Как Гренобль освоил научное сотрудничество между промышленностью и академическими кругами

Кампус Сен-Мартен-д'Эр в Университете Гренобль Альп во Франции. Фото: Франк Гизиу/Хемис/Алами

Когда президент Эммануэль Макрон обнародовал свой стратегический план для электронной промышленности Франции 12 июля прошлого года, он сделал это не перед какой-либо из знакомых парижских достопримечательностей, а на заводе в тени зубоподобной горы Дент-де-Кролл.

Выбор фона Макроном не был мотивирован чувством визуальной драмы. Скорее, это позволило ему погреться в отраженной славе новостей, объявленных накануне о планах по созданию 1 рабочих мест на новом полупроводниковом заводе на площадке, уже используемой технологическим гигантом STMicroelectronics, недалеко от Гренобля, на юго-востоке Франции, в рамках инвестиционной программы в размере 000,5 млрд евро (7,6 млрд долларов США).

Имея всего 158 000 жителей, город Гренобль не может войти в топ-10 городов страны с самым большим населением. Тем не менее, в нем и прилегающей столичной области находится 24% рабочих мест в национальной микроэлектронике, по данным Агентства экономического развития Invest in Grenoble Alpes. В 2018 году Гренобль был назван одним из четырех городов, в которых разместились новые финансируемые правительством научно-исследовательские институты искусственного интеллекта (ИИ). Город является домом для дочерней компании Siquance, которая возглавляет национальные усилия по созданию первого в мире универсального квантового компьютера на основе кремния — такого, который может быть использован для широкого набора задач, как и обычный компьютер: важный шаг в привлечении квантовых вычислений к массовому использованию.

Не только в области электроники и цифровых технологий Гренобль превосходит крупные французские города. Университет Гренобля Альп (UGA) занимает пятое место, когда французские университеты ранжируются по количеству статей, в которых их исследователи перечислены в качестве авторов в 82 ведущих естественнонаучных журналах в год с октября 2021 года по сентябрь 2022 года по Индексу природы. Почти одно из 13 рабочих мест в регионе связано с исследованиями и разработками (НИОКР) - самая высокая доля среди всех французских мегаполисов (см. Гренобль: в цифрах).

Гренобль: в цифрах

158 000 человек — население города.

717 000 человек — население агломерации.

40 000 — рабочие места в цифровом секторе в радиусе 20 километров региона Гренобль-Альпы (включая компьютерное оборудование и программное обеспечение, электронику и микро-и нанотехнологии).

24% — доля рабочих мест в секторе микроэлектроники Франции, которые базируются в регионе Гренобль-Альпы.

1-е место — во Франции по концентрации рабочих мест в области исследований и разработок (НИОКР; 7,6%).

1 место — рейтинг Университета Гренобль Альп (UGA) во Франции в области нанонауки и нанотехнологий, металлургического машиностроения, инженерии водных ресурсов, географии и гостиничного бизнеса и управления туризмом.

670 — стартап-компании, запущенные в Гренобле с 2000 года.

23 000 — рабочие места в научно-исследовательском районе в радиусе 20 километров от города.

Тем не менее, небольшой размер Гренобля означает, что есть области, в которых он не может конкурировать. Более крупные места могут охватывать большую широту областей исследований и иметь видимость для привлечения более крупных встреч и других мероприятий. Тем не менее, успехи города могут дать представление тем, кто стремится стимулировать и коммерциализировать инновации в других местах. И исследователи, рассматривающие свои варианты в широком спектре областей, могли бы извлечь выгоду, узнав больше о возможностях, предлагаемых в городе.

Культура инноваций

Хотя исторические корни инновационных сильных сторон региона сложны, две личности сыграли большую роль. В конце девятнадцатого века инженер Аристид Бержес отводил воду, падающую из альпийских озер, для питания своих операций по фрезерованию бумаги, а затем для выработки электроэнергии для других вблизи Гренобля. Его продвижение гидроэнергетики помогло ускорить последующее промышленное развитие в регионе.

После Второй мировой войны влияние физика и лауреата Нобелевской премии 1970 года Луи Неэля помогло превратить Гренобль из тихого провинциального захолустья в крупный европейский исследовательский центр. В 1956 году он основал ядерную исследовательскую лабораторию, которая позже стала частью Французской комиссии по альтернативным источникам энергии и атомной энергии (CEA). Неэль также подготовил почву для открытия нескольких лабораторий французского национального исследовательского агентства (CNRS), нейтронного исследовательского центра Института Лауэ-Ланжевена (ILL) и строительства Европейской установки синхротронного излучения (ESRF).

«Здесь существует культура инноваций, которая насчитывает более века, связанная как с местными условиями окружающей среды, так и с определенными людьми, которые рисковали», - говорит Хьюз Метрас, директор IRT Nanoelec, технологического исследовательского института в Гренобле, который поддерживает государственно-частные исследования и разработки в области электроники.

