Вівторок, 25 січня 2022

Навчання

Що, та як - приходять одночасно

Розвиток нанотехнологій

Начебто від цих слів можна було б вести відлік новітньому напрямку в наукових дослідженнях і технологічній практиці - відлік нанотехнологіям. Однак не все так просто...


Нанотехнології мають справу з частинками речовини, що наближаються до розмірів молекул, атомів і елементарних частинок. Ці надмаленькі дози матерії вимірюються в нанометрах, що становить приблизно розмір атомів речовини. У нанометрах, наприклад, вимірюється і світлова хвиля.

З подрібненням речовини на всі менші частини змінюється співвідношення площі і обсягу частинок, а це викликає нові фізико-хімічні властивості. Так, атоми і молекули нанооб'єкта набагато активніше вступають в реакції з навколишньою матерією. Навіть найбільш інертні речовини стають хімічно агресивними. З певного рівня (умовно зі 100 нанометрів) починають працювати закони квантової фізики, коли частки речовини проявляють себе і як частинки, і як хвиля. Більш того, проявляються і ще якісь, недосліджені сили і властивості.

СКАТЕРТИНА-САМОБРАНКА - ЦЕ РЕАЛЬНО?

Одним словом, начебто відкривається абсолютно новий світ у технологіях, а з філософської точки зору - незвичайне вікно в природу речовини. Це на перший погляд. Насправді людству нанотехнології відомі знущанні, у всякому разі, дуже давно. Типовий приклад нанотехнології в медицині - гомеопатія, якій тисячі років. Або найдавніше виробництво - металургія. Присадки, добавки, мікроприміси давали абсолютно нові властивості металам і сплавам, що виплавляються.

Все це давним-давно відпрацьовано, тому говорити про те, що нанотехнології

- це революція в науці і практиці, щонайменше некоректно. Інша справа

- перед нанотехнологіями відкриваються абсолютно нові області застосування і розширюється масштаб робіт. Нанотехнології - це принципово нові технології, які дозволять у майбутньому отримувати будь-які макрооб'єкти (автомобілі, сорочки, холодильники, будинки) за допомогою мікроелементів: малюсеньких роботів... У певному сенсі це звучить як фантастика і поки нею і є (наприклад, «вирощування» цілого будинку з мікроелементів за допомогою нанороботів). Але принципово це можливо, і наука обережно, крок за кроком підбирається до реалізації такої дивовижної мрії. Збірка нанороботами предметів вжитку, та ще за досить обмежений час, буде подібна казковим сюжетам: «поставити за одну ніч будинок» (або палац), наказати скатертині-самобранці влаштувати бенкет - все це зможе реалізувати наука.

У більш широкому сенсі нанотехнології - це підхід до конструювання навколишнього нас світу. Методично нанотехнології - це введення мікровіщення з метою отримання абсолютно нових властивостей поведінки матерії. У чому ще найгостріший інтерес до нанотехнологій? Людство давно вже стурбоване проблемою продовження життя і досягнення безсмертя. Вчені сподіваються, що саме нанотехнології дозволять зробити той вирішальний крок, коли можна буде лікувати будь-які хвороби, замінювати (і вирощувати) цілі органи і частини тіла, подібно до того, як це відбувається у виноградного равлика (вирощує втрачені очі) або черв'ячка планарії (відрощує відірвану голову). Коли з атомів можна буде зібрати складний живий організм, тоді буде зроблено новий крок до безсмертя.

Можна буде продовжити ефективне життя людини, тобто її працездатний стан, до 100-200 років. Люди стануть подібні до біблійних Мафусаїла і Ноя в сенсі довгожительства. Це буде можливо, тому що втручання в організм буде відбуватися на атомарному рівні. Медицина докорінно зміниться, (це відбувається вже зараз). Вона впритул змикається з нанобіотехнологіями. Область застосування останніх - чистка і нарощування зношених судин, введення ліків без ін'єкцій, без таблеток, шляхом «твердого легування» організму: обробкою його іонами речовини. Відпаде необхідність у хіміотерапії та хірургічному втручанні.

СКРІЗЬ NAN0R0B0TY

Нанороботи зможуть проникати в клітини організму і, подібно до найточнішого хірурга, усувати всі пошкодження на найтоншому рівні. Різні країни працюють у цьому напрямку. В Японії створено міні-робот розміром з рисове зерно. Їм керують за допомогою електромагнітного поля. Він здатний проникати, незважаючи на свої «пристойні» розміри, крізь тверді і рідкі перепони. На нього вже зараз покладають надії з лікування онкології, руйнування окремих «збунтованих» клітин організму. Його більш мініатюрні аналоги зможуть боротися з вірусами і бактеріями. Жінок зацікавлять можливості технології нанопарфюмерії.

