Мир находится на пороге третьей научно-технической революции

Нанотехнологии – новый и пока не слишком понятный широкой публике термин. Но скоро в мир нанотехнологий войдет каждая домохозяйка, а сами нанотехнологии принесут новую научно-техническую революцию. Только что в США опубликован 600-страничный доклад, где приводятся данные по финансированию научных исследований в этой области в 2004 году государственными, коммерческими организациями и частными лицами. В мире на развитие нанотехнологий будут потрачены рекордные 8,6 млрд долларов. Расходы правительств составят больше половины этой суммы – 4,6 млрд долларов, что говорит о стратегической, государственной важности нанотехнологий. Еще одна цифра: венчурные компании, которые осваивают новое направление, уже сегодня получают прибыль до 20 млн долларов в год. Где место России в нанотехнологическом буме? Мы по крайней мере знаем о нем и сознаем его важность. Развитие нанотехнологий значится на одной из верхних строк в утвержденном президентом РФ перечне приоритетных научных направлений и критических технологий.

Понятие «нанотехнологии» в 1974 году придумал японец Норё Танигути для описания процесса построения новых объектов и материалов при помощи манипуляций с отдельными атомами. Нанотехнологии имеют дело с объектами в одну миллиардную часть метра, то есть размером с атом. Первые технические средства в этой области были изобретены в швейцарских лабораториях IBM. В 1982 году был создан растровый туннельный микроскоп, отмеченный через четыре года Нобелевской премией. В 1986 году появился атомный силовой микроскоп. В отличие от прежних электронных приборов, которые позволяли лишь наблюдать микромир, новейшие приборы (их правильнее было бы назвать нанозондами) дают возможность изменять этот мир, строить в нем, как из кирпичиков, молекулы с любыми свойствами. Изменения происходят помимо желания человека. По законам квантовой физики любое наблюдение – это манипуляция с наблюдаемым объектом. Тот, кто измеряет импульс атома, вступает во взаимодействие с ним и изменяет его состояние. В растровых микроскопах наблюдение и манипуляция едины, как пальцы на руке.

Одним из самых многообещающих и вполне реальных применений нанотехнологий могут оказаться нанороботы (или наноботы) – устройства размером в десятки нанометров, которые самостоятельно манипулируют атомами. Нанороботы будут обладать способностью самовоспроизводиться, создавать из произвольного органического и неорганического подручного материала любые предметы. В итоге нанороботы, манипулируя молекулами, смогут создать любой предмет или существо.

Нанороботов разделяют на два вида: ассемблеры, способные конструировать и самовоспроизводиться, и дизассемблеры, способные разбирать. Исследователи ведущих лабораторий мира сообщают, что значительно продвинулись в создании нанороботов. Не исключено, что первой областью, где найдут применения таланты нанороботов, станет медицина. Наноробот, введенный в организм человека, сможет самостоятельно передвигаться по кровеносной системе. На этом пути наноробот сможет исправить характеристики тканей и клеток, очистить организм от микробов и молодых раковых клеток, от отложений, к примеру, холестерина. Вооружившись нанотехнологиями, ученые уже подступаются к гемофилии, болезни Альцгеймера, врожденным патологиям.

Наша страна не вписалась в информационный бум, безнадежно отстала от лидеров микроэлектроники и компьютерных технологий. Не сумела Россия, занятая политическим переустройством, заметить и стремительный рывок биотехнологий, куда перекочевали основные инвестиции в области высоких технологий. Что касается нанотехнологий, где вот-вот рванет, у России отличные шансы оказаться в лидерах. Из десятка европейских источников синхротронного излучения два работают в России – в Новосибирске и в Курчатовском центре, третий почти готов в Зеленограде. Еще один синхротронный источник может быть построен в Дубне. Нейтронный источник создается, хотя это уже слишком затянувшийся долгострой, в Санкт-Петербурге. Лучшие в мире сканирующие зондовые микроскопы, которые работают в 90 институтах РАН, созданы в Зеленограде и уже несколько лет приобретаются Европой. С 1970-х годов на наших космических станциях велись уникальные опыты по биотехнологии, где в условиях невесомости выращивались белки и производились особо чистые материалы, в том числе полупроводники. Сейчас эти эксперименты продолжаются на международной космической станции. Создание новых материалов – это решение энергетических проблем, это качественный рывок в информатике.

— Мы ни от кого в нанотехнологиях не отстали. Все стоят в дверях, но в дверь никто не вошел. Позиции России сильны, мы можем войти в дверь первыми, – уверен Михаил КОВАЛЬЧУК, член-корреспондент РАН, ученый секретарь Совета по науке и высоким технологиям при президенте РФ. – Но надо четко определить приоритеты, а не разбрасывать скудные средства по всем направлениям. И на Западе приоритеты тоже существуют. Но рекордные финансовые потоки сегодня направляются на нанотехнологии – а мы все стараемся никого не обидеть, дать всем сестрам по серьгам. Наше преимущество перед Европой и Японией состоит в том, что нанотехнологии – это междисциплинарная область, где успешно работать могут только Россия и США. Из событий последнего времени отмечу приезд на наш синхротронный источник ректоров ведущих университетов во главе с Виктором Садовничим из МГУ и Игорем Федоровым из «Бауманки». Такое сотрудничество поможет создать вокруг российских центров нанотехнологий крупные университетские пулы.

Один из самых важных технологических приоритетов – биоорганическое материаловедение на основе нанотехнологий, где бум, исходя из многих западных публикаций, только начинается. Фактически наука подошла к моделированию принципов построения живой материи, которая основана на саморегуляции. Раньше саморегуляцией были наделены только живые организмы, но нанотехнологии сделают саморегуляцию свойством неживой материи. Впрочем, в этом случае уже и не поймешь, где живая материя, а где мертвая.

Свойством саморегуляции будут наделены, к примеру, нанороботы. Освоенный и отмеченный Нобелевской премией метод создания структур с помощью квантовых точек и есть самая настоящая саморегуляция неорганической материи. Это переворот в науке и в цивилизации – создание бионических приборов, клеточных мембран из биоорганики, даже биологических органов и объектов, вплоть до, скажем, глаза, печени, кожи и самого совершенного компьютера, которым является мозг. Кстати, если говорить честно, современный компьютер – тоже попытка смоделировать мозг.

Вся история науки – это накопление и анализ новых знаний. В ХХ столетии – прежде всего в области ядерной физики и физики высоких энергий, которые определили лицо современной цивилизации. Но сейчас благодаря нанотехнологиям ученые от анализа впервые переходят к синтезу. Это качественное изменение мира науки. Впервые человек присваивает себе функции Творца, получает возможность по своей воле создавать новый мир на основе биоорганики, которая соединила физику и молекулярную биологию.

И, как всегда при появлении нового знания, все громче звучат голоса тех, кто обеспокоен возможной неподконтрольностью этого знания. Кому в руки попадет инструмент, созданный нанотехнологиями? Опасения подпитываются историей – и тех, кто разделяет эти взгляды, именуют «наноапокалиптиками». Они предлагают радикальные меры: наложить временный мораторий на развитие нанотехнологий до тех пор, пока не будет создан и одобрен всем мировым сообществом строгий свод правил о применении нового знания. Наноапокалиптики говорят о неминуемости войн, которые, защищая интересы своих создателей, будут вести нанороботы-дизассемблеры. Но очень скоро, предполагают наноапокалиптики, у нанороботов могут появиться собственные интересы, которые не будут иметь ничего общего с интересами человека.

Одним словом, нас ожидает веселая жизнь, о которой мы знаем еще очень мало. Почти ничего не знаем.

Автор Сергей Лесков