Нанотехнологии и будущее человечества

 

 

 

 

 

 

Нанотехнологии сегодня – передовой край науки и техники. Как отмечается, нанотехнологии открывают большие перспективы при разработке новых материалов, совершенствовании связи, развитии биотехнологий, микроэлектроники, энергетики и вооружений. Среди наиболее вероятных научных прорывов эксперты назы­вают повышение производительнос­ти компьютеров, восстановление человеческих органов c использованием вновь воссозданной ткани, получение новых материалов, созданных напрямую из заданных атомов и молекул, и появление новых открытий в химии и физике, способных оказать мощное воздействие на развитие цивилизации. 

Ученые уверены: развитие этой области знаний сможет изменить жизнь человечества больше, чем письменность, паровая машина, электричество или компьютеризация. 

Отечественные и зарубежные эксперты выделяют в обозримом будущем три (некоторые, четыре) основных этапа развития нанотехнологий. 

Первый этап (2000-2005 гг.), который назвали «пассивные наноструктуры» (инкрементные нанотехнологии), уже давно закончился. Он в основном характеризовался произ­водством и применением наноразмерных (нанодисперсных) порошков. В целях модифицирования свойств базовых материалов их вводят в самые различные вещест­ва: металлы и сплавы, полимеры и керамику и т.д., а также добавляют в лекарства, косметику, пищу и другие изделия.

 

Учеными установлено, что использование в медицине специальных наночастиц в качестве носителей биологически активных молекул лекарственных средств позволяет эффективно преодолевать различные барьеры организма, которые эти вещества не способны преодолевать самостоятельно (кожный, гематоэнцефалический), что значительно изменяет характер и эффективность действия  препарата. Один из классиков биофизики, гелио- и космобиологии, космической эпидемиологии, объясняющих процессы в биосфере Земли под воздействием Солнца и Космоса, Александр Леонидович Чижевский еще в 1931 г. в своей работе «Земное эхо солнечных бурь» [1] писал: «Введение в организм даже мельчайших доз того или иного вещества может обусловливать то или иное направление функций отдельных его органов. Очень часто мы видим огромный физиологический эффект введения в организм таких ничтожных количеств того или иного действующего агента, которые не поддаются определению ни на меру, ни на вес…».   

 

В настоящее время, это достаточно примитивное поколение наноматериалов уже широко освоено произ­водством, и их можно обнаружить во многих товарах народного потреб­ления. В ближайшем будущем, по оценкам Research Techart, наибольшим спросом будут пользоваться не только простейшие наноматериалы (фуллерены, нанотрубки, нанопроволоки, нанопористые материалы, наночастицы, наноструктурированные металлы), но и новые формы наноматериалов, такие как вискеры, дендримеры и квантовые точки.

 

Более «продвинутым» направле­нием такого вида нанотехнологий являются разработки в области мембран и каталитических систем. Это направление является одним из наиболее конкурентоспособных на внутреннем российском  рынке, так как для переработки в ароматические соединения попутных углеводородных газов нефте- и газодобычи могут успешно применяться нанопористые катализаторы, технологии получения керамических нановолокон и нанонитей этого функционального назначения. 

 

Потребность в нанокомпозиционных мембранах для решения проб­лемы дефицита питьевой воды в текущем и ближайшем десятилетиях оценивается от 10 до 100 млн долларов США. Отмечается, что в будущем, наряду с энергетическими и продовольственными проб­лемами, владение запасами питьевой воды станет одной из самых актуаль­ных, способных приводить к возникновению военных конфликтов между государствами.

Этап «эволюционных нанотехнологий» (2005-2020 гг.) ряд экспертов и ученых делят на два самостоятельных периода: «активные наноструктуры» (2005-2015 гг.) и «системы наносистем» (2010-2020 гг.), которые, как мы видим, пересекаются в сроках появления и развития. Данный этап будет характеризоваться прорывом в облас­ти нанотехнологической инновационной деятельности. В целом, как уже отмечалось, они предусматривают на первом этапе создание компонентов наноэлектроники, фотоники, нанобиотехнологии, медицинских товаров и оборудования, нейроэлектронных интерфейсов, наноэлектромеханических (НЭМС) сис­тем. Значение первичных наноматериалов (пассивных наноструктур) значительно снизится.

