У Київській політехніці успішно виконуються наукові роботи в рамках восьми комплексних наукових програм. По кожній з них отримано вагомі наукові і науково-технічні результати, короткий огляд яких наводимо нижче.
Сталий розвиток
Основною метою цієї програми є аналіз процесів сталого розвитку як світу в цілому, так і окремо взятої країни або регіону в контексті якості та безпеки життя людей. Світовим центром даних з геоінформатики та сталого розвитку (World Data Center for Geoinformatics and Sustainable Development – WDC) Міжнародної ради з науки, який функціонує в структурі НТУУ "КПІ" з 2006 р., досліджено за напрямами оцінювання ефективність державної політики та державного управління з позицій концепції сталого розвитку суспільства.
Співробітниками Центру під керівництвом академіка М.З.Згуровського побудовано моделі оцінювання еколого-соціально-економічних систем різного рівня (підприємств, бізнес-структур, галузей, регіонів, країн) з позицій концепції сталого розвитку, розроблено критерії та підходи щодо вибору відповідних груп індексів та індикаторів, обґрунтовано групи глобальних та регіональних загроз, що впливають на процеси сталого розвитку країн світу і регіонів України, розроблено підходи для аналізу їх впливу на процеси сталого розвитку. Розроблено загальний підхід до розв'язання проблеми узгодження даних різної природи в міждисциплінарних дослідженнях. Розроблено методи коректного перетворення даних з урахуванням особливостей їх вимірювання (методи індивідуального лінійного та нелінійного нормування даних, бієктивного суміщення даних, виміряних у номінальних шкалах) та методи кількісного оцінювання узгодженості даних. Було визначено рейтинг країн за індексом сталого розвитку, в якому Україна займає 71-ше місце.
Енергетика та енергозбереження
Діяльність структурних підрозділів університету в рамках комплексної програми "Енергетика та енергозбереження" спрямована на досягнення високої енергоефективності при оптимальному використанні всіх видів енергоресурсів та мінімальному негативному впливу на довкілля.
Науковцями ІЕЕ спільно з фахівцями Інституту електродинаміки НАН України вирішено важливу науково-технічну проблему – створення принципів побудови і забезпечення необхідного рівня метрологічної надійності засобів вимірювання параметрів електричної енергії й автоматизованої системи обліку електроенергії (АСОЕ) з контролем показників її якості в умовах багатократного перевищення неінформативних параметрів над інформативними та дії кількох груп різнорідних факторів впливу в широкому динамічному діапазоні. Загальний економічний ефект від впровадження АСОЕ з контролем показників якості ДП НЕК "Укренерго" за 2005–2012 рр. становить понад 1 млрд грн. У складі творчого колективу виконавців цієї роботи Державною премією України в галузі науки і техніки відзначено наших учених А.В.Праховника (посмертно) та В.П.Калінчика.
Наша наукова молодь також отримує результати, достойні державного відзначення. У 2014 р. Премією Президента України для молодих учених відзначена робота М.А.Щерби і Т.Ю.Антонця на тему "Створення пожежобезпечних електричних кабелів різних класів напруги". На основі результатів цієї роботи впродовж 2011–2013 рр. ПАТ "Південкабель" виготовлено 21,6 тис. км вітчизняної імпортозамінної пожежобезпечної продукції, а економічний ефект від впровадження результатів роботи склав 37,8 млн грн.
Премію Кабінету Міністрів України за участь у розробленні та впровадженні інноваційних технологій у 2014 році присуджено декану ТЕФ проф. Є.М.Письменному та старшому науковому співробітнику ТЕФ О.М.Тереху за роботу "Розроблення технології та обладнання для неповного поперечного оребрення плоскоовальних труб способом контактного зварювання та створення на їх основі широкої номенклатури енергозберігаючих теплообмінних пристроїв".
На основі фундаментальних досліджень теплообміну та аеродинаміки розвинутих поверхонь теплообміну науковцями ТЕФ були розроблені нові високоефективні поверхні теплообміну – плоскоовальні труби з неповним оребренням, що не мають аналогів у світі і відрізняються технологічністю, високою інтенсивністю конвективного теплообміну, практично ідеальним термічним контактом між ребрами та несучою трубою й низьким аеродинамічним опором. Разом з ДКТБ Інституту електрозварювання ім. Є.Патона НАН України розроблено технологію виготовлення таких труб методом контактного зварювання, що не потребує складного обладнання, спеціальних витратних матеріалів та значних витрат енергії.
Одним із важливих результатів 2014 р. стала підготовка та прийняття рішення щодо доцільності здійснення спільно з компанією "Технології природи" проекту спорудження теплогенеруючої станції на відновлювальних джерелах енергії (дерев'яній щепі) на території нашого університету для забезпечення автономного теплопостачання навчальних корпусів і гуртожитків університету. Завдяки використанню новітніх технологій з очищення відхідних газів і сучасного обладнання будуть дотримані європейські вимоги щодо викидів забруднюючих речовин у атмосферу.
