«Горит на небе новая звезда. Ее зажгли, конечно, хулиганы.»
— Валентин Гафт

История технологических конкурсов полна драм, свершений и прорывов. Тут и выпрыгивания из горящих дирижаблей, и раздевание до трусов с отказом от ремней безопасности, чтобы снизить вес аппарата, и ожидания выплаты приза десятками лет.

Наконец-то таки я дождался, что в России стартуют технологические конкурсы и что часть команды я знаю лично, они делали олимпиаду НТИ для школьников (1, 2, 3), и нормально так делали.

Я, в свою очередь, надеюсь разбогатеть (или найти безбашенных магнатов и сообразить фондик) до 2019 года (будет 100 лет со дня патентования реактивного ранца) и замутить турбореактивный технологический конкурс.

Материалов по конкурсам я накопал на серию статей, сегодня — ретроспектива и пара малоизвестных проектов, следующая публикация будет про XPrize, потом отдельно про конкурсы DARPA, и, возможно, IARPA.

(Кстати, даже на тут, на Хабре, есть участник Google Lunar X PRIZE — 4110 )

1714

Премия долготы (longitude rewards)

Мореходы сталкивались с одной «проблемкой» — они не могли определить географическую долготу. Определять широту просто, через измерение угла возвышения Полярной звезды над горизонтом. А вот точно определить долготу долгое время было невозможно. Ошибки приводили к потере кораблей, людей и товаров. Ведущие морские державы — Испания, Португалия, Голландия, Франция и Великобритания — учредили за решение проблемы серьезные премии.

Говорят, что еще в 1567 Испанский король Филипп II учреждал премию, потом в 1598 Филипп III пообещал 6000 дукатов. Чуть позже Генеральные штаты (Нидерланды) обещали 10 000 флоринов за решение.

В 1675 Роберт Гук пытался поиметь ?1,000 от правительства Англии за изобретение пружинных часов.

Но денег так никто и не получил, поэтому «не считается».

В 1714 году британский парламент учредил специальную премию за разработку метода определения долготы. Сумма была по тем временам фантастической — 10 000 фунтов ( ?1.45 млн. по сегодняшним меркам) при погрешности в 60 морских миль, 15 000 фунтов (40 миль) и 20 000 фунтов. Для того чтобы определять долготу с такой точностью во время плавания в Вест-Индию, требовались часы со среднесуточным уходом не более трех секунд (это притом, что часы в то время считались особо точными, если имели минутную стрелку).



В 1728 году в соревнование вступил плотник и часовщик-самоучка Джон Гаррисон. Пару лет он изучал корабельную качку и к 1735 году закончил часы H1.



Огромные и тяжелые (почти 40 кг) маятниковые часы со среднесуточным уходом в восемь секунд показали погрешность в 150 миль по долготе после плавания из Лондона в Лиссабон и обратно.

Аналогичные результаты показала в 1741 году модель H2. В 1749 году увидела свет модель H3, где Гаррисон применил биметаллическую пластину в маятнике для температурной компенсации и карданов подвес для компенсации качки. Эти часы были более точными на море, чем любые другие на суше: среднесуточный уход составлял менее двух секунд, и после 45 дней плавания точность определения долготы составила всего 10 миль. Однако парламент к тому времени изменил условия конкурса — теперь требовалась не только точность, но и компактность.



Гаррисон в 1760 году представил новую модель, H4, — уже не маятниковую, а с балансом.



Капитан Джек Воробей Джеймс Кук использовал K1 — «реплику» H4.

Часы имели диаметр 12 сантиметров и были проверены во время двух плаваний в Вест-Индию — в 1761 и 1764 годах, уход при этом составил пять секунд за три месяца путешествия. Но и после этого парламент не торопился с выплатой денег. Дело в том, что в 1757 году британский морской офицер Джон Кэмпбелл разработал конструкцию секстанта — инструмента для измерения угловых расстояний между небесными телами. Парламент надеялся, что с помощью таблиц Королевской обсерватории и метода Вернера долготу можно будет вычислить «бесплатно» (Кэмпбелл состоял на королевской военной службе, и премия ему не полагалась). Часы Гаррисона оказались удобнее, и в конце концов в марте 1776 года — к 83-му дню рождения — ему выплатили заслуженную премию. Другие обладатели премии Долготы неизвестны.

