Утв. Правительством РФ

3. Технологии обработки и анализа информации:

Методы и технологии сбора, обработки, анализа и хранения сверхбольших объемов информации.

Новые технологии работы с мультимедийной информацией.

Новые технологии работы с текстовой и слабоструктурированной информацией.

Перспективные веб-технологии и системы.

Новые технологии анализа информации.

Ожидаемые результаты: прототипы мультиязычных программных систем извлечения и формализации знаний из неструктурированной и слабоструктурированной информации, а также перспективных средств хранения и анализа знаний; прототипы, основанные на новых принципах программных систем обработки, поиска, анализа и визуализации, в т.ч. программные системы принятия решений и идентификации ситуаций на основе сверхбольших массивов и потоков данных;

прототипы программных систем анализа сложных трехмерных сцен по изображениям и видеоряду в режиме реального времени; исследовательские модели и прототипы программных систем хранения, обработки и анализа сверхбольших мультикомпонентных потоков информации, в т.ч. медиаинформации.

4. Элементная база и электронные устройства, робототехника:

Перспективные технологии автоматизированного проектирования элементной базы.

Использование новой элементной базы для создания перспективных ИКТ.

Технологии создания сложных функциональных блоков для элементной базы.

Робототехника.

Ожидаемые результаты: исследовательские и опытные образцы сложнофункциональных блоков интегральных схем с учетом качественно новых эффектов, в т.ч. взаимного влияния элементов и подложки; опытные образцы микропроцессоров и коммуникационных сверхбольших интегральных схем на основе самосинхронной логики с локально-асинхронными механизмами самоконтроля и парирования ошибок; прототипы элементной базы на основе квантовых эффектов, одноэлектроники, спинтроники и фотоники; прототипы биоподобных и антропоморфных робототехнических устройств, самообучающихся роботов, искусственных нервных систем роботов, систем группового управления роботами.

5. Предсказательное моделирование, функционирование перспективных систем:

Моделирование сложных систем и процессов.

Интеллектуальные системы управления и поддержки принятия решений.

Средства проектирования и поддержки функционирования ИКТ.

Ожидаемые результаты: прототипы программных систем предсказательного моделирования сложных систем (технических, социально-экономических, политических, транспортных и т.п.) и свойств физических, химических, биологических и других объектов с выходом на уровень предсказательной точности и сложности, не достижимый в настоящее время; прототипы программных систем, реализующих новые модели процессов в природе, обществе, гуманитарной сфере, киберпространстве и др.; прототипы программных систем автоматизированного управления большими системами (социально-экономическими, техническими, транспортными и т.д.) на основе новых принципов, моделей и процессов управления; прототипы программных систем, в которых реализуются гибридные модели когнитивных механизмов и речемыслительной деятельности человека, технологии моделирования человеческого интеллекта; исследовательские модели и прототипы устройств с новыми принципами организации взаимодействия "человек - компьютер".

6. Информационная безопасность:

Технологии надежной идентификации и аутентификации в ИКТ.

Надежные и доверенные архитектуры, протоколы, модели.

Технологии обеспечения защиты персональных данных.

Методы и средства биометрической идентификации личности.

Противодействие новым вызовам информационной войны и киберпреступности в ИКТ.

Ожидаемые результаты: прототипы средств защиты компьютерных инфраструктур на основе принципиально новых парадигм, в т.ч. квантовой криптографии и компьютинга, нейрокогнитивных принципов; прототипы перспективных средств и программных систем защиты данных с учетом новых принципов организации информации и взаимодействия информационных объектов, в т.ч. глобальной интеграции информационных систем, повсеместного доступа к приложениям, новых протоколов Интернета, виртуализации, социальных сетей, данных мобильных устройств и геолокации; прототипы, основанные на новых принципах программных систем биометрической идентификации, обработки, интеграции и анализа мультимодальных биометрических данных, в т.ч. в целях их использования в новых областях (социальный веб; приложения, использующие геоконтекст; обеспечение сохранности имущества; игры и др.).

7. Алгоритмы и программное обеспечение:

Перспективные парадигмы и технологии программирования, языки и системы.

Перспективные технологии и решения для операционных систем, СУБД и программного обеспечения промежуточного слоя.

Когнитивные технологии.

