«Если», 2016 № 02

Артем ЖЕЛТОВ
НАНОТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ

/экспертное мнение

/нанотехнологии

/сценарии

Мир, по слухам, стоит на пороге новой революции — нанотехнологической. Так чего же нам можно ждать или хотеть от прекрасного нового наномира? Есть ли место наноутопии? Какой она должна или может быть? Попробуем ответить на эти вопросы, используя инструментарий прогнозирования технологического развития.

Говорить о том, какие формы примет развитие нанотехнологий, пока крайне сложно ввиду их слабого присутствия в продуктовой линейке современного мира. На данный момент главный вопрос — какое направление исследований первым станет практически полезным и реализуемым в промышленных масштабах. Следует отметить, что развитие так называемых «эволюционных нанотехнологий» будет присутствовать в любом из сценариев мирового технологического развития. Улучшенные двигатели, избирательно действующие лекарства, увеличение эффективности химической промышленности, дальнейшее уменьшение электронных комплектующих и прочее реализуется вне зависимости от успеха нанотехнологий в целом. Но все эти технологии появились бы и без какой-либо всемирной нанотехнологической PR-кампании и инвестирования миллиардов долларов в очередную Национальную нанотехнологическую инициативу. Равным образом все эти «эволюционные технологии» не создают достаточного объема новых рынков, т. е. пока не могут оправдать огромные средства, вложенные в нанотехнологический рынок.

Проблема нанотехнологий заключается в том, что они до сих пор не породили ни одного серьезно значимого потребительского продукта или услуги, на которых мог бы собраться технологический пакет. Иными словами, можно сколько угодно говорить о развитии нанотехнологий, но до появления пакета «нанотехнологических» продуктов (товаров и услуг) нанотехнологий для людей — не существует. Ситуация усугубляется тем, что нанотехнологии и потенциально порождаемые ими товары и услуги пока явно не решают ни одной реальной или иллюзорной проблемы. Таким образом, в области нанотехнологий не наблюдается системная связность, что существенно затрудняет их развитие.

Развитию пакета нанотехнологий препятствует также отсутствие необходимой литературной базы. Проявление нанотехнологий можно найти у некоторых писателей-фантастов — вспомнить того же Дэна Симмонса. Можно вспомнить также ряд японских фантастических анимэ. Голливудские фантастические фильмы, что интересно, никакой конкуренции не выдерживают. «Нанотехнологическая революция» не встроена в язык и культуру, т. е. не имеет литературно оформленной «дорожной карты» и понятных широким народным массам перспектив развития.

По опыту бума информационных технологий непосредственно технологическое развитие персональных компьютеров сопровождалось:

• Концепцией информационного общества, прописывающей роль информатизации во всех сферах общественной жизни (или, если угодно, во всех процессах социосистемы)

• Инновационными концепциями в менеджменте и бизнесе

• «Информационной экономикой» (информатизация стала ключом к запуску постиндустриальной экономической модели)

• «Революцией в военном деле» (концепция виртуального поля боя, информационное превосходство и т. д.)

• Литературным направлением, получившим с легкой руки Майкла Суэнвика название «киберпанк»

• Огромным пакетом продуктов и социальных практик

• Пакетом «страшилок» и «хотелок» всех уровней

В случае с нанотехнологиями, практически все указанные «сопровождающие факторы» — отсутствуют. В случае формирования нанотехнологий как пакета, подобные моменты, характеризующие процесс встраивания пакета в общество, неизбежно появятся.

Толчком для развития нанотехнологий может быть появление либо серьезного вызова, либо определенной трансцендентной нагрузки. В качестве вызова можно рассматривать следующие варианты:

«Абсолютное оружие». Конфликт между развитыми государствами, обладающими атомным оружием, порождает необходимость в принципиально новом оружии. В свое время таким оружием была атомная бомба. В новой ситуации им теоретически могут стать определенные варианты применения нанотехнологий. Естественно, что нанокиборги и метаморфы появятся в любом сценарии.

«Проект Бессмертие». Страх перед смертью в настоящее время является мощным двигателем развития медицины. Нанотехнологии вместе с биотехнологиями способны существенно продвинуть мир в этом направлении.

