| Юрико ОмегаShtefanesko |  |
Нанотехнологии. История и перспективы
Один из ведущих специалистов Токийского университета профессор Ямамото Ахияра подготовил научную работу. Теперь ознакомиться с ней может широкая аудитория.
Многие из нас слышали слово “нанотехнологии”, но далеко не все представляют, что это такое на самом деле. Как и любое другое открытие, способное радикально изменить мир, нанотехнологии к настоящему моменту обросли многочисленными мифами и легендами. Кого-то интригуют пугающие перспективы появления “серой слизи”, кто-то восторгается новыми, почти сказочными возможностями, открывающимися перед человечеством.
Отделим зерна от плевел и разберемся, что же на самом деле несет нам наступление “наноэры”.
На самом деле “наноэра” началась давным-давно - не менее трех миллиардов лет назад, то есть одновременно с зарождением жизни на Земле. Как ни парадоксально это звучит, но приходится признать истинность этого утверждения. Действительно, жизнь, как форма существования белковых тел, основывается на сложном физико-химическом оперировании объектами микромира – атомами и молекулами. Этот же принцип лежит и в основе современных нанотехнологий. Единственным кардинальным отличием является то, что в первом случае управление всеми процессами комбинации и рекомбинации микрообъектов закодировано в ДНК, во втором “руководителем” процесса наноманипуляций является человек.
Основные этапы:
Но, прежде чем двигаться дальше, рассмотрим основные этапы развития нанотехнологий. Как следует из наличия приставки “нано” (это слово у древних греков означало “карлик”), разговор пойдет об объектах нанометрового размера, а нанометр равен одной миллиардной метра.
Впервые принципиальная возможность манипуляции нанообъектами была высказана известным американским физиком Ричардом Фейнманом в работе “Там внизу много места”, опубликованной в 1959 году. Однако одной уверенности в собственных силах часто бывает недостаточно, так случилось и на этот раз. Долгие годы работа с объектами наноразмера оставалась недостижимой мечтой, пока не был разработан инструмент, с помощью которого можно было увидеть отдельные атомы. В 1982 году швейцарские физики Герд Биннинг и Генрих Рорер создали сканирующий туннельный микроскоп (СТМ). Не вдаваясь в сложные технические подробности работы этого устройства, следует отметить, что с помощью СТМ можно не только разглядеть атомы, но и, так сказать, по желанию заказчика поменять их местами. Главный недостаток - СТМ способен работать только с проводящими материалами. Вплоть до 1986 года, когда был сконструирован атомно-силовой сканирующий микроскоп, манипуляции с атомами диэлектрических материалов были невозможны.
Благодаря этим изобретениям, идея о работе с атомами стала реальностью, не вызывающей сомнений.
Примерно в это же время американский ученый Эрик Дрекслер написал книгу “Машины создания”, в которой выдвинул концепцию самовоспроизводящихся нанороботов. Может показаться, что это была какая-то неуместная фантастика, мало совместимая с научной деятельностью, но время показало, что это не так. Несмотря на то, что с помощью сканирующих микроскопов можно оперировать с наночастицами любого химического состава, точность и скорость работы оставляют желать лучшего. Недостатки зондовой микроскопии носят в литературе название проблемы “толстых пальцев”. Исходя из того, что на основе технологий такого уровня невозможно запустить процесс промышленной сборки искусственных наночастиц, Дрекслер предложил свою концепцию.
В основе ее лежит идея о том, что процесс сборки атомов не может быть полностью автоматизирован в системе “человек-компьютер-манипулятор”. Для выхода на промышленные мощности необходимо создание системы “нанокомпьютер-наноманипулятор”, что подводит нас к мысли о разработке комплексов нанороботов-ассемблеров, способных собирать любой макрообъект с заданными свойствами. Другой комплекс – дизассемблеры – будут разбирать на атомы первичное сырье (им может быть все, что угодно) и поставлять его ассемблерам в качестве исходного материала для постройки. У непосвященного человека эта идея вызывает бурю эмоций, поскольку картина вышедшего из-под контроля дизассемблера, разбирающего на составные части все вокруг (эффект ”серой слизи”), действительно потрясает воображение. Впрочем, при корректном подходе к вопросу обеспечения безопасности, этого можно избежать, достаточно лишь ограничить в “правах” комплексы дизассемблеров.
После 1986 года Эрик Дрекслер стал признанным гуру и провозвестником наноэры. Прогнозы ученого сбываются, и обычно с опережением.
Следующий этап, выход нанотехнологий из лабораторий в “большой” мир, пришелся на 90-е годы. В 1991 году заработала первая нанотехнологическая программа Национального научного фонда США, а уже в 2000 правительство США открыло Национальную нанотехнологическую инициативу (NNI), с выделенным бюджетом 270 млн. долларов. Коммерческие организации вложили сумму в десять раз больше. В дальнейшем только за четыре года бюджет NNI вырос более чем в три раза.