Ожидаемые результаты: перспективные языки и прототипы систем программирования, реализующие новые и объединяющие существующие парадигмы, в т.ч. объектно-ориентированные, функциональные, логические, языки спецификаций, "программирование без программиста", предметно-ориентированные, программирование на естественном языке, с поддержкой доказуемости различных свойств программ; прототипы компонентов перспективного системного программного обеспечения, в т.ч. обеспечивающие повышение производительности обработки информации, достоверное доказательство выполнения требований, поддержку перспективных архитектур и др.; исследовательские модели и алгоритмы, адаптируемые к вычислительным системам нового поколения; прототипы программных систем, реализующих новые модели организации параллельных вычислений и новые принципы распределенных вычислений на базе сети компьютеров и мобильных устройств частных владельцев; прототипы программных и операционных систем с локально-асинхронными механизмами самоконтроля и парирования ошибок; исследовательские модели и прототипы автоматизированных и автоматических систем анализа программ (включая доказательство их различных свойств) и преобразования программ (включая оптимизацию по различным критериям, распараллеливание, инверсию, композицию и вывод новых программ из существующих); исследовательские модели и прототипы программных систем машинного обучения, основанных на новых методах и алгоритмах, в т.ч. обработки сверхбольших и разрозненных источников информации.
2. БИОТЕХНОЛОГИИ
По прогнозам международных организаций - Всемирного банка, ОЭСР, Еврокомиссии и др. - темпы роста рынков биотехнологической продукции будут неуклонно возрастать. Интенсивное развитие биотехнологий обусловлено не только успехами биохимии и молекулярной биологии, но и кризисом традиционных технологий (особенно на фоне новых трендов, прежде всего в области экологии и энергетики), необходимостью обеспечения продовольственной безопасности, сохранения ресурсного потенциала, увеличения продолжительности жизни населения, поддержания здорового генофонда нации.

Клеточные, геномные, постгеномные технологии послужат основой для противодействия распространению различных видов заболеваний человека и животных; получения биоматериалов из возобновляемого сырья для замещения традиционных производств (химических, пищевых, целлюлозно-бумажных и др.) и появления новых продуктов с уникальными свойствами; восстановления редких и исчезающих видов флоры и фауны; сохранения биоресурсов Мирового океана. Совершенствование методов биоорганической переработки отходов позволит решить проблему их захоронения и утилизации, снизив уровень загрязнения окружающей среды, с одновременным получением больших объемов биомассы для последующей промышленной переработки. Внедрение новых высокопродуктивных биообъектов и применение эффективных технологических режимов обеспечат значительную интенсификацию производственных процессов.

Перспективы развития данного приоритетного направления определяют следующие вызовы: потеря биоразнообразия; изменение климата и дефицит пригодных для сельского хозяйства земель; урбанизация и возрастающая нагрузка на окружающую среду; распространение генномодифицированных продуктов.

Развитие приоритетного направления в средне- и долгосрочной перспективе определяется следующими окнами возможностей:

экономические и социальные: увеличение срока активной жизни человека; рост численности населения в мире; рост количества персональных мобильных устройств, анализирующих состояние здоровья; экологизация экономики, "зеленый рост" и развитие экономики знаний; истощение дешевых запасов традиционных углеводородов; рост спроса на продукты питания;

научно-технологические: развитие высокопроизводительных методов анализа геномов, транскриптомов, протеомов и метаболомов; методов биоинформатики для обработки данных геномного, транскриптомного и протеомного анализа; компьютерного моделирования структуры биомолекул и процессов в живых системах; развитие технологий синтетической биологии, метаболической инженерии и биоинженерии; технологии для работы со сверхбольшими объемами данных; развитие суперкомпьютерных вычислений; распространение материалов с новыми свойствами и технологий "зеленого" строительства; увеличение объемов использования возобновляемых источников энергии и потребностей в биотопливе; энергетические установки для транспортных средств, использующих альтернативные виды топлива; распространение технологий производства биопродуктов на основе молекулярной самосборки; развитие исследований в области регуляции экспрессии генома; появление биореакторов для получения биомассы с заданными свойствами; развитие технологий экологически безопасной переработки отходов, в т.ч. с получением ценных продуктов; развитие технологий альтернативной энергетики; внедрение технологий "умного" сельского хозяйства.