1795

В 1795 году Наполеон объявил награду в 12 000 франков тому, кто придумает, как можно долгое время хранить продукты.

В мае 1809 года французский повар Николя Аппер после 15 лет опытов отправил письмо министру внутренних дел, в котором предложил новый способ сохранения продуктов. Вместо применявшихся до того времени соления и вяления Аппер использовал метод консервации, казавшийся ему сходным с хранением вина. В 1810 году Наполеон лично выплатил приз Николя Апперу и дал распоряжение интендантской службе взять на вооружение процесс «аппертизации». Метод консервации, разработанный Аппером, заключался в том, что консервируемый продукт нагревали без доступа кислорода до температуры 110-130 градусов Цельсия. Это позволяло существенно продлить жизнь продуктов. В дальнейшем метод консервации Апперта был усовершенствован благодаря появлению жестяных банок и изобретению пастеризации.

1900

Анри Дойч де ла Мерт («Нефтяной король Европы») — французский «нефтянник» и филантроп, спонсировал несколько конкурсов для ускорения развития авиации.

В 1900 году он объявил премию в 100 тыс. франков (Deutsch de la Meurthe prize) тому, кто бы смог на дирижабле или на аэроплане пролететь расстояние в 11 км от парка Сен-Клод до Эйфелевой башни и вернуться в исходную точку в менее чем за 30 минут.



Альберто Сантос-Дюмон, сын кофейного короля, пионер авиации.

В июле 1901 года Сантос-Дюмон вступил в борьбу за премию на своем дирижабле № 5. Аэростат поднялся в воздух, но, обогнув башню, остановился, так как заглох мотор, и был отнесен ветром в парк. Во время второй попытки в августе того же года на дирижабле произошла утечка водорода. Дирижабль стал резко снижаться и столкнулся с крышей гостиницы Трокадеро. Произошел мощнейший взрыв. Сантос-Дюмон повис на киле своего дирижабля и был снят пожарными. В тот же день, 8 августа, Сантос-Дюмон начал разрабатывать планы строительства дирижабля № 6.



19 октября 1901 года из-за плохой погоды только пять из двадцати пяти членов комиссии прибыли на очередной полет Сантос-Дюмона, среди них был и Дойч де ла Мерт. После сигнала хронометра дирижабль № 6 поднялся в воздух, достиг Эйфелевой башни, спустя 9 минут после начала полета обогнул ее и направился обратно. Зрители аплодировали, многие выходили из домов на улицы.



Движение транспорта остановилось. Сантос-Дюмон располагал только 20 минутами для того, чтобы совершить обратный путь против ветра с риском повредить мотор. До истечения установленного срока оставалось только 5 минут. Уже находясь над Буа, дирижабль потерял высоту. В последние минуты шар покачивался вблизи от финишной линии. Прошло 29 минут 30 секунд после старта. С усилием удалось выровнять его на высоте 120 метров и спускать до тех пор, пока механики не поймали управляющий канат. Хронометры показывали 30 минут 29 секунд.



Комиссия не была единодушна в своем мнении. Один из членов комиссии сказал, что Сантос-Дюмон не выиграл премию, так как приземлился спустя несколько секунд после установленного срока.

4 ноября комиссия собралась в Аэроклубе. Сантос-Дюмон был объявлен победителем 14 голосами против девяти.

1904

Grand Prix d'Aviation
В 1904 все тот же Анри Дойч де ла Мерт и Эрнест Арчдикон создали призовой фонд в 50 000 франков (Grand Prix d'Aviation), который должен был достаться первому пилоту, пролетевшему расстояние в один километр по круговому маршруту на аппарате-тяжелее-воздуха.



Анри Фарман (Henri Farman), в прошлом вело- и автогонщик, забросил свои прежние увлечения ради авиации.



