Журнал «Вокруг Света» №04 за 2007 год - Вокруг Света

Про уникальные свойства углеродных нанотрубок написаны сотни книг, и даже простое перечисление областей их возможного применения займет не одну журнальную полосу. Похоже, что этот нанообъект первым найдет массовое применение в производстве микросхем памяти, в самолето- и автомобилестроении. Особый интерес к углеродным волокнам проявляют сегодня космические агентства, надеющиеся с их помощью сделать более компактными и мобильными будущие автоматические космические аппараты. С надеждой смотрят на углерод и строители пресловутого космического лифта, который должен открыть дорогу в космос всем желающим.

Первая российская нанотехнологическая установка Nanofab-100 демонстрировалась в 2006 году на X российском экономическом форуме в Санкт-Петербурге накануне встречи «Большой восьмерки». Включает атомно-силовой и туннельный микроскопы, а также модуль для модификации материалов сфокусированными ионными пучками (справа) и модуль для наращивания нанопленок

Миллиарды в наноиндустрию

«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России» — так называется Федеральная целевая программа, одной из частей которой значится «Индустрия наносистем и материалы». Здесь определено то, что российское правительство намерено вкладывать деньги в развитие нанотехнологий. Почти 5 миллиардов рублей было истрачено за 2005 и 2006 годы на генерацию знаний, разработку и коммерциализацию технологий. Еще больше будет вложено в освоение наномира в ближайшие пять лет. С 2007 по 2012 год общий объем финансирования приоритетных направлений составит почти 200 миллиардов рублей. Причем на наносистемы и материалы из этой суммы будет истрачено не менее трети, что вполне сопоставимо с американским миллиардом долларов, выделяемым ежегодно на развитие нанотехнологий. В 2007 году из федерального бюджета на развитие приоритетных направлений выделено 11,7 миллиарда рублей, из которых почти 40% — на работы в области нанотехнологий — в два с лишним раза больше, чем на энергетику и энергосбережение. Похоже, что и Федеральное агентство по науке и инновациям планирует зарабатывать доллары, продавая наноструктурированные материалы и изделия из них. В материаловедческой сфере у России пока есть определенный задел и достойное место в мировой экономике. Наши достижения по части производства самого массового и ликвидного продукта современных нанотехнологий — интегральных микросхем — мало кого в России могут порадовать, и промышленные предприятия, традиционно занимавшиеся микроэлектроникой, в рамках собственных программ развития наноиндустрии делают нанодисперсные материалы, ремонтно-восстановительные смеси и композитные материалы на основе углеродных нанотрубок.

Сказки для журналистов

Рассказ про реальные нанотехнологии, наномоторы, нанопинцеты и наносенсоры очень часто заканчивают картинкой некоего супернаноробота, который, орудуя в нашем организме, устраняет все наследственные огрехи и благоприобретенные болезни. Красивая мечта — создание искусственных самореплицирующихся, почти живых существ — достаточно часто изображается как основная задача развития нанотехнологий.

Любимое слово современного нанотехнолога — «самоорганизация». И в этом есть свой резон. Если триллион наноустройств собирать последовательно, тратя на сборку одного всего микросекунду, то на всю партию придется убить миллион секунд, то есть две недели непрерывного рабочего времени. Именно по этой причине фантасты предлагают организовывать нанопроизводство по схеме размножения дрожжевых бактерий. Делаем сначала всем миром одну универсальную нанофабрику. Затем настраиваем ее на изготовление себе подобных. Через некоторое время получаем уже две работающие фабрики, далее их становится 4, 8, 16, 32, 64 и так далее в геометрической прогрессии. Создав за короткое время (всего 20 саморепликаций) миллион таких универсальных фабрик, устанавливаем их в особо чистой комнате, размером несколько футбольных полей, и запускаем процесс производства всего что душе угодно, начиная от поджаристых пончиков и заканчивая вживляемыми супернанокомпьютерами, превращающими любого желающего в гения. Заманчивая перспектива, но крайне далекая от современной реальности и, возможно, в принципе нерентабельная.