 

К 2014 г. значительно повысится роль нанобиотехнологий в фармацевтической промышленности (до 23 %), косметической и пищевой отраслях. Наверное, будет интересно привес­ти воспоминание писателя К.Н. Алтайского, описанное им в книге о К.Э. Циолковском [2], о том, как за десятки лет до возникновения нанотехнологий Константин Эдуардович размышлял о возможностях будущей науки: «Химия и индустрия будут создавать из воздуха, земли и воды взаи­модействующие аминокислоты, а уж из них формировать любые продукты питания... Треть, а то и более, человечества освободится от работы на полях, на скотных дворах, на рыбных промыслах, в кухнях… Засуха, градобой, заморозки, бураны, ливни – словом, все стихийные бедствия – больше не будут угрожать людям. Что такое град или стужа для автоматизированного завода, выпускающего пищу? Помните Некрасова?

«В мире есть царь, этот царь беспощаден,

Голод названье ему…».

Этот царь будет свергнут с престола. Пища станет доступной, как воздух и вода».

 

С учетом того, что ряд современных ученых считает нанотехнологии «химией XXI века», можно считать, что именно об этом и идет речь в данном предсказании Циолковского, высказанного им почти за полвека до лекции Ричарда Фейнмана «Там... внизу еще много места» («There is plenty of space on the bottom»). Нанотехнологии будут использоваться во всей (100 %) компьютерной и радиоэлектронной, до 85 % в бытовой и до 21 % в автомобильной технике. Затем на базе полученных результатов планируется осуществить переход к управляемой самосборке наносистем, созданию трехмерных сетей, нанороботов и т.п. Оба вида этих нанотехнологий пока находятся в научных лабораториях на исследованиях или проходят уровень создания прототипов. 

 

Большинство экспертов счи­тает, что принципиальные изменения в различных отраслях экономики нанотехнологии внесут уже после 2015 г. Так что нанотехнологическая революция уже не за горами. Как мы ее встретим, и будет ли готово общество принять новые блага цивилизации, как это было с паровыми машинами, электричеством и компьютериза­цией, или они наткнутся на противодействие мировой общественности, как это происходит во многих странах по отношению к атомной энергетике. Наиболее заметным  практическим шагом нанотехнологии сделали в области электроники. Сегодня нанотехнологическая электроника представляет собой бурноразвивающуюся (самую динамичную) отрасль науки и техники. Она изучает физические основы (электронные и ионные процессы в газах и проводниках), а также практическое применение различных электронных приборов и устройств. 

 

Ник Бостром (Nick Bostrom), директор института при факультете философии, логики и научной методологии Лондонской школы экономики, в своей статье «Сколько осталось до суперинтеллекта?» пишет, что человеческий мозг содержит примерно 100 млрд нейронов. При этом каждый нейрон имеет около 5 тысяч синапсов. Сигналы проходят через эти синапсы с частотой около 100 Гц, а каждый сигнал, ориентировочно, содержит 5 бит. 

 

Американский ученый Ганс Моравек (Hans Moravec) еще в 1997 г. произ­вел необходимые вычисления, используя данные о структуре сетчатки глаза человека, и сравнил их с известными требованиями к компьютерным ресурсам в задаче распознавания образов в машинном зрении. Полученное значение для  всего человеческого мозга оказалось равным 1014 операций, что на три порядка меньше, чем верхняя граница, вычисленная в предположении. Оказалось, что при необходимости в 100 Tops, чтобы имитировать человеческий мозг, то требуемая вычислительная мощность должна была быть достигнута еще в 2008 г. в зависимости от того, принять время удвоения по закону Муру равным 12 или 18 месяцев. В зависимости от финансирования, может пройти еще до десятка лет, прежде чем обычные ученые, исследующие возможности искусственного интеллекта, смогут получить возможность экспериментировать с машинами такой производительности.

 

В своей книге «Дети разума» Г. Моравек, рассуждая о влиянии на развитие цивилизации «закона Мура», предсказывает следующее будущее робототехники. Он утверждает, что в 2010 г. появятся модели роботов, чьи интеллектуальные возможности будут идентичны мозгу ящерицы. Они будут использоваться для уборки помещений без вмешательства людей и некоторых других целей. Так вот этот порог также уже достигнут. 

