Вальтер РИС: «Наша лаборатория получила Нобелевские премии за сугубо фундаментальные исследования»
На вопросы главного редактора газеты IT News Геннадия Белаша отвечает Вальтер Рис (Walter Riess), руководитель департамента Science & Technology в научно-исследовательской лаборатории IBM в Цюрихе.
В чем заключается ваша работа как руководителя департамента науки и технологий?
IBM Research Zurich ведет свою историю с 1956 года. А наш департамент, будучи одним из пяти его технических подразделений, известен двумя Нобелевскими премиями. Мы получили премию в 1986 году за создание сканирующего туннельного микроскопа, а в 1987-м – за открытие высокотемпературной сверхпроводимости. Я возглавляю департамент Science & Technology с 2008 года. Наши исследования лежат в области «зеленых» технологий, нанотехнологий и энергоэффективности. Последний аспект очень важен для таких областей, как облачные вычисления и Big Data. В частности, мы работаем над повышением энергоэффективности ЦОДов, изучаем приливные эффекты, возникающие в телах, свободно движущихся в неоднородном силовом поле, разрабатываем новое поколение кремниевых материалов для полупроводниковых устройств будущего. Например, пытаемся создать полупроводниковую «нанопроволоку» (semiconductor nanowires) и новые электромеханические «нанопереключатели» (nano electromechanical switches). Моя роль заключается в координации проектов, научном руководстве и создании благоприятной атмосферы для работы; я занимаюсь распределением ресурсов, способствую налаживанию связей и совместной работы с университетами и другими исследовательскими центрами, делаю все возможное, чтобы привлечь в нашу команду лучшие умы.
Сколько сотрудников у вас в подчинении?
Наш департамент самый большой в лаборатории IBM в Цюрихе, однако мне сложно назвать точное число сотрудников, так как в течение года мы принимаем на стажировку студентов и интернов, у нас есть ученые, работающие над диссертациями, к нам приезжают ученые для обмена опытом, поэтому число сотрудников меняется от месяца к месяцу.
Каким образом вы набираете штат? Где находите талантливых людей для вашего департамента?
Практически каждый человек может стать изобретателем, если создать ему соответствующие условия. Как я уже сказал, у нас большая сеть партнеров, мы хорошо «встроены» в европейскую университетскую систему, связаны с множеством промышленных и научных центров. Как мы находим людей, которые получают у нас постоянную работу? Например, к нам на практику приезжает аспирант из Малайзии, он очень хорошо работает, ему у нас нравится, и он остается работать у нас. Мы предпочитаем брать на работу людей, которых неплохо знаем. Этот человек должен обладать не только отличными знаниями, но и хорошо вписываться в нашу среду. Мы также проводим конкурс под названием Great Minds для студентов из Центральной и Восточной Европы, России, Среднего Востока и Африки. Победители конкурса получают возможность поработать интернами в течение трех-шести месяцев в лабораториях IBM в Цюрихе, Хайфе или Дублине. Интернатура представляет отличную возможность поработать бок о бок с высококлассными учеными в одной из крупнейших IT-компаний в мире.
На каком этапе общения с потенциальным сотрудником подключаетесь вы?
Я участвую в процессе найма сотрудников на всех этапах, включаясь еще на этапе просмотра резюме, участвую в предварительных переговорах, напрямую общаясь с каждым претендентом. Кроме того, я сам открыт для тех, кто проходит у нас стажировку, любой аспирант может прийти ко мне и поговорить: обсудить научный вопрос или даже просто получить совет. Я стараюсь быть по-настоящему близким человеком всем нашим сотрудникам. Кроме того, я часто общаюсь как со студентами, так и с аспирантами. Мы регулярно встречаемся, зачастую за неформальным ланчем.
Есть ли в лаборатории сотрудники, которые прошли у вас стажировку, будучи студентами?
Да, я могу привести замечательный пример: это Хайке Рил (Heike Riel), обладательница множества научных наград. В 2005 году она была удостоена Applied Physics Award от Швейцарского физического общества за вклад в области прикладной физики (Applied Physics Award of the Swiss Physical Society), в 2012 году отмечена в качестве научно-технического инноватора Швейцарской ассоциацией женщин за достижения в инженерных науках (2012 Technical or Scientific Innovation from the Swiss Association of Women in Engineering), а в 2013-м получила престижную стипендию Фонда Гумбольдта (Humboldt professorship). После окончания университета Хайке прошла стажировку в Hewlett-Packard Research Laboratory в Пало-Альто и пришла к нам писать дипломную работу, а затем диссертацию на получение звания доктора наук (PhD), после чего ей была предложена постоянная работа в IBM Research. Сейчас профессор Рил – IBM Fellow, этим статусом отмечается высший уровень технических достижений в IBM. Наверняка вы знаете, что IBM – инновационная компания. Более двадцати лет мы лидируем в мире по количеству полученных патентов. У нас очень много научных публикаций в таких уважаемых изданиях, как Science и Nature. Наша научная команда не идет проторенными путями, мы ищем новые направления, новые подходы, и молодых людей, которые попадают в подобную научную среду, это очень стимулирует. Сама обстановка заставляет думать о новых подходах в стиле out-of-the-box, игнорируя привычные рамки. Все это дает молодым ученым шанс проверить свои идеи в деле, реализовать их на практике. Они также могут обсудить свои мысли с единомышленниками. Наша корпоративная культура строится на принципах открытого диалога и свободного обмена идеями. Эти принципы одинаковы для всех – и для студентов, и для нобелевских лауреатов.