В 1907 году Фарман приобрел самолет и установил на нем ряд европейских рекордов. Впервые он поднялся в воздух 30 сентября 1907 года, а уже 13 января 1908 года Фарман пролетел 1 км за 1 минуту 28 секунд по замкнутому маршруту и получил премию Дойча-Арчдикона.

1919

Реймонд Дезире Ортейг (1870 — 6 июня 1939) — американский бизнесмен французского происхождения, владелец 2-х отелей «Hotel Lafayette» и «Brevoort Hotel» в Гринвич-Виллидже на Нижнем Манхэттене.

Будучи состоятельным нью-йоркским бизнесменом, 19 мая 1919 года Ортейг на торжественном собрании, устроенном в честь Эдди Рикенбекера, самого результативного американского аса Первой мировой войны, предложил 25 000 долларов призового фонда первому лётчику, который в течение 5 лет совершит беспосадочный полёт из Нью-Йорка в Париж. Несмотря на то, что по тем временам это было довольно щедрое предложение, считается что он практически ничем не рисковал, учитывая то, что на тот момент в мире не было ни одного самолета, с помощью которого можно было бы осуществить трансатлантический перелёт. (Википедия)

На объявление этого приза Ортейга вдохновило послевоенное франко-американское сотрудничество. Результатом стали девять независимых попыток перелететь через Атлантический океан. Пытаясь его выиграть, погибли или были ранены несколько пилотов. В 1924 году Ортейг продлил действие призового фонда его имени.

Трансатлантический перелёт удалось совершить 25-летнему Чарльзу Линдбергу в одиночку, который 20 мая 1927 года, взял старт на Гарден-Сити, Лонг-Айленд, Нью-Йорк и 21 мая приземлился в Ле-Бурже под Парижем, став таким образом, обладателем приза Реймонда Ортейга и национальным героем США.

До Линдберга трансатлантический перелёт с запада на восток впервые совершили два английских лётчика — Джон Олкок и Артур Браун — по маршруту Ньюфаундленд — Клифден (Ирландия) в 1919 году. (Википедия)

Линдберг решается поучаствовать в соревновании, однако подготовка полёта требовала денег. Он убедил девять предпринимателей в Сент-Луисе помочь с финансированием. По его заказу Ryan Airlines из Сан-Диего выпустила специальный самолёт — одномоторный моноплан. В разработке проекта участвовал сам Линдберг. Он назвал машину «Духом Сент-Луиса». (Википедия)



10—11 мая 1927 года Линдберг испытал самолёт, пролетев из Сан-Диего в Нью-Йорк, с ночёвкой в Сент-Луисе. Полёт занял 20 часов 21 минуту. Длина маршрута составила 5800 км.

20 мая в 7:52 Линдберг берёт старт с Рузвельт-Филд (Гарден-Сити, Лонг-Айленд, Нью-Йорк) и 21 мая в 17:21 (по парижскому времени — в 22:21) приземляется в Ле-Бурже.

За трансатлантический перелёт Чарльз Линдберг был награждён Крестом лётных заслуг и стал первым человеком, награждённым этой наградой, а также ему была вручена Золотая авиационная медаль ФАИ. (Википедия)



Линдберг на фоне самолета Spirit_of_St._Louis

В 1927 году Линдберг публикует книгу «Мы», в которой подробно рассказывает о своём трансатлантическом перелёте. От имени фонда Даниэля Гуггенхайма по развитию аэронавтики Линдберг пролетает через США. Затем Линдберг узнал об исследованиях пионера ракеты Роберта Годдарда, профессора физики Университета Кларка, и убедил семью Гуггенхайма поддержать эксперименты Годдарда. Эти эксперименты позже привели к созданию ракет, спутников и началу космических путешествий. Линдберг также работал для нескольких авиакомпаний в качестве технического консультанта. (Википедия)

1959

Приз Кремера — приз в ?50,000, учрежденный в 1959 году британским промышленником Генри Кремером за первый стабильный полет аппарата на мускульной тяге.