Очевидно, что с 2000 года деловые круги и властные структуры начинают воспринимать нанотехнологические разработки, как нечто, требующее серьезного внимания.
Итак, не так давно человечество впервые заглянуло в мир атомов, а сейчас все активнее использует достижения ученых.
На рынке материалов, наиболее востребованных промышленными предприятиями, несколько лет назад лидировали нанопорошки и углеродные нанотрубки. На основе наночастиц стекла в Калифорнийском университете была создана легкая пена, после затвердения превращающаяся в материал высокой прочности. Впечатляющим успехом нанотехнологий является создание нестандартных жидкокристаллических дисплеев, которые, по мнению аналитиков, скоро окончательно вытеснят с рынка старые LCD-дисплеи. И многое другое.
Спектр взглядов на перспективы развития этой отрасли чрезвычайно широк. Есть и скептики, и восторженные почитатели. Но мы будем придерживаться золотой середины. Ведь, как показывает история человечества, даже открытие столь зловещего, но при этом многообещающего явления, как радиоактивность, пока не привело ни к тотальной катастрофе, ни к всеобщему благоденствию.
Чтобы попытаться спрогнозировать роль и место нанотехнологий в жизни общества, посмотрим на них через призму научно-технического прогресса, элементом которого они и являются. Научно-технический прогресс – это параллельное развитие науки и техники, характеризующееся все более и более глубоким их взаимопроникновением. Этот процесс сопровождается перестройкой экономической, социальной и геополитической ситуации в мире. Так, внедрение паровой машины или, например, электричества привело в свое время к глобальной трансформации или деструкции предыдущих форм производства и энергообеспечения. Созидательное разрушение происходит постоянно, а когда открытие действительно значимо, то мир меняется буквально на глазах одного поколения.
Появившись в стенах научной лаборатории, изобретение извлекается оттуда и становится достоянием практиков, которые строят вокруг него свой бизнес. Начинается конкурентная борьба, в результате которой техническая новинка достигает совершенства. Те, кому повезло оказаться в главном русле изменений, в конечном итоге бывают в выигрыше, причем это верно как для мелких предпринимателей, так и для целых государств.
Век назад Япония была, по большому счету, аграрным государством, игравшим небольшую роль в мировой экономике, сейчас это одна из ведущих держав. Такой стремительный взлет обусловлен тем, что, попав в мейнстрим научно-технической революции в рамках наукоемких отраслей промышленности, государство сумело этим воспользоваться.
В целом нанотехнологии отвечают перечисленным требованиям и вполне могут претендовать на роль ведущего открытия, способного в очередной раз перевернуть мировую экономику.
Опасности:
Ситуация осложняется тем, что полноценных крупномасштабных исследований о потенциальном вреде наночастиц до сих пор не проведено. Мы почти ничего не знаем об их воздействии на человеческий организм и окружающую среду.
Находясь на пороге “наноэры”, мы должны быть готовы к тому, что еще при нашей жизни мир радикально изменится. Быт, одежда, еда, качество жизни, средства связи, транспорт, законодательство станут, может быть, совсем другими. Есть большая вероятность, что переход будет сопряжен со значительными социальными и экономическими потрясениями и рисками. Сейчас можно только схематично обозначить список самых очевидных угроз. Обилие дешевых нанотоваров, ведущее к отмиранию целых отраслей экономики. Разгул нанопреступности или, наоборот, всесторонний контроль со стороны государств, что вызовет ущемление личной свободы. Нанесение вреда окружающей среде из-за отрицательного воздействия на нее массы наноматериалов. Социальные потрясения из-за обилия новых товаров и возможностей. Социальное неприятие наиболее радикальных достижений нанотехнологий, таких как бесконечное продление жизни, киборгизация, искусственный интеллект, ведущее к противостоянию внутри общества. Наиболее пугающей выглядит перспектива нановойны, поскольку человечество вряд ли когда-либо прекратит воевать, по крайней мере, предпосылок для этого нет. Создание оружия, которое может бесконтрольно, в силу своих малых размеров, проникать где угодно (в том числе и внутрь человеческого тела), может поставить под вопрос саму возможность существования разумной жизни на Земле.
Комментарии (18)
Нанонизация это ЗЛО!
Зло в чистом его проявлении. Человек создан самым великолепным существом на Земле. Нельзя позволять превращать человека в подобие машины. Кибернизация разрушает сами основы морально этического образа внешности человека. Подрывает крепкие социальные связи общества и Социума в целом.
