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.