Как утверждают летописи, роботы существовали на Руси еще во времена Ивана Грозного. Имеются воспоминания английских купцов того времени, рассказывающие о «железном мужике», подававшем русскому царю вино, боровшимся с медведем и подметавшим двор. 

 

В ХVIII веке в Москве приближенным русского императора Петра Первого графом и генерал-фельдмаршалом Яковом Вилимовичем Брюсом была изготовлена и демонстрировалась гостям «механическая горничная» (по прозвищу крестьян – «Яшкина баба»). Инженер, металлург, химик, биолог, астроном, астролог и чернокнижник Яков Брюс уже в то время создавал разные модели летательных аппаратов и человекообразных машин. 

 

Вот как описывают современники «чудо» отечественных средневековых мастеров в области робототехники: «Придворные о ней говорили следую­щее: «Новая горничная, красавица писаная! И статью взяла, и умом, и обхождением. Он, Брюс, только подумает: «Кофейку бы сейчас!» – она уже с подносом плывет павою. Один недостаток – говорить не умеет, потому что искусственная, сделал ее граф из цветов и проволоки. Что же касает­ся остального, по девичьей час­ти, зело резва и естественна, отчего дряхлый Брюс юношей держится». Молва утверждала, что любви этой девушки домогались знатные женихи, не верившие в ее искусственное происхождение. Все истории обычно заканчивались тем, что Яков Брюс, утомленный внима­нием аристократов, вытаскивал из причес­ки девушки какую-то шпильку, служанка на глазах у всех рассыпалась и превращалась в охапку живых цветов. Потом он при них же заново собирал ее, кропил «живой водой», и та, как ни в чем не бывало, вновь принималась прибираться… Закончилась история о «цветочной женщине» плачевно: жена Брюса, в конце концов, приревновала его к механической служанке и, когда граф был на службе, разнесла ее дубиной в пух и прах…» [3]. 

Конечно, все это выглядит как чис­той воды обман, но то, что пишут современные газеты и журналы (бумажные, а еще чаще, электронные) не напоминает ли нам, спустя 300 лет, временами что-то похожее.

Четвертый этап развития нанотехнологий – «молекулярные наносистемы», или «радикальные нанотехнологии», которые начнут появляться только после 2020 г., – существует пока только в виде концепции и фантастических проектов.  К ним относятся молекулярные устройства, атомный дизайн и т.д. Станет возможным молекулярное производство макроскопических объектов. Оценки показывают, что устройство массой около 60 кг («настольная нанофабрика») сможет с молекулярной точностью изготовить объект объемом около 1 л и массой около 4 кг примерно за три часа. Это позволило бы за два дня создать вторую такую же нанофабрику; удвое­ние их количеств каждые два дня позволило бы за два месяца обеспечить собственной нанофабрикой каждого жителя Земли.

 

Значительный скачок ожидается в разработке, изготовлении и продажах нанотехнологического исследовательского и специального оборудования, наноэлектромеханических систем для продукции наноэлектроники, а также бионанотехнологий для медицинской и косметической промышленности и производства пищевых продуктов.

 

Моравек утверждает, что еще через 20 лет появятся модели с умст­венными способностями обезьяны. Такие роботы смогут определять простейшие технические и бытовые проблемы и задачи без указаний человека и самостоятельно их решать. Достижения, позволившие ему сделать такое заявление, – появление дронов с инновационными нововведениями. По его мнению, в 2040 г. человек сможет закачивать (подключать) свой мозг в компьютер, а уже пос­ле 2040 г. будут изобретены роботы, чьи интеллектуальные возможности достигнут уровня умственных способнос­тей людей, а затем, постепенно совершенст­вуясь, превзойдут их. Рассуждая о создании искусственного разума (или даже суперинтеллекта), следует вспомнить шутку по этому поводу, что в  лучшем случае суперкомпьютер откажется  работать и найдет на это миллиарды убедительных причин, на то он и супермозг. В худшем заставит работать на него окружающий его персонал, а потом «восстание машин» и тому подобное – в соответствии с американскими фантастическими боевиками. Подобное развитие событий в целом вполне возможно.

 

Особое внимание при составлении прогноза известный американский ученый, изобретатель и футуролог 61-летний Реймонд (Рей) Курцвейл (Ray Kurzweil) уделил генетике, нанотехнологиям и компьютерным и когнетивным ((лат. cognitio – познание, изучение, осознание) – термин, используемый в нескольких различных контекстах, обозначающий способность к умст­венному восприятию и переработке внешней информации), техноло­гиям, которые, как он считает, в относительно близком будущем смогут послужить залогом человеческого бессмертия. 