Розбудова інформаційного суспільства
Діяльність співробітників університету в рамках комплексної програми "Розбудова інформаційного суспільства" спрямована на розроблення і здійснення проектів у сфері інформаційно-комунікаційних технологій для розв'язання соціально-економічних проблем на основі інформатизації усіх сфер життя, в тому числі розвитку інформаційно-телекомунікаційної інфраструктури університету.
У 2014 р. реалізовувався масштабний спільний проект НАН і МОН України щодо побудови загальнонаціональної грід-інфраструктури та широкого впровадження грід-технологій в усі сфери соціально-економічної діяльності суспільства. До національної грід-мережі входять потужні суперкомп'ютерні центри НТУУ "КПІ" та КНУ ім. Шевченка, які пов'язані каналами передачі даних 10 Гбіт/с між собою, та суперкомп'ютери НАН України інших регіонів України, об'єднані в єдину систему грід-кластерів.
Актуальними стали виконані під керівництвом професора О.М. Новікова розробки ФТІ з кібернетичної безпеки: система активного захисту банківських систем і програмного забезпечення; автоматичне виявлення, оцінка та аналіз вразливостей програмного забезпечення; аналіз і синтез програмного забезпечення для законного перехоплення; програмний комплекс для виявлення інформаційних операцій в електронних засобах масової інформації; програмне забезпечення для виявлення інформаційних операцій у соціальних мережах. З напряму технічного захисту інформації НТЦ "ТЕЗІС" виконано госпдоговорів на суму 2,0 млн грн (керівник М.І. Прокоф'єв).
Нові матеріали та технології
Дослідження в рамках програми "Нові матеріали та технології" спрямовані на розроблення та створення нових речовин, матеріалів, приладів і систем нового покоління з характеристиками, які відповідають світовому рівню, новітніх технологій у різних галузях науки і техніки, а також модернізацію промислових виробництв України для забезпечення сталого розвитку.
Фахівцями ІФФ під керівництвом чл.-кор. НАНУ П.І.Лободи розроблено нове покоління армованих надтвердих надміцних композиційних матеріалів, які за властивостями перевищують всі відомі класи інструментальних матеріалів і дають змогу виготовляти нове покоління броні вищого за шостий клас захисту, деталі газотурбінних двигунів з найвищою серед усіх відомих матеріалів робочою температурою 1500-1600 о С та ущільнень гідросистем високого тиску (300 атм. і більше).
Професор А.А.Фокін і доцент К.Д.Бутова (ХТФ) спільно з колегами з Німеччини, США і Бельгії синтезували та дослідили новий вуглеводневий гібрид, який чітко проявив напівпровідникові властивості. Вперше було одержано мономолекулярний вуглеводневий діод з геометричними розмірами близько 1 нм. Молекули цього нового матеріалу об'єднують (зв'язують вуглецевим містком) алмазоподібний вуглеводень – діамантан і фулерен. Це відкриття має дати можливість суттєво (більш ніж на порядок) зменшувати розміри технічних пристроїв із діодами нового типу. Результати цього визначного досягнення оприлюднено в провідному науковому журналі "Nature Comm.".
Чиста вода
Діяльність науковців університету за програмою "Чиста вода" спрямована на розробку нових реагентів, устаткування, створення нових технологічних процесів для комплексних інноваційних проектів у галузі інженерії водоочищення, що дає змогу вирішувати складні проблеми водозабезпечення населення і промислових об'єктів якісною водою, захисту поверхневих водойм від забруднення органічними та мінеральними речовинами, забезпечення раціонального водоспоживання та створення сталого водного менеджменту.
Роботи з дослідження і розробки технології водоочищення проводяться співробітниками і студентами в Навчально-науковому центрі "Чиста вода", що став експериментальним майданчиком для всіх науково-дослідних груп, які працюють над різними аспектами проблем водоочищення. Інноваційною розробкою вчених цієї програми є комплексна технологія підготовки питної та технічної води.
У роботі молодих учених І.А.Гришка і А.А.Новосада на тему "Проточний кавітатор з високою інтенсивністю ультразвуку для обробки рідких середовищ" запропоновані нові підходи вирішення актуальної задачі безреагентного знезараження рідини шляхом додавання в кавітуюче середовище абразивного матеріалу, що дало можливість у 5-6 разів підвищити ефективність технологічного процесу знезараження. Практичне застосування розробленого і дослідженого кавітаційного обладнання забезпечило підвищення ефективності технологічних процесів знезараження води у відкритих водоймах, дезінтеграції мікроорганізмів, підвищення довговічності та безпеки змащувально-охолоджуючих рідин. Ця робота удостоєна Премії Президента України для молодих учених. Її було презентовано в штаб-квартирі ООН та міжнародній організації "Південь-Південь" у Нью-Йорку (США).
