Введение
Начало XXI века ознаменовано поистине беспрецедентным количеством научно-технических открытий и достижений. Каждый день мы можем слышать о результатах все новых научных исследований, разработке и внедрении инновационных технологий и связанных с этим прорывах в самых различных областях научного знания, которые впоследствии приводят к качественным изменениям в жизни как отдельных людей, так и всего общества. Например, недавно стало известно о новом, чрезвычайно важном достижении в области медицинских исследований французских ученых, которые, как передает Euronews, не только сумели изготовить эритроциты - кровяные клетки, но использовать их для переливания крови, что, скорее всего, позволит в скором времени решить острую на данный момент проблему донорства. А ученые из Дании нашли способ изготавливать биоэтанол – топливо, получаемое в процессе соответствующей переработки соломы и способное заменить бензин для автомобилей.
Но существует важное различие не только в темпах современного научно-технологического развития сравнительно с предшествующими историческими эпохами, но и в самой его структуре, качестве. Так, эффективность научных исследований подразумевает теперь не только наличие достижений в каждой отдельной области знания, специализации, но в большей степени взаимодействие между науками. Разумеется, нельзя утверждать, что ранее научные сферы, будь то математика, физика или медицина, были абсолютно обособлены и не имели влияния друг на друга. Но на данном этапе развития научно-технической базы необходимость их взаимодействия стала особенно очевидной, поскольку для достижения актуальных целей ограничиться лишь собственными ресурсами многие науки уже не в состоянии. Поэтому ученым необходимо искать пути решения за рамками узкой специализации, основываясь на результатах, полученных в ходе исследований в других областях, активно применяя их технологии, используя методы в большей или меньшей степени смежных наук.
Для иллюстрации данной тенденции можно воспользоваться двумя примерами из работы М. Роко и У. Бейнбриджа [1]. Так, когнитивная нейронаука продвинулась далеко вперед, раскрыв секреты человеческого мозга при помощи такой компьютеризированной технологии, как функциональная магнитно-резонансная томография. Однако, применяемые методы уже задействуют ту максимальную силу магнитного поля, которая считается безопасной для человека. Наименьшие структуры в мозге, которые могут быть отображены на экране с помощью МРТ, по размеру составляют около одного кубического миллиметра, но в этом объеме могут содержаться десятки тысяч нейронов. Таким образом, ученые лишены возможности видеть множество крайне важных структур, приближающихся к клеточному уровню. Чтобы повысить разрешение, необходимо создать либо новую компьютерную технологию, помогающую извлекать больше информации из данных МРТ, либо воспользоваться неким принципиально новым методом изучения структур и функций головного мозга. И, вероятнее всего, новый подход будет основан на слиянии биологии и нанотехнологий.
Другой пример связан с информационными технологиями. Несмотря на имеющийся невероятный успех в данной области, все же изначально присущие ей методы приближаются к тому, чтобы исчерпать лимит своих возможностей. Конвергенция же с другими науками, наоборот, увеличивает шансы информационных технологий выйти на качественно новый этап развития. Так, нанотехнологии позволят создать гораздо более мощные вычислительные устройства посредством размещения на плате большего количества транзисторов; биотехнологии, в частности, генетика, приблизят ученых к созданию биокомпьютера, работающего на основе молекул ДНК; когнитивные науки помогут в разработке программного обеспечения, основанного на принципах работы нейронный структур и используемых человеческим мозгом алгоритмах.
Таким образом, можно говорить о том, что на данный момент слияние отдельных наук стало просто неизбежным. Причем заметно, что «особенно интересным и значимым представляется взаимовлияние именно информационных технологий, биотехнологий, нанотехнологий и когнитивной науки» [8]. Отсюда возникает феномен NBIC-конвергенции (от нано-, -био, -инфо, -когно), подразумевающей взаимодействие нанотехнологий, биотехнологий и биомедицины (включая генную инженерию), информационные технологии и когнитивные науки (включая когнитивные нейроисследования).
Й. Шуммер в своем эссе [2] пишет: « В начале 2000 годов Национальный совет по науке и технологиям США, Подкомитет по наноисследованиям, инженерии и технологиям попросил Национальный научный фонд организовать конференцию, по результатам которой должен был быть представлен доклад на тему социальных последствий развития нанотехнологий. М. Роко, директор созданного незадолго до того исследовательского института Национальная нанотехнологическая инициатива (NNI), и У. Бейнбридж, впоследствии директор отделения ННФ по социальным наукам и бихевиоризму, стали руководителями проекта. В сентябре 2000 года ими была организована конференция и затем, в марте 2001 опубликован доклад». Официально термин “NBIC” был введен ими в 2002 году [8].