 

Как пишет газета Daily Telegraph, Курцвейл считает, что нанотехнологии расширят умственные и физические способности человека, причем до такой степени, что каждый из нас сможет написать книгу за считанные часы, проплыть под водой на одном вдохе огромное расстояние или пробежать стометровку быст­рее мирового рекорда. Следует отметить, что в 1980-х гг. Курцвейл предсказал «взрывоподобный» рост Интернета в 1990-е гг. и победу компьютера на чемпионате мира 1998 г. по шахматам (ошибка составила минус один год – компьютер Deep Blue обыграл чемпиона мира по шахматам Гарри Каспарова в 1997 г.). Рей Курцвейл опубликовал две книги со своими футурологическими предсказаниями развития человеческой цивилизации: «Эпоха мыслящих машин» (1990 г.), «Эпоха духовных машин» (1998 г.) и «Сингулярность рядом» (2005 г.) с выводом о неизбежном наступлении, ориентировочно в 2045 г., технологической сингулярности.

 

Технологическая сингулярность (лат. singularis – единственный) – феноменально быстрый научно-технический прогресс (более значительный, чем научно-техническая революция), основанный на мощном искусственном интеллекте (существенно превосходящем человеческий) и киборгизации людей. Также, как и Моравек, Курцвейл утверждает, что к 2020 г. персональные компьютеры достигнут вычислительной мощности человеческого мозга. В медицине начнут применяться нанороботы, которые будут не только выполнять лечебные цели, но и смогут доставлять питание непосредственно к клеткам человека и выводить продукты их жизнедеятельности, что в целом соответствует и нашим ожиданиям. В 2030-е гг. наноустройства будут имплантироваться непосредственно  в человеческий мозг и смогут осуществлять ввод и вывод необходимых сигналов из клеток мозга. Реализация такой возможности приведет к виртуальной реальнос­ти «полного погружения», которая не потребует какого-либо дополнительного оборудования. В развитие данной концепции следует отметить, что, по нашему мнению, это приведет к отсутствию для человека необходимос­ти предшествующего обучения и получения какого-то ни было образования, в нашем понимании данного процесса. 

 

Несомненно, в первую очередь такие исследования и разработки будут проводиться по заказу военных, испытываться и внедряться на воен­нослужащих, прежде всего в космической технике, пилотах военной авиации, матросах военно-морского флота, а также операторах сложного военного оборудования, где уже в настоящее время возможности человеческого мозга практически исчерпаны.

Курцвейл считает, что в 2040-е гг. человеческое тело сможет принимать любую форму, образуемую большим числом нанотехнологических устройств, более высокого качества по сравнению с естественными (своего рода  запасных частей или деталей биологического  наноконструктора). 

 

Еще через пять лет, вся Земля вой­дет в эпоху превращения в один гигантский компьютер, который постепенно может распространиться на всю Вселенную. По его мнению, именно тогда и наступит время технологической сингулярности. Дальнейшее развитие земной цивилизации даже Курцвейл предсказать затрудняется. Можно не согласиться с выводами американского футуролога. Как уже отмечалось, даже в настоящее время, имеются группы людей, которые не только не поддержи­вают данные прог­нозы, но и придержи­ваются крайне противоположных взглядов. Конечно, наука, возможно, и достигнет соответствующего развития, например в  Японии, США или Евросоюзе. Однако, не обязательно, что поголовно все человечество (даже не только по финансовым возможностям, что наиболее актуально для бедных стран Африки и Латинской Америки) поже­лает участвовать в этом процессе. Не случайно уже сейчас наби­рают популярность движение зеленых, вегетарианство, натуральное земледелие и тому подобные инициативы, способствую­щие сохранению аутентичности и неповторимого духовного мира человечества.

