http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=6c80607e-cb0b-4f8f-8cfd-e2925878079f&print=1© 2024 Российская академия наук
Проблема исчерпаемости ресурсов, благодаря которым сейчас существует человечество - вопрос времени. Это очевидно, все это понимают, и никто с этим не спорит. Между тем скорость их потребления растет в геометрической прогрессии. Особенно отчетливо проблема уменьшения запасов ресурсов была почувствована после того, как в игру за мировой рынок вступили такие промышленные сверхгиганты, как Индия и Китай. Сегодня природа уже не успевает восполнять свои запасы для того, чтобы удовлетворить растущие потребности человечества. А это значит, что мы стремительно движемся к масштабному кризису, угрожающему существованию всей нашей цивилизации.
Задача на выживание
Ученые говорили о нем уже давно. Еще в прошлом веке известный кибернетик. один из отцов социального моделирования, автор книг «Динамика городов» и «Мировая динамика» Джей Форрестер (Jay Wright Forrester) попытался построить математическую модель развития существующей ныне мировой системы. Результаты получились неутешительными. Ученый пришел к выводу, что при условии сохранения действующей тенденции человечество уже в середине XXI в. ждет полный коллапс. К похожим результатам пришли в своих работах и целый ряд советских и зарубежных экспертов. Согласно этим исследованиям, грядущий кризис цивилизации не замыкался исключительно на ресурсной составляющей, а охватывал все ее сферы: политику, экономику, культуру и т.д. Иными словами, он угрожал самому ее существованию. При этом было совершенно очевидно, что, поскольку кризис имеет системный характер, мы не сможем справиться с ним на базе существующих знаний и технологий Все более активная техническая деятельность человека стала серьезным негативным фактором, повлиявшим на эволюцию природной среды. По оценкам специалистов, в результате деятельности человека на Земле ежегодно теряется 5-6 млрд т живого вещества. За последние 50 лет люди израсходовали на сжигание нефти, газа, угля и т.д. больше кислорода, чем за всю предыдущую историю своего существования. Сегодня созданная человечеством индустриальная сфера вступила в некое противоречие с природой, многосторонность которого подразумевает необходимость глобального, комплексного подхода к поиску путей его ликвидации. И порождающие его противоречия в рамках традиционной парадигмы не могу г быть решены путем трансформации, пусть даже и радикальной, тех или иных компонентов мировой технологической системы Необходима принципиальная революционная перестройка всего технологического базиса, его научной, производственной, социально-политической и гуманитарной составляющих.
Изучая эволюцию биосферы Земли, можно четко выделить две принципиально различные фазы этого процесса. Первая - стихийное развитие природы, которое шло вплоть до появления Homo sapiens, вторая - после его появления, т.е. развитие с участием человека как органического элемента биосферы. При этом важнейшее значение имеет степень влияния человека на эволюцию биосферы. Малосущественное на протяжении основной части истории человечества, эго влияние заметно возросло с возникновением и развитием индустриального общества и приобрело определяющее значение в последние 50-100 лет. В этой связи академиком В.И. Вернадским еще в начале 1920-х г г. было введено понятие ноосферы как сферы, где разумная деятельность человека становится определяющим фактором развития. Сегодня лицо цивилизации изменилось кардинально. а влияние человека на окружающий мир. его биосферу, набрало критическую массу, созданная им техносфера стала, по сути, детонатором его же гибели. Задача преодоления системного кризиса цивилизации и, по сути, выживания человечества, становится задачей формирования новой ноосферы, в которой техносфера должна стать органической частью природной биосферы.
Ноосфера 1.0
На первых этапах своего развития Homo sapiens воспринимал и познавал мир, природу как единое целое - нечто непонятое и обожествленное. Сопровождавшая познание «производственная» деятельность человека разумного в этот период также имела естественный, «природный» характер. Но по мере накопления знаний человек стал искусственно расчленять, единую, целостную и потому чрезвычайно сложную природную систему на более простые, доступные для анализа сегменты. Так появились физика, химия, биология, геология и другие отрасли знании. Они в свою очередь делились на еще более узкоспециальные направления: химия на органическую и неорганическую, физика - на механику, астрономию, оптику и т. д. Такая специализация неизбежно привела к утрате целостной картины мира.