«Нанокосмос». Развитие технологий получения новых материалов способно дать серьезный толчок космическим исследованиям и освоению космоса. Не последнюю роль здесь играет увеличение полезной нагрузки ракет за счет роста прочности и снижения массы материалов. Всерьез также встанет проблема конструирования замкнутых экосистем.

«Человек 2.0». Развитие нанотехнологий и биотехнологий даст возможность перейти к серьезным модификациям человеческого тела. Это приведет к прекращению существования вида Homo sapiens sapiens в том виде, в котором мы его знаем.

Сценарий ускоренного развития нанотехнологий — это прорывной сценарий, требующий открытия эффективных и доступных технологий сборки объектов на наноуровне. Версия ускоренного развития нанотехнологий представляет практический интерес для России, поскольку при мощно развитой физике и математике позволяет сыграть на опережение и закрепить за собой важный участок мирового технологического пространства.

В инерционном сценарии развитие нанотехнологий будет идти путем коммерциализации уже существующих разработок. На практике речь будет идти не столько о создании нового технологического пакета, сколько о том, что существующие технологические пакеты выйдут на новый уровень. Понятно, что в этом случае нанотехнологии не обретут системной связности и институционального оформления.

В альтернативном сценарии нанотехнологической революции инерционный сценарий присутствует как пространство Неизбежного будущего. Принципиальным отличием является обретение нанотехнологиями системной связности. Это подразумевает в том числе, что некоторые технологии, которые мы сейчас относим к нано-, или вообще покинут технологический пакет, или уйдут на его дальнюю периферию (то есть окажется, что данные технологии «совсем не про то»). Кроме того, потребуется институциональное и нормативно-правовое оформление технологического пакета «Нанотехнология».

Практически уровень различия между этими сценариями соответствует различиям между представлениями о прогрессе вычислительных технологий в 1950-е годы (вычислительная революция в области криптографии, статистических исследований, обработки результатов измерения, расчетах в области небесной механики) и современным ИТ-пакетом даже в его узком, общепринятом понимании (социальные сети, информационные сети, глобальная навигация, компьютерные игры, революция в офисной работе, управление базами данных, управление производственными процессами, управление военными действиями, виртуальная реальность).

Поскольку развитие нанотехнологий резко отстает как от информационных, так и от биологических технологий, сценарий, в котором нанотехнологии обретают собственную онтологию и задают самостоятельный вектор развития, имеет еще меньшую вероятность, но может быть реализован проектно. В направлении его реализации работают принятая в США Национальная нанотехнологическая инициатива, российские и европейские проекты в области нанотехнологий. Первым шагом к реализации данного сценария должна быть разработка универсального и доступного инструмента для работы с материалами как минимум на атомарном уровне.

Результатом быстрого проектного развития нанотехнологий станет, в первую очередь, новая революция материалов. В прошлой истории человечества таких революций было всего три: создание керамики, выплавка металлов, создание пластиков. Новая революция материалов позволит создавать материалы, не существовавшие в принципе в природе, обладающие принципиально новыми свойствами. В пределе, появится возможность создавать материалы с определенными функциями под определенную задачу.

В мире произойдет новая промышленная революция, связанная с появлением нового класса производств и инфраструктур. Грубо говоря, нанотехнологии создают новое поколение средств производства и инфраструктур, необходимых для создания новых «станков», которые, хоть и не станки вовсе, но собственно и должны будут производить «нанотехнологическую продукцию». География мирового производства претерпит существенные изменения, равно как и его организация. Промышленные города окончательно уйдут в прошлое. Обратной стороной этого вполне может стать тот факт, что новая производственная среда совершенно необязательно будет совместима с человеком. Так, новые производственные комплексы, обслуживающиеся не сотней техников и рабочих, а одним высококвалифицированным инженером, не обязательно должны будут соответствовать разработанным два столетия назад правилам техники безопасности на производстве.

В таком сценарии в мире разрешаются энергетические проблемы. Появляются атомные нанореакторы, в т. ч. сверхмалые, а также значительно вырастает КПД традиционной энергетики и энергетики на возобновляемых источниках. Принципиально новые стандарты производства приводят к новой регионализации мира (например, необязательна станет привязка крупных производств к центрам расселения и источникам энергии) и к появлению нового поколения территориально-производственных систем.

