Материал: Нанотехнологии для всех (Рыбалкина), 2005, c.444

НАНОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ВСЕХ

ка восстановит озоновый слой, очистит от загрязнений почву, ре ки, атмосферу, океаны, демонтирует заводы, плотины, рудники, запечатает радиоактивные отходы в вечные самовосстанавливаю щиеся контейнеры. Более того, эксперименты с образцами почв, пораженных радиационно и химически (в том числе и черно быльских), показали возможность восстановления их с помощью нанопрепаратов на основе бактериородопсина до естественного состояния микрофлоры и плодоносности за несколько месяцев!

Следы промышленной деятельности почти исчезнут с лица Земли, сократятся сельскохозяйственные угодья, большую часть планеты покроют сады и естественные экосистемы...

С помощью механоэлектрических нанопреобразователей можно будет преобразовывать любые виды энергии с большим КПД и создавать эффективные устройства для получения элект роэнергии из солнечного излучения с КПД около 90%. Утилиза ция отходов и глобальный контроль за энергосистемами позво лит существенно увеличить сырьевые запасы человечества.

Опасности, которыми не следует пренебрегать

Восторженно предвкушая те положительные изменения, которые принесет с собой промышленная революция, не будем столь наивны, чтобы не задуматься о возможных опасностях и проблемах. Многие крупные ученые современности не зря пы таются привлечь внимание не только к позитивным перспекти вам будущего, но и к возможным негативным последствиям.

Билл Джой, сооснователь и ведущий ученый Sun Microsystems в Пало Альто, штат Калифорния, утверждает, что исследования в области нанотехнологий и других областях должны быть остановлены до того, как это навредит человече ству. Его опасения поддержала еще одна группа нанотехноло гов, выпустив так называемый “Foresight Guidelines” – “руко водящие линии Института предвидения”. Как и Джой, они считают, что стремительный рост нанотехнологий выходит из под контроля. Но, вместо простого запрета исследований в этой области они предложили установить правительственный контроль над опасными исследованиями. Такой надзор, утве рждают они, сможет предотвратить случайную катастрофу.

Страхи перед нанотехнологиями начали появляться с 1986 года, после выхода в свет “Машин созидания” Дрекслера, где он не только нарисовал утопическую картину нанотехнологи

58

ГЛАВА 1. Введение в нанотехнологии

ческого будущего, но и затронул “обратную сторону” этой ме дали. Одну из проблем, которая представлялась ему наиболее серьезной, он назвал “проблемой серой слизи” (“grey goo problem”). Опасность серой слизи в том, что нанометровые ассемблеры, вышедшие из под контроля в результате случайной или наме ренной порчи систем управления, могут начать реплицировать сами себя до бесконечности, потребляя в качестве строительно го материала все на своем пути, включая леса, заводы, домаш них животных и людей. Расчёт показывает, что теоретически такой ассемблер со своим потомством окажется в состоянии переработать всю биомассу Земли за считанные часы (правда, без учёта времени на перемещение по поверхности планеты).

Предварительный анализ показывает, что ассемблер может быть сделан достаточно надёжным, чтобы вероятность появления самовоспроизводящейся ошибки оказалась пренебрежимо малой. Однако неразумно полностью исключить опасность преднаме ренного программирования ассемблера террористом или хулига ном, подобным современным создателям компьютерных вирусов.

В своих опасениях Джой опирается на то, что гипотетичес кие части футуристических микромашин уже выпущены и встают на свои места. “Один из компонентов ассемблера – электронное устройство молекулярных размеров, – говорит Джой, – сейчас уже реализовано”.

Далее он узнал, что саморепликация уже давно работает вне биологических систем: исследователи показали, что простые пептидные молекулы могут провоцировать свою собственную репродукцию. “Вот почему самореплицирующиеся машины становятся все более реальными, заключил Джой. И от их реальности веет угрозой”.

Другие ученые опровергают страхи перед “серой слизью”, говоря о принципиальной невозможности преодолеть все прак тические трудности в создании подобных механизмов. “Все это высосано из пальца”, утверждает Блок. Будет ошибкой оттал киваться от того, что раз простые молекулы имеют способность к репродукции, то инженеры смогут построить сложные нанома шины, умеющие делать то же самое. Что касается биологических систем, то они, конечно, способны к репликации, но, во пер вых, они далеко не нанометровых размеров, а во вторых, фан тастически сложны по своей структуре, поскольку включают в

НАНОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ВСЕХ

себя отдельные системы для хранения и копирования генной ин формации, системы энергопроизводства, синтеза белков и др.

“Даже природа не сделала нанометрической структуры, способной к репликации”, замечает Виола Вогель, наноуче ный Университета Вашингтона, штат Сиэтл.

Тем не менее, возможны другие сферы злоупотребления достижениями нанотехнологий. На одной из встреч, посвя щенных обсуждению дальнейшего развития нанотехнологий, представители научного общества, исследовательских центров и государственных агентств были собраны для обсуждения проблем в этой области, вызывающих беспокойство. Особенно остро вставали вопросы следующего типа:

Способна ли образовательная система обучить доста точно нанотехнологических специалистов?

Может ли прогресс нанотехнологий подорвать традици онный бизнес и оставить тысячи людей без работы?

