских вибросейсмоисточников Y-3000, высокоточных GPS- приемников и другого современного оборудования.. Система продолжает совершенствоваться до уровня предупреждения о зонах и временах возможного сильного, землетрясения. Аналогов в мире разработка не имеет.

14. Адаптивные авиационные конструкции на основе пьезокомпозитных смарт-материалов с интеллектуальным управлением

Лаборатории "Машиностроение и высокие технологии"
"Механика активных материалов" ЮНЦ РАН
(совместно с ОАО "Роствертол", НИИМ и ПМ ЮФУ, ДГТУ)

Результаты проекта используются на ОАО "Роствертол" в форме:

· Методов и средств испытаний полного набора упругих характеристик высокопрочных полимерных композитов и на их основе;

· Усовершенствованных методов динамического расчета и оптимизации несущих авиационных конструкций;

· Методов и средств оптимизации режимов формования крупногабаритных композитных конструкций сложной геометрии

Перспективы проекта:

· Разработка методов моделирования активного винта на основе полимеркомпозитных смарт-материалов;

· Интеллектуализация и повышение надежности системы адаптивного управления динамического состояния лопастей несущего винта вертолета

15. Образцы с нанесенным самосмазывающимся материалом
Ростовский государственный университет путей сообщения,
Отдел транспорта, энергетики и композитных материалов ЮНЦ РАН

Разработаны антифрикционные, самосмазывающиеся, композиционные материалы (АСК), содержащие политетрафторэтиленовые и стеклянные волокна. Полимерной матрицей являются эпоксифенольные смолы. Создание АСК с двумя типами волокон позволяет значительно улучшить их свойства. Перспективно использование этих АСК в тяжелонагруженных узлах трения, когда использование смазочных материалов и подшип?ников качения не является достаточно эффективным. Разработка может быть широко использована при ремонтно-восстановительных работах подвижного состава ОАО "РЖД" путем поставки в локомотивные депо и ремонтные заводы втулок на основе АСК. Установка втулок на основе АСК в узлах трения балансиров электровозов ВЛ-60 позволила в 1,5-2,0 раза увеличить срок службы подвески электровоза. Подшипники на основе АСК успешно работают без смазки при высоких нагрузках и низких скоростях скольжения. Они обладают высокими демпфирующими свойствами при ударных и вибрационных нагрузках. Результаты испытаний на Северо-Кавказской и Юго-Восточной ж.д. в эксплуатационных условиях подтверждают целесообразность применения разработанных АСК для повышения ресурса работы, надежности и долговечности тяжелонагруженных узлов трения подвижного состава.

Стадия разработки (идея, опытный образец, продукция): опытный образец.

16. Люминофоры и светопреобразующие материалы
Северо-Кавказский государственный технический университет,
Отдел "Нанотехнологий, солнечной энергетики и энергосберегающих технологий" ЮНЦ РАН

Люминофор красного свечения (патенты N 2312122, 2319728) относится к энергосберегающим технологиям последнего поколения и применяется в качестве наполнителя парниковой пленки в сельском хозяйстве для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Использование субмикронного люминофора с размером 300-400 нм вместо применяемых в настоящее время добавок обеспечивает уменьшение расходных норм фотопреобразующей добавки при изготовлении тепличных покрытий, увеличение интенсивности преобразования, снижение цены фотопреобразующих тепличных покрытий.

Стадия разработки (идея, опытный образец, продукция): продукция.