Угрозы для России в указанной сфере: низкая продуктивность сельскохозяйственного производства; критическое отставание научно-исследовательской и производственно-технологической базы в области биотехнологий; низкий спрос на разработки практического назначения; недостаточные инвестиции бизнеса в развитие биотехнологических производств; высокие барьеры входа на мировой рынок биотехнологической продукции; риск превращения страны в сырьевую базу для мировых лидеров рынка биотехнологий.
Перспективные рынки, продукты и услуги

В ближайшее время биотехнологии будут наиболее востребованы в сельском хозяйстве, пищевой промышленности и производстве биотоплива. Оценки степени распространения генномодифицированных организмов варьируются, что обусловлено неоднозначным отношением общества к подобной продукции.

Перспективные рынки и продуктовые группы:

Пищевые биопродукты: продукты с про-, пре- и синбиотическим действием (пребиотики, пробиотики, синбиотики; стартерные культуры; высококонцентрированные закваски; целевые продукты с заданными свойствами); пищевой белок (белковые продукты из малоценных отходов; белковые продукты из побочных продуктов переработки из растительного и животного сырья; белковые продукты с улучшенными свойствами); специализированные пищевые продукты (добавки растительного или бактериального происхождения; витамины, минеральные вещества; натуральные ароматизаторы и красители; ферменты и эмульгаторы; аминокислотные добавки; усилители вкуса; пищевые ингредиенты); функциональные пищевые продукты (продукты функционального лечебного питания; продукты детского питания, биологически активные добавки); пищевые продукты, полученные путем глубокой переработки отходов (натуральные ароматизаторы; красители; новые технологические добавки; заквасочные культуры; витамины; функциональные смеси).

Промышленные биопродукты: ферменты (крупнотоннажные, кормовые и пищевые ферменты; целлюлоза, бета-глюканаза, ксиланаза, гемицеллюлазы, фитаза, пектиназа, амилаза, липаза, протеаза, нитрилгидратаза; синтоны (оксидоредуктазы, лигазы, синтазы); биохимия (органические кислоты, антибиотики, биологические средства защиты растений (биопестициды, биоинсектициды); спирты, углеводороды, лаврицидные препараты; полисахариды; биодеградируемые полимеры; синтетические полимеры; фурфурол; мономеры.

Биотехнологические системы охраны окружающей среды: средства переработки леса (средства для малоотходной переработки древесины, средства утилизации отходов лесопиления); очистные сооружения (организмы-биодеструкторы, средства очистки вод, грунтов и атмосферы с помощью метаболического потенциала биологических объектов; биодеграданты; средства ликвидации воздействия на окружающую среду, техногенных катастроф); экологически чистое жилье (технологии реализации "нулевого" безотходного жилья; биопозитивные строительные материалы (полностью вторично используемые в условиях биотехнологической обработки - новые сорта деревьев, шерсть, войлок, натуральные клен и каучук)); биоресурсные центры и биоколлекции (коллекции микроорганизмов, грибов, водорослей; коллекции клеток высших растений и животных).

Биотопливо и биоэнергетика: биотопливо и компоненты из биомассы (топливные гранулы, брикеты из древесины; продукты пиролиза; биодизель, биоэтанол, биобутанол, оксигенераторы); энергетические продукты (биотопливные элементы, бионакопители энергии, биометан, биоводород и присадки; биометан, биоводород и присадки; высокотехнологичные устройства по производству тепловой и электрической энергии из различных источников биомасс).

Биотехнологические продукты сельского хозяйства: новые сорта сельскохозяйственных растений; новые биотехнологические формы деревьев с заданными признаками; штаммы микроорганизмов и микробные консорциумы для создания симбиотических растительно-микробных сообществ, обеспечивающих питание растений минеральными веществами и их защиту от патогенов; растения и животные - "биофабрики" для получения биопродуктов промышленного и медицинского назначения; новые породы сельскохозяйственных животных; кормовой белок (биотехнологический кормовой белок; кормовые добавки, витамины, ферменты; консерванты кормов и силосные закваски; комбикорма; премиксы).

Аквабиокультура: гидробионты как источник биомассы (новые породы и кроссы гидробионтов, устойчивые к неблагоприятным температурным режимам и обладающие высоким темпом роста и размножения; переработанные промысловые гидробионты и продукция аквакультур; специализированные корма для аквакультур (новые кормовые компоненты растительного происхождения (пшеничных зародышевых хлопьев, жмыха); клеточные линии морских организмов и микробных симбионтов, являющиеся продуцентами биологически активных соединений); продукты, полученные из гидробионтов (биологически активные соединения; биополимеры и новые материалы; функциональные пищевые продукты; биологическое сырье, полуфабрикаты, продукты потребления).