Принципиальным для этого сценария является ренессанс энергетических, двигательных, космических технологий. Новые материалы позволят не только существенно увеличить КПД традиционных решений, но и предложить новые решения в энергетике и транспорте. Они, кроме всего прочего, способны значительно повысить полезную нагрузку ракет-носителей, а также обеспечить разработку эффективного корабля многоразового использования. А это может в свою очередь привести к новому толчку в освоении космоса. Аналогичный процесс пойдет также и в области освоения Мирового океана (делающий возможными действительно портативные дыхательные устройства и имплантанты вывода азота из крови для всех участников подводных работ).

Развитие нанотехнологий повлечет за собой стремительное развитие медицины. В первую очередь — благодаря развитию имплантатов, в т. ч. нейрологических. Будет побеждена большая часть существующих болезней, вероятно, изобретена «универсальная аптечка» с системой автоматической диагностики, создающая лекарства под задачу.

В данном сценарии быстро появятся и распространятся киборги — люди, значительную часть тела которых составляют имплантаты, основанные на нанотехнологиях. Возможно появление метаморфов, способных быстро модифицировать свое тело, подобно роботу Т-1000 из фильма Джеймса Камерона «Терминатор-2: Судный день». Естественно, возможности таких людей будут существенно отличаться от возможностей обычного человека. Это в свою очередь породит разделение человечества на две неравные части, с последующим предсказуемым конфликтом между ними. Также весьма вероятным является появление нового поколения компьютеров и принципиально нового интерфейса взаимодействия человека и информационной системы, основанного на нейроимплантатах. Значительный прогресс произойдет в технологиях природопользования. Вероятно, направлением их развития будет создание искусственных экосистем, в т. ч. для нужд нового освоения космоса.

Важным моментом данного сценария является системная реализация макроскопических квантовых феноменов, возможность которой предоставляют нанотехнологии.

В случае системного развития и реализации наносценария нанотехнологии как пакет будут иметь следующие характеристики:

Базовая технология — прецизионные атомные микроскопы, объединенные с лазерными технологиями.

Базовая онтологема — в настоящее время не определена. Но возможен ряд вариантов: «Внутренний космос», «Квантовый мир», «Человек — творец неживого мира».

Замыкающая технология — универсальная технология (или несколько технологий) манипулирования отдельными атомами.

Базовая инфраструктура — национальные наноиндустрии, создаваемые в рамках национальных проектов.

Базовые институты (и институции) — национальные инициативы развития нанотехнологий в США, ЕС, РФ и других странах. Комплекс правовых норм, регулирующих творчество в области создания материалов.

Рисками для реализации данного сценария являются:

• Провал нанотехнологических инициатив, набор технологий не становится системным (не превращается в технологический пакет).

• Проявление квантовых эффектов в макромире. Данный вопрос пока даже не обсуждается в мире, хотя последствия его могут быть сложны, опасны и чрезвычайно интересны. Суть проблемы в том, что нанотехнологии гипотетически позволяют создать устройства, всерьез воплощающие квантовые законы в привычную нам реальность и в этом смысле совершенно не обязательно подчиняющиеся ее законам.

• Новый класс экологических проблем — проблем искусственных сред. Конструирование сред и экосистем (сегодня наблюдаемое в виде опытов с замкнутыми экосистемами, адаптацией экосистем к условиям города, попыток модификации экосистем путем интродукции новых видов и т. д.) в перспективе создаст принципиально новые условия для жизни и работы человека. Например, упоминаемый в фантастике комплекс сред и экосистем, дающий возможность человеку комфортно жить в условиях космической станции. Но и проблемы, порождаемые новыми конструктами, также могут быть в новинку для прогрессивного человечества.

Будет реализован данный сценарий или нет — вопрос непростой. С одной стороны, на него работают финансовые инструменты, государственные инициативы, ожидания рынка, а также сформировавшаяся привычка людей к технологическому развитию. С другой стороны, в развитии пакета нанотехнологий пока что слишком много пробелов, чтобы говорить о его успешности. Возможно, настоящая нанореволюция произойдет не через двадцать, а через сто двадцать, когда в мире наконец найдутся реальные, а не «маркетологические» проблемы, которые смогут решить нанотехнологии. А может быть, следующие 20–30 лет мы будем свидетелями технологических прорывов, равных которым не знала вся история человечества.