Сколько патентов на вашем личном счету?
Более 60.
Ваш департамент больше занимается фундаментальной научно-исследовательской или экспериментальной опытно-конструкторской работой?
Говоря об экспериментальной работе, вы, возможно, имеете в виду лабораторию, которая в основном занимается прикладной наукой. Дело в том, что наша лаборатория получила Нобелевские премии за сугубо фундаментальные исследования в таких областях, как высокотемпературная сверхпроводимость и сканирующий туннельный микроскоп. Но когда ученые работают над фундаментальными задачами и достигают каких-то целей, каждый проект рассматривается как можно более прикладной. Мы сразу думаем, как использовать результаты в реальных устройствах. Покажу на примере. Мы разрабатывали проект по повышению энергоэффективности и эффективному охлаждению процессоров суперкомпьютера и ЦОДа с помощью горячей воды (45–60 ?С). С одной стороны, это совершенно прикладной проект. Но там есть и фундаментальная составляющая – это вопрос о транспорте тепла на наноуровне: сколько тепла может быть извлечено с кремниевой поверхности? Для проведения таких «прикладных» проектов необходимо чрезвычайно глубокое понимание фундаментальной науки. Это как фундамент дома, без которого ничего не построишь, – он должен быть очень-очень качественный и прочный.
Создание транзистора будущего – каким вы его видите?
Создание транзистора будущего в большинстве случаев является, с одной стороны, эволюционным, а с другой – революционным процессом. Мы, как вы знаете, движемся по дороге от 22 к 14 нм и говорим о 10 нм. Это масштабирование кремниевых металл-диэлектрик-полупроводников, в результате чего мы делаем транзисторы все меньше.
Какие новые материалы будут для этого использоваться?
Я говорил об обычном масштабировании, но есть еще и такой ключевой вопрос, как используемые материалы. В настоящее время мы работаем над полупроводниковыми материалами, которые базируются на третьей и пятой группах Периодической системы Менделеева, на основе кремниевой платформы, так называемые “III–V semiconductor on silicon”). Чтобы перейти ниже 10 нм, нужно использовать другие материалы. Мы решили заменить кремний материалами из третьей и пятой групп, берем другие материалы, а также меняем некоторые принципы работы транзисторов. Есть всего три варианта изменений: масштабирование, новые материалы и варианты устройств (device principles). И все три не являются независимыми. Когда возможности кремния дойдут до своего предела, его нужно заменить новым материалом, потом попытаться применить масштабирование и, наконец, реализовать новые принципы функционирования устройств.
На каких частотах будет работать транзистор будущего?
Сначала надо ответить на вопрос, какая сила толкает вперед полупроводники на базе элементов третьей и пятой групп? Обратите внимание, задача не только повысить производительность транзисторов, но и снизить потребление электроэнергии. Если вы посмотрите на расход электричества, то заметите, что по мере роста вычислительной мощности растет и потребление электроэнергии. Причем это зависимость третьей степени: например, компьютер с производительностью около 1 петафлопс потребляет примерно 1 МВт. Наращивание вычислительной мощности, таким образом, упирается в потолок энергопотребления. Создание транзисторов с пониженным электропотреблением является движущей силой прогресса в этой области. И частота – только один параметр в сложном наборе, определяющем реальную производительность системы. В системе есть узкие места, и повышение отдельных параметров в общем случае не дает возможности их обойти. Например, если у вас есть машина с двигателем в сто лошадиных сил, то, если вы установите восемь колес вместо четырех, машина быстрее не поедет.
Что такое нанотуннельный эффект?
Это явление, которое относится к транзисторам будущего. Как я говорил, есть три направления разработки транзисторов завтрашнего дня: масштабирование, новые материалы и новые принципы работы. Для того чтобы снизить напряжение, необходимое для работы транзистора, надо изменить принцип его работы. Обычный КМОП-транзистор работает, модулируя потенциальный барьер, на который воздействует электрическое напряжение затвора. Если я захочу получить транзистор, который работает при напряжении 0,3 В, мне придется что-то делать с управляющим напряжением. Поэтому такие устройства требуют фундаментально новых принципов работы.
Расскажите про самое интересное ваше личное изобретение.
Для этого придется вернуться назад, в то время, когда я исследовал органические светодиоды (OLED). Мы создали несколько прототипов, которые оказали влияние на современные технологии создания плоских дисплеев. Наши разработки были запатентованы и проданы партнерам, а я получил награду IBM Patent Award. Стоит отметить, что IBM ежегодно получает около миллиарда долларов за использование своих патентов.
Опубликовано 03.03.2014