Биотехнологические системы и продукты для лесного сектора: средства воспроизводства и защиты леса: средства и методы сохранения и воспроизводства лесных генетических ресурсов; биотехнологические формы деревьев с заданными признаками; биологические средства защиты леса; продукты микробиологической конверсии (биоудобрения).

1. Научно-методическая база исследований в области биотехнологий:

Высокопроизводительные методы анализа геномов, транскриптомов, протеомов и метаболомов.

Системная и структурная биология.

Синтетическая биология, метаболическая инженерия и биоинженерия.

Иммунобиотехнологии.

Клеточные биотехнологии.

Исследование природного биоразнообразия.

Ожидаемые результаты: новые методические подходы в области геномных и постгеномных технологий, системной, синтетической и структурной биологии, биоинженерии и биоинформатики.

2. Промышленные биотехнологии:

Биосинтетические процессы получения биологически активных соединений.

Ферменты и их использование в биокаталитических процессах.

Процессы получения биоматериалов и продуктов тонкого и основного органического синтеза из возобновляемого сырья.

Ресурсная база промышленной биотехнологии.

Новые технологии получения, выделения и очистки биопродуктов.

Биогеотехнологии.

Ожидаемые результаты: биотехнологии получения продуктов промышленного, сельскохозяйственного и медицинского назначения, включая традиционные (биологически активные соединения, продукты питания, корма для животных и др.), а также новые (рекомбинантные белки, биополимеры, продукты тонкого и основного органического синтеза, биоразлагаемые пластики), в т.ч.: реализованные на лабораторном уровне процессы получения биологически активных соединений (аминокислот, антибиотиков, белковых и пептидных препаратов, антиоксидантов и др.), основанные на направленной модификации путей метаболизма организма-продуцента методами метаболической инженерии; новые способы получения биоматериалов и продуктов органического синтеза из возобновляемого сырья для замещения традиционных химических производств и создания новых продуктов и материалов с уникальными свойствами, штаммы и ассоциации микроорганизмов-продуцентов; перспективные ферменты для использования в биокаталитических процессах, в т.ч. устойчивые к экстремальным условиям реальных биотехнологических процессов (высокой температуре, кислотности или щелочности, присутствию солей, органических растворителей и т.д.), искусственные белки с улучшенными функциональными характеристиками, полученные с помощью рационального дизайна и направленной эволюции; штаммы микроорганизмов - продуценты биологически активных веществ (биопестицидов, биоинсектицидов и др.) для создания биологических средств защиты растений; перспективные штаммы микроорганизмов и микробные ассоциации для использования в биогеотехнологических процессах и создания микробных источников электричества; опытные образцы новых источников непищевой биомассы с улучшенными характеристиками для использования в качестве сырья (быстрорастущие деревья и водные растения, микроводоросли и др.); биотехнологические процессы использования микроорганизмами газообразных субстратов на базе новых штаммов и принципов ферментации.

3. Агробиотехнологии:

Создание новых высокопродуктивных, устойчивых к патогенам и неблагоприятным условиям окружающей среды сортов гибридов сельскохозяйственных растений, с использованием биотехнологий.

Усовершенствование племенной работы путем использования методов генетической селекции сельскохозяйственных животных; создание баз данных, содержащих информацию о геноме пород сельскохозяйственных животных, для внедрения в племенную работу технологий клонирования и генетической паспортизации.

Методы генетической паспортизации сортов и сертификации семян растений.

Прототипы инновационных лекарственных средств и кандидатные вакцины перорального применения для животных.

Новые молекулярно-генетические методы диагностики патогенов растений и животных, биологические средства борьбы с патогенами.

Штаммы микроорганизмов и микробные консорциумы для создания симбиотических растительно-микробных сообществ, обеспечивающих питание растений минеральными веществами и их защиту от патогенов.

Биотехнологические процессы получения биопродуктов промышленного и медицинского назначения в растениях.

Ожидаемые результаты: повышение эффективности сельскохозяйственного производства за счет современных методов управления генетическими ресурсами сельскохозяйственных растений, животных и микроорганизмов; инновационные биологические средства защиты растений и повышения их продуктивности; новые биопродукты промышленного и медицинского назначения, созданные с использованием растений и животных - биофабрик.