Но эта мечта внушает и беспокойство — вдруг контроль за размножением и деятельностью «искусственной жизни» будет потерян и она просто разрушит всю нашу среду обитания. Подобный сценарий конца света впервые описал Эрик Дрекслер в книге «Машины созидания» (1986). Благодаря ей за новой опасностью закрепилось название «серая слизь» (gray goo). Оценить степень фантастичности подобных идей проще всего, вспомнив о том, как в 70-е годы прошлого века мечтали о появлении роботов и опасались восстания машин. Разговоры об искусственном интеллекте и могучих роботах перекочевали со страниц книг на экраны кинотеатров, но там пока и остаются, будучи крайне далеки от реальностей жизни.

Наноструктура из молекул ДНК (фиолетовые), скрепленных липидным «цементом» (зеленый). ДНК — отличный наноматериал, способный к самосборке. Причем ДНК могут образовывать не только классические двойные спирали, но и другие сложные объемные конструкции

Роботы пришли в наши дома хотя бы в виде автоматического пылесоса или японской собачки AIBO. Однако даже знаменитые роботы-исследователи Марса Spirit и Opportunity, принимающие массу решений самостоятельно, по своим интеллектуальным и творческим способностям еще крайне далеки не только от Терминатора, но и от обычного муравья. Так что же тогда можно сказать об умных и умелых роботах размером с эритроцит или лейкоцит? Фантастика, да и только, но красивая и подогревающая уверенность Homo sapiens в своем величии. Работы по созданию новой электронной жизни идут сегодня полным ходом, но, даже по самым оптимистичным прогнозам, создать что-то действительно полезное людям на этом пути удастся не скоро.

И даже если отказаться от самостоятельности и «разумности» медицинских нанороботов, оставив их просто послушными исполнителями команд и поставщиками информации, то и тогда их создание останется сверхсложной задачей, поскольку перед тем, как вмешиваться в работу живых нанофабрик, надо понять, как они работают и к чему может привести чужеродное влияние. И вот здесь действительно есть много интересных и вполне посильных задач для тех, кто умеет работать с отдельными атомами и молекулами.

Вопросы о том, что такое жизнь и тем более разум, пока еще не стали исключительно научными, и в них очень много философских и мировоззренческих проблем. Хотя математики еще в прошлом веке доказали теорему о том, что в принципе вполне возможно создание столь сложного алгоритма, что он будет способен сам генерировать не менее сложные алгоритмы. Образно говоря, хорошо известный эмпирически факт существования человека разумного сегодня имеет и математическое обоснование. Правда, те же математики доказали и куда более сильное утверждение, называемое теоремой останова, согласно которой не существует алгоритма, который однозначно мог бы определить: не зациклится ли он, будучи примененным к некоторой входной последовательности данных. Так что, прежде чем запускать наноробота в свою кровеносную систему, стоит как следует подумать, «кем я стану, когда он оттуда выйдет». Впрочем, пока это чисто гипотетическая угроза, несмотря на все ужасные истории про «серую слизь», пожирающую все живое и неживое на нашей планете.

Предстоящий прорыв инженеров в мир атомов будет не менее значим, чем освоение ядерной энергии или выход в космос. Причем особую актуальность исследования в области наномира приобретают в связи с планируемым активным вмешательством в биологические процессы. Выяснение тех законов, по которым организуются живые и неживые системы, может кардинально изменить наш мир, и эти изменения могут иметь столь глобальный характер, что о предстоящих угрозах приходится думать не меньше, чем о гарантированном всеобщем благоденствии.

Владимир Решетов

Дизайн, преобразивший повседневность

Для большинства людей в мире Гаага в первую очередь ассоциируется с Международным трибуналом, с уважаемыми правозащитными организациями и двором нидерландской королевы, чья резиденция расположена именно там, а не в официальной столице, как, впрочем, и главные министерства страны, и иностранные посольства. И мало кто знает: с этими чинными заведениями в Гааге соседствует и Королевская академия искусств, где куются чуть ли не лучшие в мире кадры в области графического дизайна.