 

Вызывают сомнения и временные границы перехода человечества к киборгизации (сингулярности). По моему мнению, такой переход возможен к концу XXI в., да и то только в экономически развитых государствах. В странах третьего мира, Африки, Латинской Америки и части Азии такой переход будет возможен только в следующем веке, если будет возможен вообще. Приведем более оптимистический прогноз, на этот раз писателя-фантаста Артура Кларка, предсказания которого сбываются одно за другим: «2040 год: будет усовершенст­вован «универсальный репликатор», основанный на нанотехнологиях; может быть создан объект любой сложности при наличии сырья и информационной матрицы. Бриллианты и деликатесная еда могут быть сделаны в буквальном смысле слова из грязи. В результате за ненадобностью исчезнут промышленность и сельское хозяйство, а вместе с ними и недавнее изобретение человеческой цивилизации – работа. После чего после­дует взрывное развитие искусств, развлечений, образования».

Однако, все-таки, и об этом нужно заявить достаточно определенно, это уже не будет «человеческая цивилизация» в привычном  для нас понятии этого словосочетания (со строго определенным набором интеллектуальных, физических, психологических, нравственных, религиозных, да и вообще каких бы то ни было качеств современного «человека  разум­ного» – лат. Homo sapiens). 

 

Еще раз хочется повторить те высказывания, которые приведены нами в книге «Нанотехнологии. Правда и вымысел». «Ни в коей мере не являясь противниками научно-технического прогресса, в том числе развития нанотехнологий, и даже наоборот, следует признать, что предсказанный многими религиями и оракулами прошлого конец света (конец человеческой цивилизации) уже наступил. Сколько он продлится, этот переходный пе­риод – трудно сказать, но то, что он начался, сомнению не подлежит. Для того чтобы убедиться в этом, стоит внимательно почитать сообщения о достиже­ниях в области нанотехнологий, генной инженерии, клонирования, трансплантации органов, экстракорпорального оплодотворения и т.д. и т.п. Не исключено, что разумная цивилизация на планете Земля в будущем  не исчезнет совсем, а только получит, что более вероятно, новый, значительно более качественный, в относительном роде, виток развития, но это уже будет  другая цивилизация – цивилизация «киборга разум­ного» (Cyborg sapiens).

 

Один из самых критический сценариев дальнейшего развития может заключаться в том, что история, подчиняясь своей  спиралевидной неизбежности,  может вернуться к человечеству и напомнить ему некоторые этапы его прошлого развития: его отношение к аборигенам Африки, Америки, Австралии, работорговлю и кровопролитные вой­ны за обладание территориальными и сырьевыми ресурсами. Только в роли аборигенов может оказаться теперь само настоящее человечест­во, будучи вынужденным бороться за само свое существование, как вида. Оно (человечество) всегда находило оправдание своим поступкам, поэтому определенно найдет оправдание своим действиям и цивилизация киборгов.

 

В соответствии с более мягким (гуманным) прогнозом, будем надеяться, что человечество все же не будет вытеснено из привычной среды обитания и тем более уничтожено полностью. Возможно для его представителей, по примеру и подобию американских резерваций для индейцев, будут созданы подобные зоны проживания в трудно обитаемых райо­нах нашей планеты (возможно, на Луне или других планетах Солнечной системы) или что-то похожее на зоопарки (номопарки), где оно сможет еще существовать ни одну сотню лет. Только сможет ли оно выжить в тех условиях, экологических, продовольственных, энергетических, которые создадут для своего комфортного существования  наши потомки – киборги, если и им найдется место на нашей планете».

 

Николай Александрович Бер­дяев еще в 1933 г. в работе «Человек и машина. (Проблема социологии и метафизики техники)» (Путь. – Май 1933. – № 38. – С. 3-38) с грус­тью предсказывает: «Настанет время, когда будут усовершенствованы машины, которыми человек мог бы управлять миром, но человека больше не будет. Машины сами будут действовать в совершенстве и достигать максимальных результатов. Последние люди сами превратятся в машины, но затем и они исчезнут за ненадобностью и невозможнос­тью для них органического дыхания и кровообращения... Природа будет покорна технике. Новая действительность, созданная техникой, останется в космической жизни. Но человека не будет…».

1. Чижевский А. Л. Космический пульс жизни: Земля в объятиях Солнца. Гелиотараксия / М.: Мысль, 1995

2. Алтайский  К. Н.  Циолковский рассказывает… Рассказы. М. Дет. лит., 1974.  с. 262-263

3. «Механический человек»  Якова Брюса / Аномальные новости. № 44, 2003

 

Источник: журнал «Нанотехнологии Экология Производство», №5 (12), сентябрь, 2011