4. Экологические биотехнологии:

Новые верифицированные методики биотестирования и биоиндикации с повышенной чувствительностью и селективностью для определения загрязнений в окружающей среде, штаммы организмов-биосенсоров.

Новые методики очистки вод, грунтов и воздуха с использованием эффективных организмов - биоремедиаторов.

Экологически безопасные биоциды для защиты технических объектов от организмов-деструкторов.

Ожидаемые результаты: системы мониторинга загрязнения окружающей среды на основе биотехнологий; восстановление экосистем с использованием живых организмов - биодеструкторов; защита материалов и технических объектов от биоповреждений и биокоррозии.

5. Пищевые биотехнологии:

Обеспечение безопасности пищевых продуктов.

Технологии пищевого белка.

Биотехнологические подходы к производству пробиотиков, пребиотиков, синбиотиков, заквасок и пищевых ингредиентов.

Функциональные и специализированные пищевые продукты.

Переработка пищевого сырья и отходов.

Ожидаемые результаты: системы оценки безопасности новых и традиционных источников пищи и ее ингредиентов, методов переработки пищевого сырья, функциональных пищевых продуктов, продуктов детского питания, диетических, лечебных, продуктов с пониженной аллергенностью, биологически активных добавок к пище, в т.ч.: экспериментальные образцы приборов для высокочувствительного экспрессного определения загрязняющих веществ (ксенобиотиков, грибных и бактериальных токсинов, пестицидов, ветеринарных препаратов и т.д.) в пищевых продуктах и сырье; методы контроля аутентичности пищевых продуктов, основанные на определении специфических биологических макромолекул (нуклеиновых кислот, белков и др.), реализованные на лабораторном уровне; экспериментальные образцы новых пробиотиков, пребиотиков, синбиотиков, заквасок и пищевых ингредиентов, новые штаммы молочнокислых и других технологических микроорганизмов, микробные консорциумы с заданными биологическими свойствами и оптимизированными технологическими характеристиками; биотехнологические процессы получения биологически активных веществ, полезных белковых продуктов и ингредиентов из отходов и малоценных продуктов переработки сырья растительного и животного происхождения.

6. Лесные биотехнологии:

Создание новых сортов древесных растений с улучшенными характеристиками (структурой древесины, устойчивостью к фитопатогенам, скоростью роста и др.) с использованием биотехнологий.

Микробиологические средства защиты леса от вредителей и патогенов.

Перспективные биотехнологические процессы комплексной переработки древесной биомассы и ее отдельных компонентов, реализованные на лабораторном уровне.

Ожидаемые результаты: новые формы древесных растений с заданными признаками, посадочный материал; методы оценки качества семенного материала, мониторинга фитосанитарного состояния питомников и лесных насаждений; методы глубокой переработки древесины и утилизации отходов лесопиления; современная система управления лесонасаждениями (с привлечением методов ДНК-маркирования); биологические средства защиты леса.

7. Аквабиокультура:

Идентификация новых практически ценных биомолекул гидробионтов (ферментов, белков и пептидов, вторичных метаболитов, полисахаридов, из бактерий, архей, водорослей, жирных кислот и липидов водорослей) с использованием геномных и постгеномных технологий, методы получения биополимеров и новых материалов из гидробионтов.

Методы культивирования клеточных линий морских организмов и микробных симбионтов - продуцентов биологически активных соединений, реализованные на лабораторном уровне.

Методы молекулярной селекции гидробионтов для получения высокопродуктивных объектов аквакультуры.

Ожидаемые результаты: эффективные продукты из гидробионтов Мирового океана и внутренних водоемов (рыб, моллюсков, ракообразных, иглокожих, водорослей, микроорганизмов); системы комплексной переработки гидробионтов и производство на их основе востребованной продукции пищевого, кормового, ветеринарного и медицинского назначения.

В мире сформировался устойчивый спрос на новое качество жизни, включая возможности компенсации утраченной функции организма, органа или его части. Следствием этого стал активный рост рынков медицинских биотехнологий и услуг высокотехнологичной и персонализированной медицины. Дальнейший прогресс в области биоинформационных, постгеномных и протеомных технологий предоставит медицине возможность персонализации терапевтического воздействия.