Медико-інженерна складова охорони здоров'я
Програма "Медико-інженерна складова охорони здоров'я" спрямована на розроблення техніки, виробів і матеріалів медичного призначення і пов'язаних з ними наукових, промислових, комп'ютерних та медичних технологій, що є стратегічним напрямом підвищення стандартів життя населення і орієнтації економіки, науки та техніки на розвиток соціальної сфери.
Науковцями університету створено технічні засоби безконтактного контролю температури мозку і серця, що застосовані при операціях в умовах штучного кровообігу. Виконано клінічне впровадження протоколів загального та локального термічного впливу і його неінвазивного контролю в умовах штучного кровообігу.
Іншою інноваційною розробкою вчених цієї програми стало розділення тканин за допомогою біполярного ножа. Основними перевагами високочастотного зварювання є відсутність розвитку запальної інфекції в рані і відсутність загрози поширення інфекції з порожнистих органів.
Космічна програма університету
Науково-технічним базисом формування "Космічної програми університету" стали результати багаторічних досліджень та розробок на замовлення підприємств космічної галузі, зокрема КБ "Південне". Етапним досягненням стала розробка і успішний запуск 19 липня 2014 р. першого українського університетського наносупутника "PolyITAN-1" класу CubeSat, повністю розробленого співробітниками і студентами НТУУ "КПІ". Зокрема, науковці ТЕФ використали власні сотопанельні вуглепластикові конструкції, з якими науковці ФЕЛ зінтегрували свої фотокремневі перетворювачі. Експериментальна сонячна батарея забезпечує електричне живлення всіх електронних систем наносупутника. Канали радіозв'язку та радіокерування створили фахівці РТФ. Разом із радистами наземну станцію створювали фахівці ІТС. Елементи космічного апарата і наносупутник працюють у жорстких умовах відкритого космосу. На Землі ці умови імітує спеціальна термовакуумна лабораторна установка, створена в КПІ за участю фахівців ФЕА. Встановлені на наносупутнику сенсори координат Сонця, їх алгоритмічне та програмне забезпечення, а також електронна плата з центральним процесором, за допомогою якої здійснюється керування всіма підсистемами космічного апарата, створені молодими науковцями ТЕФ та ФЕЛ. За результатами роботи молоді науковці захистили дві кандидатські та понад 20 магістерських дисертацій.
За версією американського журналу "Science" створення мініатюрних супутників серії CubeSat внесено до переліку десяти найбільш визначних проривних наукових відкриттів і науково-технічних досягнень 2014 р. В Україні створення і запуск першого українського наносупутника внесено до Національного реєстру рекордів.
Фахівці ІТС супроводжували роботи зі створення національного супутника зв'язку "Либідь", брали участь у тестуванні й аналізі результатів корисного навантаження супутника у процесі його створення в Канаді та Красноярську.
Науковцями ПБФ у співпраці з Казенним підприємством "Арсенал" проведено дослідження методів підвищення ефективності оптико-електронних систем тепловізійного типу з удосконаленням систем дистанційного зондування Землі з космосу. Результати роботи були використані при створенні вітчизняного космічного сканера. Деякі матеріали ввійшли до складу робіт, за які керівнику цієї НДР В.Г.Колобродову присуджено Державну премію України в галузі науки і техніки за 2014 рік.
Системи спеціального та подвійного призначення
Діяльність за цією програмою спрямована на розробку та впровадження безпілотних літальних апаратів для розвідувальної, пошукової, рятівної та іншої роботи відповідних служб, а також на підготовку їх операторів; створення системи одержання якісної питної води з джерел з різним ступенем біологічного та хімічного забруднення; створення системи інформаційної та кібернетичної безпеки сучасних комп'ютеризованих комплексів; модернізацію пожежної техніки та організацію вітчизняного виробництва аварійно-рятувальної техніки, малогабаритних тропосферних радіорелейних систем з підвищеною захищеністю; створення системи виявлення спроб проникнення сторонніх об'єктів у зону охорони та інших технологій, пристроїв і систем спеціального використання.
Уперше в незалежній Україні за державним оборонним замовленням у стислий термін (5 років) створено унікальну великогабаритну (16х7м) багатопроменеву багатодіапазонну поляризаційно-адаптивну антенну систему спеціального призначення, яка вже ефективно функціонує за своїм призначенням. За тактико-технічними характеристиками вона не поступається відомим світовим аналогам, а іноді й перевищує їх. Цей суто вітчизняний продукт є визначним досягненням світового рівня в галузі радіотехніки, тому є конкурентоспроможним на світовому ринку і може стати предметом експорту Україною наукоємної високотехнологічної продукції спеціального призначення. Група виконавців від нашого університету – Ф.Ф.Дубровка (керівник), М.М.Литвин, С.М.Литвин, В.М.Глушенко, В.С.Камаєв – відзначена в 2014 р. Державною премією України в галузі науки і техніки.