Узкоспециализированная наука породила отраслевые же технологии и предопределила отраслевую форму развития промышленности. Легко увидеть, что именно отраслевой, специальный характер технологий, лежащих в основе современного производства, стал первопричиной антагонизма, возникшего между созданной человеком техносферой и природной средой.
Общеизвестно, что энергетические потребности биосферы практически полностью удовлетворяются за счет солнечной энергии, преобразовываемой в процессе фотосинтеза. Человечество в стремлении повторить эти природные процессы искусственно уже десятки лет занимается солнечной энергетикой. Мы моделируем природный процесс переработки солнечной энергии, но вместо пока недоступной дли воспроизведения сложной биоорганической структуры зеленого листа используем модельную полупроводниковую систему. Живая природа сама по себе - очень экономный» пользователь энергии, она правильно самоорганизована, и ей с лихвой хватает «маломощной энергетики» фотосинтеза. В нашей современной жизни мы используем искусственно созданные машины и механизмы, потребляющие колоссальное количество энергии. Для их энергоснабжения в принципе не может хватить возможностей экономичных, «природоподобных» энерготехнологий.
Причина - в одностороннем подходе к проблеме, типичном для «отраслевого» мышления. Скопировав в солнечной энергетике природные процессы генерации, человечество пытается за их счет удовлетворить энергетические потребности традиционной энергозатратной индустриальной сферы, практически ничего в ней не меняя. Однако совершенно очевидно, что радикально трансформируя технологии генерации энергии, необходимо одновременно столь же радикально трансформировать технологии ее использования, приближая их к естественным, природным. И эти изменения должны касаться всех элементов производственной сферы. Перед человечеством стоит сложная и амбициозная задача - создание принципиально новых технологий и систем использования энергии, замена сегодняшнего конечного энергопотребителя системами, воспроизводящими объекты живой природы.
Для создания новой ноосферы, н которой техносфера станет полноправной частью природы, необходимо oтказаться от сегодняшнего отраслевого подхода к формированию науки и технологий и перейти к новой парадигме объединения наук и построению на этой базе принципиально новых конвергентных (объединенных) технологий. Главной их отличительной чертой должна стать максимальная близость к естественным природным процессам в их единстве и взаимосвязи.
До последнего времени человечество, развивая науки и технологии, копировало живые системы, их принципы, механизмы действия. Сегодня научный пpoгресс достиг такого технологическою уровня, когда стало возможным не просто копировать, а создавать природоподобные системы путем взаимопроникновения наук и технологий.
Таблетки от жадности
О каких науках и технологиях идет речь? Прежде всею, это нанотехнологии как новая технологическая культура, основанная на возможности прямого манипулирования атомами и молекулами с целью получения принципиально новых веществ, материалов, структур и систем, имеющих наперед заданные свойства,
В этом качестве они представляют собой надотраслевую область, объединяющую специальные естественнонаучные дисциплины в новое естествознание XXI в. Нанотехнологии возвращают человека к восприятию мира как единого целого и, что особенно важно, дают ему возможность воспроизводить этот мир, пользуясь темп же «технологическими приемами», какими пользуется и сама природа. Основываясь на природных закономерностях для создания новой, гармонизированной биосферой техносферы, человечество встает перед необходимостью воспроизведения объектов и явлений живой природы в объектах техники и технологических процессах, но это невозможно без взаимодополняющего сочетания нанотехнологических подходов с достижениями молекулярной биологии, биоинженерии. генной инженерии и т.д. Такой междисциплинарный симбиоз становится базой для развития нового класса технологий – нанобиотехнологий.
Однако нанобиотехнологии, обеспечивая возможности искусственного воспроизведения и даже создания принципиально новых биоорганических материалов, не позволяют исследовать и воспроизводить многообразные информационные связи, процессы передачи и преобразования информации в объектах и явлениях живой природы. Особенно это касается объектов, находящихся на высших уровнях ее структурной организации. Для решения этой проблемы необходима конвергенция, слияние нанобиотехнологнй и информационных технологий.
Двигаясь но пути синтеза «природоподобных» систем и процессов, человечество подойдет к созданию антpoпоморфных, человекоподобных технических систем. Такие системы, в отличие от менее высокоорганизованных «копий живого», должны обладать как минимум, элементами сознания. Решение этих задач возможно только на базе объединения методологии нано-, био,- информационных технологий с подходами и методами когнитивных (компромиссных) наук и технологий, изучающих и моделирующих сознание человека и его познавательную деятельность.
