Академия АйТи завершает проект

Академия АйТи завершает проект «Адаптация учебно-методического комплекса дисциплин по тематическому направлению деятельности ННС «Нанобиотехнологии» под задачи маршрутного обучения студентов».
Технологии глобального действия
Статья "НАНОГЛОБАЛИЗАЦИЯ" написана в ходе маршрутного обучения одним из его участников, студентом Игорем Корниенко.
Нанотехнологии — это технологии глобального действия, применимые во всех областях человеческой деятельности. В частности, в настоящее время разрабатываются легкие сверхпрочные материалы для космической и военной техники, бронежилетов, авиационной техники. В электронной промышленности уже началось использование нанотрубок. Создаются поверхности и материалы с заданными свойствами для применения в быту (например, немнущаяся одежда, антибликовые покрытия, антипригарные покрытия, чистящие салфетки и т.п.). Многие из продуктов нанотехнологий уже стали привычными и воспринимаются как часть повседневной жизни.
Но потенциал молекулярных нанотехнологий неизмеримо больше, поэтому и интерес к ним столь высок. Это стало ясно, когда в 1986 году «крестный отец нанотехнологии» Эрик Дрекслер издал первую научно-популярную книгу о нанотехнологиях «Машины творения».
Есть существенные отличия нанотехнологий от традиционных технологий. Во-первых, наши инструменты для работы на наноуровне ещё несовершенны – производить с атомарной точностью мы пока можем лишь некоторые предметов. Во-вторых, на наноуровне привычные физически законы проявляются иначе: становятся заметными квантовые эффекты и взаимодействие между молекулами, тогда как сила тяжести и трение играют небольшую роль. Этим, в частности, обусловлены сложности проектирования и построения наноразмерных объектов.
На сегодняшний день в нанотехнологиях можно выделить три основных направления:
– создание наноматериалов (материалов с наноразмерными элементами) с помощью традиционных химических методов, (так называемые «наномасштабные технологии»);
– попытки создания активных наноструктур с использованием белков, ДНК и других органических молекул;
– наномеханический подход, также называемый «молекулярное производство», в рамках которого создаются наноразмерные устройства, в т. ч. наномашины.Первое направление наименее амбициозно и является продолжением традиционных химических и микроэлектронных технологий. Первоначально его вообще не относили к нанотехнологиям. Создание наноструктур на основе органики привлекательно кажущейся простотой использования существующих в живой природе образцов, но, в то же время, это направление изначально декларирует собственную ограниченность, связанную с использованием определенного класса «строительного материала». Поэтому эти два направления привлекательны, в основном, в относительно краткосрочной перспективе, а затем вероятно их замещение наномеханическим подходом как потенциально более совершенным.
Принципиально важно, что развитие нанотехнологий не обязательно должно быть поступательным, поэтапным. Наномеханический подход может использоваться уже сейчас, и работа в этом направлении ведется Э. Дрекслером и рядом других авторов и организаций.
В основе наномеханического подхода лежит идея создания искусственных конструкций наноразмеров, которые были бы приспособлены для выполнения необходимых действий. Со временем, писал Дрекслер, промышленные средства молекулярной сборки разовьются до уровня, когда станет возможным создавать нанороботов – устройства размеров порядка сотен нанометров, выполняющие любые манипуляции с атомами вещества (в т. ч. сборку и разборку) по заданным программам.
Нанороботов, способных конструировать предметы из отдельных атомов или простых молекул, Дрекслер назвал ассемблерами. Если подобная сборка осуществляется в рамках единой системы, а не отдельными нанороботами, то речь идёт о нанофабрике. В любом случае, для работы с атомами, а затем с собранными из них блоками все больших размеров, будут использоваться наноманипуляторы. Из-за сверхмалых размеров каждый манипулятор наноробота сможет работать с частотой до миллиона операций в секунду. За счёт этой скорости и параллельной работы миллионов наноманипуляторов (либо в нанофабрике, либо у множества отдельных наноассемблеров) практически любой материальный объект можно будет произвести быстро и недорого в неограниченных количествах. В качестве сырья для работы нанофабрик или наноассемблеров можно будет использовать практически любые вещества: землю, химические и бытовые отходы; главное условие для сырья – наличие в нем в достаточном количестве всех химических элементов, входящих в состав производимого объекта.
Подобные нанороботы размером не больше бактерии, снабженные манипуляторами, двигателями и компьютерами, смогут выполнять любые задания по команде человека. Наномедицина будет способна исправить любые проблемы во всех клетках человеческого тела: очистить артерии от склеротических бляшек, уничтожить инфекцию или раковые клетки, даже перепрограммировать на генетическом уровне все клетки организма.
Нанофабрикам отводится ведущая роль в грядущей научно-технической революции. Простота проектирования и изготовления сложных конструкций позволит создавать сверхмощные компьютеры, превосходящие современные по быстродействию и объемам обрабатываемой информации в миллионы раз. Суперкомпьютеры в сочетании с нанороботами позволят подробно проанализировать структуру человеческого мозга и понять механизмы его работы. Это, в свою очередь, поможет ученым создать искусственный интеллект, превосходящий человеческий. Любую работу по обслуживанию людей и обеспечению их материальными благами можно будет передать машинам.
Чтобы предотвратить развитие подобных сценариев, необходимы эффективные механизмы общественного контроля над развитием высоких технологий и, особенно, за прогрессом в области вооружений. Одна из концепций защиты состоит в создании активных щитов, которые будут сами обнаруживать вышедшие из-под контроля эксперименты и используемое оружие и самостоятельно уничтожать возникающие опасности. Однако для своего создания активные щиты сами требуют технологий молекулярного производства. Предложены и иные методы контроля потенциально опасных направлений нанотехнологий.
Надо сказать, что судьба наномеханического направления нанотехнологий, несмотря на очевидные преимущества, такие как ясность целей и относительная простота дизайна, а также — потенциальная сверхперспективность, складывалась до последнего времени нелегко. Частично причина этого кроется в том, что во всём мире ощущается острая нехватка квалифицированных кадров для наноиндустрии, учёных, способных «двигать науку и технику» вперёд по пути прогресса. Преодоление этого барьера откроет нам всем двери в бесконечное количество совершенно новых миров и законов.
В целом, хотелось бы отметить, что развитие нанопроизводства и создание разнообразных систем обучения в нанообласти, без сомнения, в ближайшие годы начнет стремительно развиваться. И это – совершенно правильно!