23 августа 1977 аппарат «Госсамер Кондор», построенный Полом Маккриди и Питером Лиссаман, не только вертикально взлетел, но и прочертил в воздухе знак бесконечности, доказав тем самым, что такие аппараты способны маневрировать в воздухе.



MacCready Gossamer Condor

Два года спустя, в 1979, Маккриди получил еще одну премию Кремера, на этот раз в размере 100 000 фунтов, когда созданный им летательный аппарат Gossamer Albatross, использующий мускульную силу человека, пересек Ла-Манш и перелетел из Англии во Францию — впервые в истории человечества.



В обоих случаях «мускулолет» пилотировал американский велосипедист-профессионал Брайан Аллен. Расстояние в 35 820 метров он преодолел за 2 часа 49 минут со средней скоростью 12,7 км/ч. Аппарат, на котором был установлен рекорд дальности полета, был самолетного типа: в качестве движителя в нем использовался тянущий винт. Двигателем же были мускулистые ноги велосипедиста, вращающие педали.



Построенный Маккриди самолет Gossamer Albatross (в его каркасе вместо алюминия использовался углепластик) пролетел 35 км и пересек Ла-Манш, затратив на это 2 часа 49 минут.

Сейчас есть еще 3 не разыгранные номинации приза Кремера, на сумму ?150,000:

• 26 мильный Марафон, пролететь надо меньше чем за час (?50,000),
• Конкурс на маневренность (?100,000),
• Местные конкурсы для молодежи (до 18 years) в Великобритании.

1980

Приз Сико?рского — был учреждён в 1980 году Американским вертолётным обществом для поощрения разработки мускулолёта вертолётного типа, удовлетворяющего ряду жёстких требований: аппарат должен был находиться в воздухе не менее 60 секунд и подняться на высоту не менее трёх метров, при этом не отдаляясь от точки старта более, чем на 10 метров.

В 2013 году, через 33 года после учреждения приза, он был официально присуждён команде студентов и выпускников Торонтского университета под названием AeroVelo, построившим аппарат Atlas, который совершил полёт, соответствующий этим требованиям.



Atlas на пике своего исторического полёта 13 июня 2013 года. Машина оставалась в воздухе 64 секунды и достигла высоты 3,33 метра.



За время существования приза более 20 команд разработали и построили вертолёты на мускульной тяге, однако только пять из них когда-либо поднялись в воздух. (Википедия)

2003

M Prize — это научное соревнование организованно для привлечения внимания к возможностям новых технологий для замедления или даже обращения разрушений, вызываемых процессом старения, сохраняя при этом здоровье и умственные способности. Призовой фонд от 1,5 млн до 4 млн долларов.



Фонд Мафусаила — медицинская неправительственная организация, занимающаяся финансированием и поддержкой научных исследований, направленных на радикальное продление человеческой жизни. Возглавляет Фонд известный ученый-геронтолог Обри ди Грей.

Объектом проекта являются мыши (вид Mus musculus). Победителями становятся исследователи, сумевшие существенно продлить их жизнь. Разрешаются любые способы лабораторного воздействия при условии, что это не ухудшает умственного и физического состояния мышей.



Премия состоит из двух частей:

• Longevity Prize — абсолютный рекорд продолжительности жизни.
• Rejuvenation Prize — омолаживание взрослых мышей.

Обычная средняя продолжительность жизни мышек составляет 2 года. Вот несколько примеров мышей-долгожителей получивших награды фонда Мафусаила:

• Мышь Йода прожил около 4 лет, что соответствует 136 человеческим годам
• Мышь Чарли прожил 1551 день, побив рекорд своего предшественника (Йода)
• Мышь GHR-KO 11C прожила 1819 дней — около 200 лет по человеческим меркам.

2008

The L Prize (aka the Bright Tomorrow Lighting Prize) — соревнование, инициированное United States Department of Energy с целью «побудить производителей освещения разработать высококачественный, высокоэффективный твердотельный осветительный прибор, чтобы заменить обычную лампу накаливания.