Такие конвергентные нано-, био-, инфо- когнитивные науки и технологии (НБИК-технологии) открывают возможность адекватного воспроизведения систем и процессов живой природы. Это делает их практическим инструментом формирования новой техносферы, которая в свою очередь станет органической частью природы.
Однако для того чтобы разумно и эффективно пользоваться этим инструментом, приводя мировую технологическую систему в согласие с природой и создавая новую ноосферу, о которой говорил В.И.Вернадский, необходима радикальная трансформация сознания самого человека.
Понять и выжить
Процесс формирования таких технологий в России уже идет. Он начался с создания в Национальном исследовательском центре «Курчатовский институт» центpa конвергентных технологий - Курчатовского НБИК-центра. Исследовательская технологическая база центра включает в себя в частности источники синхротронного излучения и нейтронов, самое современное оборудование для электронной и зондовой микроскопии, белковой кристаллографии, протеомики, геномных исследований, нейронаук и когнитивных исследований, нанотехнологический комплекс, мощный супер-компьютерный вычислительный комплекс с центром обработки данных и многое другое. В Курчатовском НБИК-центре собран мощный коллектив ученых: физиков, биологов, химиков, математиков, специалистов в области информационных технологий, инженеров. Это уже позволило развернуть исследования и разработки по самому широкому спектру проблем конвергентных наук и технологий: от кристаллизации и расшифровки структуры белков до создания гибридных материалов и исследования философских, социологических культурологических проблем развития техносферы.
Сегодня мы находимся в точке бифуркации. Конечно, проще всего будет пойти по пути консервации традиционной парадигмы развитии и сохранения существующей техносферы. Но в том случае уже в самом ближайшем будущем нас ждет глобальный кризис, и тогда для элементарного выживания необходимо будет вернуться к безэнергетическому (безресурсному) существованию, связанному с земледелием, скотоводством, охотой и собирательством. Из всех сегодняшних механизмов работать будут лишь колесная телега, гончарный круг, лодка и тому подобные аппараты, а человечество погрузится в пучину беспощадной борьбы за еще оставшиеся мизерные ресурсы, которая выльется в кровопролитные войны.
Альтернативный путь связан с появлением и развитием объединенных НБИКС-технологий и созданием на их основе новой гармоничной ноосферы, где три ее составляющие, биосфера, техносфера и социум, будут не конфликтовать, а дополнять друг друга. Выбрав этот вариант развития, человечество получит уникальную возможность не только сохранить цивилизацию в ближайшей исторической перспективе, но и довести время ее существования до времени геологического существовании Земли - и даже выйти за этот рубеж, за пределы нашей планеты, а быть может, и галактики.
Подготовил Валерий Чумаков
ОБ АВТОРАХ
Михаил Валентинович Ковальчук - доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН (2000), директор Национального исследовательского центра «Курчатовский институт», директор Института кристаллографии имени А В Шубникова РАН, ученый секретарь Совета при Президенте РФ по науке, технологиям и образованию. Ведущий ученый в области рентгеновской физики, кристаллографии и нанодиагностки, один из идеологов и организаторов развития нанотехнологий в России. Автор более 250 публикаций в ведущих научных журналах, автор и ведущий научно-популярной телепрограммы «Истории из будущего с Михаилом Ковальчуком» Лауреат премии Правительства РФ в области науки и техники за 2006 г., кавалер ордена «За заслуги перед Отечеством» III и IV степени (2006), действительный член Американской ассоциации развития науки (AAAS) по секции «Физика»
Олег Степанович Нарайкин - доктор технических наук (1989), профессор (1991), член-корреспондент РАН (2008), заместитель директора НИЦ «Курчатовский институт», заведующий кафедрой «Прикладная механика» МГТУ имени Н.Э. Баумана входит в состав Межведомственного научно-технического совета по проблеме нанотехнологий и наноматериалов. Основные направления научной деятельности теория колебаний, мехатроника, нано- и микросистемная техника и биомедицинские технологии Автор более 70 работ в ведущих отечественных и международных научных журналах. Лауреат премии Президента Российской Федерации (2000), кавалер ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени (2005)