Камень нельзя менять на хрупкое и не надежное стекло, куда лучше подвергнуть этот камень специализированной обработке. Генная модификация- вот название этой обработке.
Благодаря Генетической модификации мы раскроем потенциал человеческого тела, тем самым вступив в новую ветвь человеческой Эволюции.
На нас давят. Давят закостенеллые консерваторы не желающие вводить новое. Они понимают , понимают что будет если наша идея получит поддержку широких масс и общественности.
Настанет конец дешевым и неээфективным лекарствам, которыми травят многие народы мира. Настанет конец бесполезным лечебным процессам многих болезнейи сама система Здравоохранения будет сожжена в горниле новой эры. Что бы словно пылающий языками пламени Феникс вновь расправить свои крылья сорвав с себя оковы бесчинства бюрократических центров.
На нас давят. Давят политики и крупные промышленники. Они бояться нас. Бояться наших идей и того, что могут вызвать эти идеи в обществе.
Но наша решимость как никогда сильна и велика. Мы не сдадимся и не будем прогибаться под этот напичканный бюрократией и консервативными взглядами мир.
Мы будем бороться !
какая ваша идея????? Из за таких как вы народ на востоке мерзнет, а Корея голодает... Вы, генетики, в силу своих нестойких идеалистических возрений непонимая всей диалектичности происходящих в природе процессов заведете нас в неведомые дебри мутаций с которыми ничего уже нельзя будет сделать... Вы решили что знаете замыслы Бога и сможете помочь ему в этом? умерьте свою гордыню, Он и без вас прекрасно справится.
Вот интересно, в чём разница между биотехнологиями и обычными. Господь тоже не давал человеку автомобиль, тот его построил сам. Почему же человек не может создать то, что улучшит не его окружение, а его самого? "Начни с себя" - так, кажется, говорится?
Наши технологии не отравляют планету, заметьте. Скорее наоборот. Так кто из нас более угоден?
И можно подумать, механизации ведома вся "диалектичность происходящих в природе процессов". Я вас умоляю.
По-вашему, пусть наши дети лучше умирают от болезней, голода и холода? Как раз такие как мы могут решить все эти проблемы. И на востоке, и в Корее, и по всему миру. Лучше поумерьте СВОЮ гордыню и взгляните на ситуацию здраво.
Для того чтобы люди не умирали с голоду им нужна работа и зарплата за эту работу... А для этого деньги из бюджета должны идти на дело а не черт знает куда... 25 % бюджета России выделенных на науку делись непонятно куда (я как сотрудник гос НИИ ни получил в качестве зарплаты ни копйки) и вы хотите осчстливить меня тем, что сделаете мне укольчик и я не захочу больше есть.... Видимо питание я буду тогда получать от разетки... ну тогда я вам скажу что в разетке оно тоже может кончиться если не будут построены соответствующие генерирующие атомные мощности.
Я конечно прошу прощения, но вы как-то немножко устарели. Работа и зарплата - это хорошо, но они не порождают пищу ниоткуда. У нас на планете перенаселение и связанная с ним нехватка ресурсов. Люди могут пахать по 18 часов в сутки, но это не увеличит количества выращиваемых на планете помидоров.
Одновременно с этим, развитие биотехнологие уменьшит потребности человеческого организма, и одного куска мяса, которого раньше хватало на одного человека, будет теперь хватать, скажем, на трёх.
Банальная математика говорит нам, что это то же самое, если бы количество провианта по всей планете увеличилось в три раза. Не кажется ли вам, что это и есть решение проблемы голода?
И откуда у вас эти странные мысли о розетках - мне неведомо. Не смотрите больше такие фантастические фильмы.
Если люди будут пахать, как вы говорите профессионально, т.е. заниматься сельским хозяйством с умом и в планетарных масштабах, то о проблеме голода можно будет забыть.
Вот представьте, с таянием вечной мерзлоты у вас образуются болота на огромных территориях Сибири и Дальнего Востока. Вы ставите близи такого болота небольшой ядерный реактор и вот у вас уже ежегодно фунциклирующая теплица. тепловое загрезнение от существующих электростанций тоже можно пустить на нужды сельского хозяйства... но для этого же надо отказаться от местечковости мышления и перестать воровать бюджетные ассигнования....
А вы можете с помощью своих генетических изысканий сделать прививку от жадности?
Простите, а вы насколько разбираетесь в аргарной промышленности? Вы же специалист по ядерным реакциям, я правильно помню? Вы знаете про истощение почвы, про недостаток места, про изменение климата?
И как вы думаете, что дешевле?
Ядерная теплица?! Нет, спасибо. Нет, спасибо.