IRT Nanoelec - это консорциум из 22 партнеров из частного и государственного секторов, который помогает программам исследований и разработок повышать конкурентоспособность в отрасли микроэлектроники. Smart Imager, крупнейшая текущая программа IRT Nanoelec, изучает использование стекирования 3D-микрочипов для разработки более высокопроизводительных датчиков на основе изображений с поддержкой ИИ для таких приложений, как робототехника, беспилотные автомобили и умные здания.

Displed, еще одно сотрудничество IRT Nanoelec, было запущено в 2021 году для разработки компонентов для более ярких дисплеев для приложений, включая умные часы и высококачественные телевизоры. Технология основана на развертывании 3D-стекирования запатентованного типа крошечных светодиодов (microLED). Эти микро-светодиоды были разработаны в 2011 году Aledia, дочерней компанией из CEA-Leti, научно-исследовательского института электроники и информационных технологий, базирующегося в Гренобле и запущенного CEA в 1967 году. «Гренобль является одним из лучших примеров тесных, успешных отношений между научными кругами и промышленностью во Франции», - говорит Франсуа Темплье, директор по исследованиям CEA и директор программы Displed.

Кикстартинговые компании

Акцент города на трансляционных исследованиях обеспечивает все более плодородную почву для новых предприятий. Стартапы и малые и средние компании в регионе привлекли более 500 миллионов евро в 2021 году по сравнению с 226 миллионами евро в 2018 году, по данным Invest in Grenoble Alpes.

В прошлом году физик и инженер Лука Планат совместно запустил Silent Waves для коммерциализации квантово-вычислительного оборудования, которое он разработал во время своей докторской диссертации и завершил в 2020 году в CNRS Institut Néel в Гренобле. Планат преодолел некоторые проблемы, связанные с усилением слабых микроволновых сигналов при низких температурах.

Путь Планата в частный сектор был облегчен RISE, программой поддержки создания стартапов CNRS. Он предложил ему один год коучинга, сетевых возможностей и консультаций в таких областях, как разработка бизнес-планов, интеллектуальная собственность и финансы. Silent Waves была предоставлена офисными помещениями и производственными мощностями Институтом Неэль, а также начальным финансированием от местного филиала Bpifrance, государственного инвестиционного банка. «В Гренобле есть много организаций и инициатив, чтобы помочь тем, кто хочет пересечь мост между фундаментальной наукой и промышленностью», — говорит Планат. «Для стартапа это очень ценно».

В 2017 году Хани Шерри, ливанский компьютерный инженер и предприниматель, запустил свой стартап TiHive в Гренобле, стремясь улучшить процессы контроля качества. Системы TiHive генерируют и обнаруживают неразрушающие электромагнитные волны в терагерцовом диапазоне для мониторинга материалов во время производства, что позволяет в режиме реального времени измерять и оптимизировать такие параметры, как толщина и плотность, обнаружение дефектов и использование сырья. Клиентами TiHive являются производители средств личной гигиены, таких как подгузники и гигиенические прокладки.

Объединение национальностей

В штате TiHive, состоящем из 11 человек, представлено 22 национальностей. Это закономерность, наблюдаемая в других местах в Гренобле. Например, один из 6 из 59 000 или около того студентов UGA родился за пределами Франции. Это, по словам Шерри, отчасти связано с наличием высококлассных исследовательских объектов, таких как ESRF и ILL, а также непосредственной близостью к международным аэропортам Лиона и Женевы. «Гренобль — это плавильный котел для разных национальностей», — говорит Шерри. «В TiHive у нас есть множество различных способов работы. Это помогает нам увидеть, что есть разные способы делать вещи и порождает чрезвычайно полезную форму творческой эволюции».

Некоторые международные исследователи, которые не говорят по-французски, неохотно подают заявки на должности из-за предполагаемого языкового барьера. Английский язык сегодня гораздо более широко распространен во Франции, чем 30 лет назад, особенно учеными. Язык по-прежнему является чем-то для прибывающих, говорит Андреа Кинтеро, венесуэльский ученый-материаловед, который живет в Гренобле в течение шести лет. «Может возникнуть небольшой барьер для международных исследователей, которые хотят говорить по-английски, потому что многие чувствуют себя более комфортно, говоря по-французски», — говорит она.

Quintero присоединилась к компании по производству полупроводниковых материалов Soitec, еще одному спин-оффу CEA-Leti, в мае 2021 года. Она работает над оптимизацией производительности компонентов карбида кремния для электромобилей. Кинтеро находит людей в Гренобле, гостеприимных для иностранцев, но ей не нравится погода. «Я всегда чувствовал себя здесь хорошо интегрированным. Однако летом нам слишком жарко, а зимой слишком холодно, потому что мы находимся в долине».