Роко и Бейнбридж в своей работе «Converging Technologies for Improving Human Performance», являющейся одной из наиболее значительных в данной сфере, высказывают идею о том, что подобное объединение наук (отсылающее, в том числе, к концепции о единстве природы) способно привести к колоссальному продвижению в сфере индивидуальных способностей человека, социальных отношений, национального производства и, в целом, к значительному улучшению качества жизни. Конвергенция наук может положить начало «новому возрождению», способному представить целостный взгляд на технологии, основанный на новых, преобразованных инструментах, математике сложных систем и комплексном понимании законов физического мира, начиная с наномасштабов, заканчивая планетарными масштабами.
Продолжая ссылаться на вышеприведенную работу [1], можно выделить несколько основных аспектов и проблем, в направлении которых запланировано развитие исследований NBIC:
Расширение познавательных способностей и коммуникации. Речь идет о стремлении понять структуру и функции человеческого разума, а также оценить потенциал расширения его возможностей. Кроме того, во внимании находятся аспекты персональных чувственных механизмов, процессов познания и совершенствование инструментов для развития креативности.
Улучшение здоровья и совершенствование физических возможностей человека. Здесь – разработка нано-био процессоров для исследования и изготовления лекарств; имплантаты на основе нанотехнологий и регенеративные биосистемы в качестве замены человеческим органам или для контроля над психологическим состоянием; нанооборудование и инструменты для медицинского вмешательства.
Расширение возможностей социальной коммуникации. Подразумевает уничтожение коммуникационных барьеров, вызванных ограниченными физическими возможностями, языковыми различиями, географическими расстояниями, а также культурными и интеллектуальными различиями между людьми. Это должно привести к повышению эффективности взаимодействия в учебных заведениях, корпорациях, государственных организациях( в том числе, при условии этих взаимодействий на международном уровне). Также, ключевым приоритетом является создание революционно новых продуктов и сервисов, основанных на интеграции четырех наук.
Национальная безопасность. Технологическая конвергенция предлагает несколько возможностей укрепления национальной безопасности в условиях изменившейся природы конфликтов: установление связи между данными и предвосхищение угрозы; роботизированные военно-транспортные средства; реагирование на химические, биологические, радиологические угрозы.
Таким образом, очевидно, что NBIC-конвергенция представляет собой необычайно актуальное явление. Технологии и исследования NBIC как нельзя лучше отвечают проблемам и требованиям современной науки и общества, следующих концепции глобализации. Объединение наук и, следовательно, их взаимообогащение приведут и уже приводят не только к кардинальным изменениям относительно появления инновационных технологий, продуктов и услуг, но и в изменении образа мышления людей, их самосознания. С уверенностью можно говорить о том, что NBIC открывает качественно новый этап человеческого развития.
Тренды, достижения и проекты NBIC
Наноматериалы. Как считают авторы работы [3], эта область объединяет нанотехнологии и широкое практическое применение наноструктурированных материалов. Одной из наиболее важных сфер исследования является образование полупроводников «квантовая точка» (ограненных кристаллов размером в несколько нанометров) посредством введения специальных составов, используемых для химического парофазного осаждения полупроводников, в горячее поверхностно-активное вещество. Такие «квантовые точки» являются макромолекулами, способными люминесцировать с различной частотой при вхождении в контакт с другими клетками, которые необходимо обнаружить. Эта технология может применяться в области медицины, экологии, для распознавания угрозы биотерроризма.
Другой важный вид наноматериалов – нанотрубки (цилиндрические аналоги фуллерена). Возможными зонами их применения становятся полевые эмиссионные дисплеи (тончайшие мониторы с высоким качеством разрешения, потребляющие минимум энергии), тепловой менеджмент, упрочнение композитных материалов. Предположительно, материалы на основе нанотрубок будут от 50 до 100 раз прочнее стали.
Нейромоторное протезирование. По данным, приведенным в работе [6], ученые нашли способ заменить или частично восстановить утраченные двигательные способности у людей. Современные вспомогательные технологии опираются на устройства, на которые сохранившаяся функция посылает сигнал, заменяющий отсутствующее действие. Например, камеры могут отслеживать движения глаз, воспринимаемые как движения компьютерного курсора. НМП представляет собой тип нейро-компьютерного интерфейса, способного направлять движение посредством усиления существующей нейронной субстрата действия. Совершенные НТП должны проводить безопасный, незаметный и надежный сигнал от лишенных моторной функции частей тела, восстанавливая, таким образом, утраченную функцию. Нейроны в первичной двигательной коре головного мозга способны представлять информацию о каком-либо намеренном движении (например, руки), но такие сигналы управления сработают в полной мере лишь при условии, что будут постоянными и произвольными (намеренными) со стороны парализованного человека.