Призовой фонд составлял для замены 60 W — $10 млн, для замены PAR 38 — $5 млн.

2014

H-Prize — конкурсы в области водородной энергетики.

Есть три номинации:

• 4 приза по $1 млн, присуждаются каждые два года тому, кто улучшит генерацию, хранение, дистрибуцию и утилизацию водорода.
• 1 приз в $4 млн за работающий прототип водородного автомобиля с превосходными показателями.
• $10 млн главный приз, вручается только раз за всю программу тому, кто совершит технологический прорыв.

Продолжение про XPrize, DARPA, IARPA следует...

2018, Россия

В июле стартовал прием заявок на первые в России технологические конкурсы Up Great. Концепция конкурсов создана по образцу международных инженерных состязаний-«вызовов» XPrize, Darpa Grand Challenge и др. Призовой фонд конкурсов Up Great в России составит 375 млн руб. Мероприятие поддерживает и финансирует государство. Они проводятся в рамках Национальной технологической инициативы. Оператор конкурсов — Российская венчурная компания.

Технологические конкурсы предъявляют минимальные требования к формальному составу участников. Фактически пробовать силы в решении конкурсного задания может любой желающий. Главный неформальный «порог входа» — совокупность знаний, компетенций и ноу-хау в определенной технологической области, без которых подступиться к решению конкурсной задачи невозможно.

Технологический барьер — это:

• Значимая нерешенная технологическая проблема, которая препятствует появлению нового продукта на новом рынке
• Никем в мире не достигнутый, но желаемый уровень возможностей (характеристик) технологии, при достижении которого происходит резкий рост спроса на эту технологию

Соревноваться в конкурсах Up Great могут российские и зарубежные инженерные команды, вузы, научные организации и инженерные бюро. Если побеждает группа разработчиков, денежный приз делится между ними поровну.

Финансирование. Разработки ведутся за собственные средства участников. Права на результаты интеллектуальной деятельности принадлежат участникам.

В июле стартовали три технологических конкурса Up Great:

• «Зимний город» Разработка беспилотного транспортного средства, способного двигаться в автономном режиме в зимнее время года и в разное время суток, с соблюдением Правил дорожного движения Российской Федерации (далее – ПДД) в условиях городской инфраструктуры, при возможном отсутствии дорожной разметки, низкой различимости дорожного полотна, при наличии дорожного трафика и помех движению, на уровне среднестатистического водителя.
  
  
  Подробнее

  Участники конкурса «Зимний город» должны разработать беспилотный автомобиль. «Начинка» должна позволять машине уверенно и безопасно передвигаться в любых климатических и дорожных условиях. Как днем, так и ночью, в условиях городского затора и по трассе, при разрушении дорожного полотна и др.
  
  Сейчас подавляющая часть испытаний беспилотных технологий в мире производится в контролируемых условиях и предсказуемой погодной обстановке – сухая трасса, хорошая видимость. Это обусловлено как доступным уровнем развития технологий, так и объективными факторами – большинство стартапов в отрасли появляются в США, где климат преимущественно сухой и жаркий.
  
  Тем не менее, для достижения высоких уровней автономности необходимо тестировать автомобили и в экстремальных условиях, в том числе при ограниченной видимости и неравномерности дорожного покрытия. Одной из первых к решению этой задачи приступила американская компания Ford, которая зимой 2016 года испытала технологию езды в снежных условиях на полигоне в штате Мичиган. В 2017 году американский стартап DriveAI испытал беспилотный автомобиль в условиях дождя, в ночное время суток, на обычных дорогах. Тестированием беспилотных авто в условиях дождя также занимается компания Waymo. Текущий уровень технологий позволяет беспилотнику передвигаться при небольшом дожде, однако при ливне в целях безопасности происходит экстренная остановка.
  