Как Франция наращивала свой потенциал для инноваций

Кунитеро не единственный, кто отмечает, что жизнь в городе так близко к Альпам может иметь как отрицательные, так и положительные стороны. Физик и инженер Реми Дефранс находится на третьем курсе докторантуры по французской системе Cifre, которая позволяет исследователям получать докторскую степень, работая в частном секторе. Defrance используется производителем инфракрасных детекторов Lynred и контролируется CEA. «Горы вокруг Гренобля означают, что город сидит в чаше. Летом нет естественной вентиляции воздуха, тепло попадает в ловушку, и мы получаем безумно высокие температуры», — говорит Дефранс.

Другим последствием пребывания в долине является то, что загрязнение рассеивается медленнее, чем в более открытых местах. В любом случае, это репутация города во Франции, и она поддерживается Numbeo, большой, краудсорсинговой базой данных качества жизни. Например, его пользователи оценили Гренобль как имеющий более низкое качество воздуха и большее загрязнение воздуха, чем Лион, а Гренобль набрал близко к Парижу по обоим показателям.

Мощь сетей

Хотя Дефранс предпочитает климат в других частях Франции, он является одним из многих начинающих исследователей, которые ценят то, что он считает способностью развивать сильные научные сообщества. Он исследует разработку высокопроизводительных термисторов — типа резисторов, которые изменяют электрическое сопротивление в зависимости от температуры, — которые используются в широком спектре коммерческих и промышленных применений.

Defrance занимается цифровым моделированием атомного состава и структуры существующих термисторов на основе оксида ванадия для информирования о попытках разработки материалов, из которых могут быть изготовлены более чувствительные инфракрасные датчики. Он говорит, что Гренобль помогает сетям и что в результате он более продуктивен. «Здесь очень легко взаимодействовать с другими учеными, как экспертами, так и теми, кто также находится в начале своей карьеры», — говорит Дефранс. «Это позволяет вам делиться не только информацией, но и вашей страстью к работе, что помогает вам сосредоточиться».

Размер имеет значение

Одной из ключевых причин, почему профессиональные взаимодействия в Гренобле проще, является его небольшой размер. Но относительно узкий круг тем исследований может быть проблемой. Дефранс, например, говорит, что, хотя у него не было проблем с поиском докторской степени, его партнерше потребовалось шесть месяцев, чтобы найти ее в Институте неврологии Гренобля. Он признает, что у других будет другой опыт, но он думает, что он и его партнеры являются примером того, как может быть намного легче найти позиции в Гренобле в одних предметных областях, чем в других. «Это меньшая проблема в более крупных местах, таких как Париж», — говорит он.

Жюльен Майраль, исследователь машинного обучения в Inria, национальном научно-исследовательском институте цифровой науки и технологий в UGA, согласен с этим. «Гренобль очень силен в некоторых конкретных областях информатики, но сфера тем, охватываемых учреждениями в Париже, шире. Столица также имеет больше видимости, больше мероприятий и более крупных встреч», - говорит он.

Медицинские исследования в горах

В прошлом году Майрал, его аспирант Бруно Лекуа и Жан Понсе, директор по исследованиям в Inria, показали, как машинное обучение можно использовать для получения изображений с высоким разрешением, комбинируя низкокачественные изображения, сделанные с немного разных точек зрения как в пространстве, так и во времени.1. Они являются частью группы, которая в октябре запустила стартап под названием Enhance для коммерциализации своего открытия, первоначально для обеспечения улучшенных возможностей съемки крупным планом на смартфонах. Майрал говорит, что Городской многопрофильный институт искусственного интеллекта (MIAI) - один из четырех национальных исследовательских и учебных центров ИИ, созданных правительством и открытых в 2019 году, - помог сконцентрировать таланты в этой области. Он считает, что MIAI является одной из причин, по которой Гренобль привлекает много людей в свою область, несмотря на преимущества столицы. «Некоторые приезжают к нам из Парижа, потому что качество жизни лучше, стоимость жизни ниже, и им нравится исследовательская среда».

Другие утверждают, что масштаб Гренобля, наряду с его географией, являются секретами его успеха. Шерри говорит, что инновации, будь то в фундаментальных исследованиях или промышленности, легче, когда люди, с которыми вам нужно работать, находятся рядом. «В исследованиях и разработках вам нужно потерпеть неудачу и быстро итерировать», — говорит он. «Здесь это намного проще, потому что вы находитесь в непосредственной близости от своих сотрудников, поставщиков, банков и других лиц, принимающих решения, поэтому вы можете построить действительно прямые связи с ними».

Физик Мод Вине, директор программы квантово-аппаратного обеспечения CEA-Leti, много раз посещала Гренобль со своими родителями на лыжных каникулах с двух лет, что, по ее словам, помогло ей выбрать степень магистра и доктора философии в UGA. Она согласна с тем, что относительно небольшое население города способствует более тесным отношениям, добавив, что горы предоставляют больше, чем просто спортивные возможности и красивый фон. «Гренобль — небольшой город хорошего размера», — говорит она. «Мы можем узнать друг друга и добраться туда, куда мы хотим, на велосипедах. Вокруг нас горы не только вдохновляют, но и помогают нам взглянуть на вещи в перспективе».