Может ли снижение стоимости продукции благодаря нано технологиям и молекулярной биологии сделать их легкодоступны ми для террористов, чтобы разработать опасные микроорганизмы?

Каким будет эффект от вдыхания некоторых веществ, которые в настоящее время формируются в молекулярном масштабе? Исследования показали, что та же нанотрубка, представляющая собой соединение сверхтонких игл, имеет структуру, похожую на асбест, а этот материал при вдыхании вызывает повреждение легких.

Что случится, если в окружающую среду будет выпуще но большое количества наноматериала, начиная от компьютер ных чипов и заканчивая краской для самолетов? Не будут ли наноматериалы вызывать аллергию?

Когда Майкл Фарадей создавал коллоидную суспензию золота, состоящую из крошечных частиц металла, он увидел, что ее цвет менялся на фиолетовый. Значение этого открытия очень важно для нанотехнологии. Не окажутся ли материалы, считавшиеся безопасными в обычной форме, опасными для здоровья, когда их используют в форме наночастиц? Теорети чески они могут оказаться более химически активными.

Не приведет ли вторжение наночастиц в наши тела к непредсказуемым последствиям? Они могут быть меньше бел ков. Что случится, если наночастицы вызовут пересворачива

60

ГЛАВА 1. Введение в нанотехнологии

ние белка? Проблемы со сворачиванием белка могут вызвать, например, болезнь Альцгеймера.

Эти и другие вопросы, стоящие сегодня перед исследовате лями, действительно очень актуальны и важны. В бешеной гон ке нанотехнологий ученые должны взять на себя всю полноту от ветственности за жизнь и здоровье других людей, чтобы не ока заться беззаботными фанатиками, совершившими “революцию” только лишь “во имя революции”, не утруждая себя размышле ниями о возможных трагических последствиях и катастрофах.

По всем этим причинам исследование наноэффектов но вых технологий будет требовать принципиально новых методов и междисциплинарного подхода.

Нано на стыке наук

Если достижения ушедшего века позволяют говорить, что ХХ век был веком узкоспециализированных профессионалов, то се годня, поступая в то или иное учебное заведение, молодой человек не может быть абсолютно уверен, что профиль, на который он со бирается потратить 5 лет своей жизни, лет через 5 10 не окажется никому не нужным “старьем” в свете современных технологий.

“Так как же быть?”, спросите вы. Неужели традиционное профессиональное образование может обесцениться настоль ко, что станет не актуальным на рынке труда?

Конечно, нет, но на современном этапе профессионализма в какой то узкоспециализированной профессии будет явно не хва тать. Как вы, наверное, уже поняли, нанотехнологии это не прос то отдельная часть знаний, это масштабная, всесторонняя область исследований. Ее достижения касаются всех сфер жизнедеятель ности человека. И поэтому лидирующее положение в будущем, ес тественно, будут занимать люди, обладающие фундаментальным образованием, основанным на междисциплинарном подходе.

Вероятно, постепенно эта тенденция будет распространять ся и на вузовское образование, побуждая составителей учебных программ объединять множество фундаментальных дисциплин в одном курсе. Но зачем же ждать, когда это сделают академики из Минобразования, когда у нас сегодня есть все возможности самим развиваться в разных направлениях, включая не только естественнонаучный профиль, но и гуманитарный?

НАНОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ВСЕХ

К сожалению, современная система нацелена на формиро вание узкоспециализированных "винтиков", а не самостоятель но мыслящих и гармонично развитых людей. Нередко можно встретить человека, прекрасно разбирающегося, например, в программировании, но при этом совершенно не знакомого с достижениями современной биологии, или наоборот. Поэтому, надеюсь, читатель простит меня за небольшой "ликбез" по раз личным направлениям современной науки и техники.

Ярким примером междисциплинарного мышления, дос тигшего выдающихся результатов в различных областях науки и искусства, являлся гений Леонардо да Винчи. Его нельзя назы вать только ученым, только художником, только архитектором или только инженером. Леонардо да Винчи своим примером показал возможность плодотворного сочетания различных зна ний и умений в одном человеке, что бы там ни утверждали адепты “узкоспециализированного подхода”.

Кстати, если говорить о связи нанотехнологий с фундамен тальными науками, то можно сказать, что практически любой предмет, из тех, что изучаются в школе, так или иначе будет связан с технологиями будущего.

Самой очевидной представляется связь “нано” с физикой, химией и биологией. По видимому, именно эти науки получат наибольший толчок к развитию в связи с приближающейся на нотехнической революцией.

Но не только. Без развития информационных систем (осо бенно таких областей информатики, как искусственный интел лект, компьютерное моделирование, робототехника и т.д.), фундаментальной базой которых является математический ап парат, невозможно проектирование и создание ассемблеров и других устройств наноэлектроники.

Эколог будущего также не останется без работы. Напротив, прогресс в сфере нанотехнологий, будет ставить перед ним все больше вопросов и задач: от автоматических наносистем охраны окружающей среды до сверхточного прогнозирования и борьбы с экологическим загрязнением и природными катаклизмами.

Бурное освоение космоса может дать совершенно новый материал для астрономических исследований и гипотез.

Историки и обществоведы будут изучать характерные черты и проблемы “нанотехнологического общества” как

62