Болота.... говорю вам... Болота... ВОт несчерпаемый источник и пресной воды и довольно плодородной почвы...А какая вам разница какое у вас тепло??? вулканическое или атомное... тепло не фонит...
Болота - плодородная почва? Вы ничего не путаете?
Вы знаете, я бы не рискнул есть помидоры, выращенные в теплице по соседству с ядерным реактором
О, Господи. Коллега. Ну куда ж вы заехали? *лёгкая ироничная улыбка*
Интересно, как вы тогда встретите мою идею о выращивании ветви Нанотеха из Биотеха уровня нанокомпьютеров? Это правда, они интегральны в глубине своей природы: http://metagame2010.ru/stu/post-835/
Не стоит верить в то, что появление каких то новых материалов сможет что то изменить в обозримом будущем.
Рассмотрим основные направления работ в области нанотехнологий за последнее время.
Первое и основное, на что сейчас упирают все, это конструкционные материалы со "сверхсвойствами" в плане прочности и легкости... И что? и Где? вот уже больше десяти лет об этом говорят все кому не лень... и где же реальное производство сверхпрочных углепластиков в хоть сколько нибудь серьезных объемах? где линейные крейсера сделаные такими методами? Они по прежнему делаются из металла... А почему? Да потому, что все производственные силы сейчас заточены именно под обработку металла и без переоснащения они ни за что не возьмутся за новые материалы...
Далее... Альтернативная энергетика... Я готов предположить что запасать водород в нанотрубках можно будет достаточно эффективно и снимать его с довольно малыми затратами энергии, но тем неменее... водород остается чрезвычайно взрывоопасным в обычной атмосфере... Если же говорить про сверхэффективные солнечные элементы, то уже существующие паравые машины имеют кпд на уровне 30-35% против 25 у полупроводниковых структур и тем не менее даже такие высокоэфективные источники энергии остаются чрезвычайно дорогими по сравнению с энергией полученной от обычного ядерного реактора. Более того работая в уловиях сурового Российского климата все эти солнечные потуги ни что иное как попытка деть куда то бюджетные деньги выданные на науку.
Сверх быстрые компьютеры... Вот в это я пожалуй поверю. Но опять же. для России это не выход.. Кто будет работать на предприятиях по производству электроники если до этого в нашей стране ее никто не делал своими силами и из своих материалов еще с серидины 90-х? Ясное дело... Китайские товарищи...
Так что почтеннейшая публика!!! Не раскатывай губу на посулы этих хитрых азиатов, помни, они уже прибрали к рукам все станки Европы... и наши приберут!
что-то вы о станках Европы слишком уж переживаете - а между тем никакие азиаты вроде нас их к рукам не прибирали:)
да и нанотехнологии развиваем не только мы))
без нормальных производственных мощностей способных производить товары_для_простых_людей все ваши изыскания на тему нанотехнологий в сфере материаловедения и энергетики это пустая трата денег.
Пожалуйста, проставляйте знаки препинания.
Вы нелогичны. Можете объяснить, как связаны высказанные Вами вещи?
При чем здеся знаик припинания!!! Вы ужо говарите по сущиству вапроса....
Я вам говорю что нет смысла создавать заводы по выпуску материалов для автопромышленности если у вас нет собственно автопромышленности... Проще сделать то же рядо с существующим заводом... а их у нас нет... иначе вы имеете безумные накладные расходы на транспортировку единицы товара от места производства до места сборки...
Потому что ни черта не удобно читать, знаете ли.
Действительно, откуда у нас автопромышленность, если нет заводов, производящих материалы для автопромышленности? Ключ от сейфа внутри сейфа...
Вы считаете, что надо сразу отказаться от всех потенциально полезных направлений промышленности, если их не начали до вас? Та же ядерная энергетика, к примеру.
Вот в России сейчас хотят производить роботов. Вы тоже скажете "зачем?" ?
Угу... гиганских и человекоподобных... С кем воевать то собарались и из каких деталей вы будете их делать (китайских или японских(+ доставка и сборка =>две или три цены против китайской))? и сколько ядерных боеприпасов потребуется для победы над такой угрозой?
Более того если говорить серьезно, то роботы тоже не всегда есть хорошо в производственном процессе, особенно если у вас в процессе производства не все операции роботизированы.
Боже мой, вы о чём вообще?
Вы хоть в курсе современного развития робототехники? В курсе, чем занимается это направление? При чём тут война??
И при чём тут я? Я роботами не занимаюсь.
"роботы тоже не всегда есть хорошо в производственном процессе, особенно если у вас в процессе производства не все операции роботизированы" - вот это вы что сейчас сказали? Роботы - роботизированы, процесс производства - производственный процесс... "мало витаминов в йогурте это плохо если в йогурте мало витаминов."