  Финальные испытания конкурса Up Great пройдут зимой 2019 года на специально оборудованном полигоне. Автомобили-участники должны будут преодолеть путь в 50 км быстрее, чем за 3 часа, самостоятельно прокладывая маршрут с учетом наличия на полигоне других транспортных средств, соблюдая правила дорожного движения и не провоцируя других участников на нарушения. На трассе будут созданы дополнительные сложности, такие как наледь, снег, отсутствие дорожного полотна, транспортный затор. Для победы необходимо пройти маршрут быстрее других, при этом демонстрируя высокое качество управления автомобилем. Команда-победитель получит 175 млн рублей.
  
• «Первый элемент. Земля» создание энергетических установок на водородных топливных элементах, сравнимых по эффективности с традиционными источниками энергии на транспортных средствах, для средних транспортных средств, т.е. для легковых автомобилей и мотоциклов, малых судов, малой авиации и тяжелых беспилотных летательных аппаратов.
  
  
  Подробнее

  Участникам других двух конкурсов Up Great предстоит создать водородные топливные элементы для воздушных и наземных транспортных средств.
  
  Водород имеет самую высокую внутреннюю энергию на единицу веса в сравнении с другими видами топлива, при этом является экологически чистым — побочный продукт реакции в топливном элементе представляет собой чистую воду. Легковой автомобиль Toyota Mirai на водородных топливных батареях на 100 км пробега производит около 6 литров воды. И никаких парниковых газов. По сравнению с литий-ионными аккумуляторами, водородные топливные элементы не требуют зарядки и имеют более длительный срок службы.
  
  Исследования в сфере водородной энергетики сегодня проводят ведущие мировые автогиганты – Toyota, Honda, Hyundai. В апреле 2017 года премьер-министр Японии Синдзо Абэ заявил о намерениях своего правительства постепенно отказаться от углеводородного топлива и перейти к водородной экономике. По его словам, к 2030 году в стране должно быть уже 800?000 машин с водородными двигателями.
  
  По условиям конкурса – «Первый элемент. Земля» участники должны смонтировать энергоустановку мощностью 15 кВт в объеме 150 литров на беспилотную автомобильную платформу, а затем принять участие в гонке. Победителем станет тот, кто продержится на трассе дольше остальных. Команды получат платформу, которая включает электродвигатель, шасси, систему управления – то есть «коробку», куда им нужно будет уместить всю систему.
  
• «Первый элемент. Воздух» создание энергетических установок на водородных топливных элементах, сравнимых по эффективности с традиционными источниками энергии на транспортных средствах, для малых беспилотных аппаратов, т.е. для наземных, летающих и плавающих беспилотников малых размеров.
  
  
  Подробнее

  Участники должны смонтировать наиболее эффективную и легкую энергоустановку на основе топливных элементов мощностью 1,3 кВт на представленной организаторами конкурса мульткоптерной платформе, после чего она должна продержаться в воздухе не менее трех часов. Победит тот, кто продержится в воздухе дольше всех. Команды должны будут предоставить любой источник водорода, внутри которого давление ни в одной точке не должно превышать трёхсот атмосфер, а температура – 100 градусов по Цельсию – таковы требования безопасности.
  

Будущие конкурсы:

• Комплексный тест Тьюринга. Искусственный интеллект.
• Кибатлетика. Разработка ассистивных технологий.
• Конкурс им. Стаханова. Повышение производительности труда.
• Технологии управления роем дронов.
• Ваш конкурс.

Источники

• 10 малоизвестных премий-двигателей прогресса
• Удивительные мускулолеты Сиуэллского аэродрома
• Русский XPrize: как проходят национальные технологические конкурсы
• Как рождаются инновации, меняющие мир? Обзор технологических конкурсов
• АСИ, РВК и фонд «Сколково» организуют новые национальные и международные технологические конкурсы в логике НТИ
• Технологические конкурсы НТИ
• Технологический конкурс НТИ «Зимний город»
• Технологический конкурс НТИ «Водородная энергетика на топливных элементах»
• Какую пользу приносят технологические конкурсы
• Основная задача департамента развитие и продвижение системы технологических конкурсов и инициатив
• Изобретатель Альберто Сантос-Дюмон (1873 – 1932)