Природовдохновленный инижиниринг: нано- и микроразмерные технологии для экономики будущего

3. Стратегические проекты, направленные на достижение целевой модели.


3.3. Природовдохновленный инижиниринг: нано- и микроразмерные технологии для экономики будущего


3.3.1. Название стратегического проекта

Природовдохновленный инижиниринг: нано- и микроразмерные технологии для экономики будущего


3.3.2. Цель стратегического проекта

Занятие лидерской позиции в сфере природовдохновленного инжиниринга в исследованиях, технологических разработках и образовании на национальном уровне с опорой на уникальные исследовательские компетенции университета в области естественных наук.


3.3.3. Задачи стратегического проекта

1. Сформировать исследовательские направления (химический инжиниринг, машинное обучение и цифровизация в области естественных наук), дополняющие уникальные научные программы университета в области естественных наук и обеспечивающие наряду с комплиментарными исследованиями в областях мемристорных устройств, биосовместимых микросенсоров, наноструктурированных поверхностей и микрофлюидики устойчивый поток технологических решений и разработок в области природовдохновленного инжиниринга.
2. Создать условия для развития культуры технологического творчества в России по направлению «химический инжиниринг» с центром в ТюмГУ.
3. Обеспечить вхождение ТюмГУ в число 100 ведущих разработчиков микро- и наноразмерных устройств и технологий на основе природовдохновленного инжиниринга среди классических университетов.
4. Стать передовым национальным центром подготовки кадров в области природовдохновленного инжиниринга.

3.3.4. Ожидаемые результаты стратегических проектов

• ТюмГУ станет лидирующим центром в России в области «природовдохновленных технологий». Будет создан каталог «природовдохновленных» решений для использования в инжиниринге нано- и микроустройств.
• Университет станет центром разработки микро- и наноразмерных устройств и технологий, реализованных на базе природовдохновленных подходов. ТюмГУ войдет в 100 ведущих разработчиков нано-микроустройств среди классических университетов.
• ТюмГУ станет ведущим центром в стране по инженерии и конструированию модульной техники, основанных на природовдохновленных подходах.
• Университет станет организатором международных состязаний в области природовдохновленного инжиниринга.

3.3.5. Описание стратегического проекта

Природовдохновленный инижиниринг: нано- и микроразмерные технологии для экономики будущего

Университет будет оказывать позитивное влияние на экономическое развитие макрорегиона путем создания устойчивого потока разработок и инженерных кадров по прорывным технологическим направлениям. Современные инженеры должны обладать компетенциями по созданию новых продуктов и технологий, актуальными для системы разделения труда в передовых областях знания. ТюмГУ в соответствии с отраслевой структурой экономики региона развивал инженерное образование в сфере нефтяной промышленности. В то же время наибольшие ожидания среди технологических областей, основанных на материальных объектах (material  based), в ближайшее десятилетие связывают с разработками нано- микроустройств, количество зарегистрированных в мире патентов на которые за последние пять лет показало четырехкратный рост (по данным аналитических систем Questel Orbit и Lexis Nexis). Их значимую долю составляют результаты, основанные на принципах природовдохновленного инжиниринга. 

Для формирования опережающего технологического задела будут запущены междисциплинарные исследовательские проекты по следующим направлениям: морфология беспозвоночных и биомеханическое моделирование, микро- и наносенсоры, микрофлюидные чипы, оптика свободной формы, мемристоры, иерархические каталитические системы. Их реализация с одновременным выстраиванием партнерств с индустрией позволит создать образовательное пространство нового типа, отвечающее требованиям формирующегося технологического уклада. Для этого будут использованы сквозные технологии по следующим направлениям: новые материалы, моделирование и создание цифровых двойников и аддитивного производства на нано- и микроуровнях. Неотъемлемой частью обучения станет технологическое творчество в центрах прототипирования ТюмГУ и региона, что позволит будущим инженерам в ходе обучения выполнять проекты полного цикла (от проблемы до апробированного решения).


Проекты стратегического проекта

1. Природовдохновленный инжиниринг микро- и наноустройств

Цель проекта – обеспечение лидерской позиции в создании природовдохновленных технологических решений микро- и наноустройств за счет реализации исследовательских и технологических программ, позволяющих использовать уникальные компетенции ТюмГУ в естественных науках, разработке мемристорных и микрофлюидных устройств.

Механизмы реализации проекта:

1. Реализовать программу разработки микро- и наноустройств на базе новых лабораторий роботизированных сенсорных систем и наноэлектроники.
2. Реализовать технологическую программу с целью разработки диагностических микрофлюидных устройств.

2. Природовдохновленный химический инжиниринг

Цель проекта – формирование компетенций университета в инжиниринге химических процессов и устройств иерархического типа и микро- и наноструктурированных каталитических систем на основе природовдохновленных подходов, включая создание новых лабораторий, реализацию исследовательских проектов, технологических разработок и новых образовательных программ.

Механизмы реализации:

1. Реализовать исследовательские программы на базе новой Лаборатории природовдохновленных иерархических каталитических систем по следующим направлениям:
- разработка фундаментальных основ химической технологии для различных каталитических процессов в условиях самоорганизации поверхности катализатора в искусственно созданных нестационарных режимах;
- разработка и многоуровневая оптимизация микроволокнистых катализаторов для создания высокоэффективных структурированных каталитических блоков.
2. Создать систему подготовки кадров высшей квалификации для формирования компетенций в сфере создания и разработки эффективных химических процессов и продуктов на основе структурированных каталитических систем в широком междисциплинарном спектре.

3. Природовдохновленный системный инжиниринг

Цель – обеспечить позицию университета как одного из лидеров в сфере системного инжиниринга в стране за счет использования исследовательских результатов фундаментальной биологии в технологиях инжиниринга модульных, высоконадежных, самовосстанавливающихся и других сверхсложных технических систем.

Механизмы реализации:

1. Производство кадров нового типа за счет расширения образовательного пространства Школы естественных наук путем разработки и реализации магистереских программ в области междисциплинарных инноваций.
2. Разработка программных и аппаратных средств для внедрения технологий системной инженерии в проектирование сложных инженерных систем, основанных на функциональных моделях экосистем. 
3. Разработка подходов и программных инструментов для проектирования быстро адаптирующихся модульных инженерных систем на основе природовдохновленных подходов. 
4. Разработка технологий подбора методов повышения нефтеотдачи на основе микрофлюидных чипов.

4. Природовдохновленные оптические технологии

Цель проекта – создание оптических и фотонных систем, воспроизводящих природные процессы управления световым потоком, реализованные в живых объектах, и обмен информацией в оптическом спектре. Полученные разработки, включая свободные оптические системы, применимы в робототехнике, освоении космоса и исследованиях Земли, медицинской диагностике, системах навигации и передачи данных.

Механизмы реализации:

1. Реализация исследовательских и технологических проектов по направлениям: разработка технологии и создание микроустройств регистрации, кодирования и передачи оптических сигналов; разработка миниатюрных систем зрения (artificial vision) для гуманоидных роботов, имитирующих функции глаза; создание технологии оптики свободной формы на основе гибридизации методов микрофлюидики, бионики и твердотельной оптики; создание микрофлюидных биоподобных сенсоров с широким диапазоном чувствительности.  
2. Ускоренное технологическое освоение результатов за счет создания экспериментального производства для изготовления прототипов и пилотных серий.
3. Создание и реализация магистерских программ по направлению природовдохновленных оптических технологий в кооперации с Центром НТИ «Фотоника».