Ведуться роботи над створенням негорючого одягу, непромокаємих тканин. Шляхом напилення найтоншого шару срібла на тканину отримано нижню білизну, що володіє антисептичними властивостями, полімерні матеріали, які на атомарному рівні (за рахунок нанодобавок) самі «лікують» проколи, порізи, тріщини у виробах, виготовлених з цих матеріалів. Ми чистимо вже сьогодні питну воду наночастинками.

Нанороботи - це насправді те, що вже існує в природі. Наприклад, білкова молекула-типовий наноробот. Чому? Тому, що саме так, за цим принципом, вона і працює. Кожна клітина організму (теж наноробіт) - по суті сенсор, який здатний визначати, розкладати, синтезувати. Вчені намагаються зрозуміти ці механізми, скористатися ними і, розшифрувавши, використовувати в технологічних розробках.

Цілком фантастичними сьогодні є можливості нанороботів у справі складання, наприклад, предметів повсякденного користування. Світ завдяки цьому повністю зміниться. Ми будемо жити в реаліях, які у нашого сучасника можуть викликати шок. «Шок від майбутнього».

Відпаде необхідність у спеціальних громіздких виробництвах. Речі збиратимуть просто вдома. Найдрібніші пристрої включають комп'ютер, набір хімічних складових майбутнього виробу і цілу колонію (мільйони) нанороботів. Така фабрика в мініатюрі, що вміщається в будь-якому будинку, зробить, за бажанням власника, зубну щітку або черевики, ноутбук або вечірню сукню.

Запустивши програму, користувач спокійно почне займатися іншими справами. А в цей час (на зразок того, як працює пральна машина-автомат) нанороботи приступаючи до роботи, за своїм алгоритмом. На перших порах технологія наноконструювання, звичайно, буде незрівнянно дорогою. Але вже сама можливість самозбірки речей означатиме перемогу людини над природою.

Чи не виявиться вона пірровою? Нанороботи стануть подібні бактеріям і вірусам. Адже вірус насправді це не жива істота, а «звичайний» кристал. Але, потрапляючи на живу клітку, він «раптом» чомусь оживає (значить, у нього всередині є така програма). Він випускає з себе щупи, закріплюється на поверхні клітини, проникає в неї і перепрограмує. Клітина починає працювати на впровадженого «паразита», виробляючи подібні ж віруси. Чим не наноробіт, про який мріють вчені?

Нанороботи, що відтворюють самі себе, названі «асемблерами», тобто «збирачами». Але, спочатку потрібно створити «батька» асемблерів - перший робот (або першу пару їх: «Адама» і «Єву» у світі нанотехнології). Для цього підбирають атоми необхідних хімічних елементів. Оскільки на мікрорівні закони тяжіння та інерції значення не мають, користуються методом керованого механосинтезу. Зближують атоми до такої міри, коли в дію вступають електрохімічні зв'язки: за рахунок валентностей (вільних хімічних зв'язків) електронні оболонки атомів зчепляються в якесь ціле.

Утворювана молекула і являє собою наноробіт. Він може складатися з двох, трьох, чотирьох і т. д. атомів, якщо це асемблер. Але може бути нанороботом і один атом. У тому випадку, якщо він, наприклад, не предмети збирає, а проникає в клітку організму для діагностики або лікування.

Ми нарікаємо на продукти харчування, що містять генномодифіковані речовини. Але ж нанотехнології дозволяють в принципі повністю збирати з атомів продукти харчування, властивості яких нам взагалі невідомі. Тому поки говорити про користь нанотехнології для харчової промисловості рано.

Екологи вважають, що для моніторингу, забруднення навколишнього середовища необхідні мільйони нанодатчиків і нанороботів. Але чи не стануть вони фактором такого забруднення? Тим не менш, у США вже створені (роботи ведуться сім років) нанороботи для контролю забрудненості морської води. Не менш утопічна ідея створення літаючих нанороботів для атмосфери з тими ж функціями. Що утримає їх «без керма і без вітрил» на місці? Однак Американський науковий фонд виділив на ці досить утопічні розробки чималі кошти (1,5 мільйона доларів), значить, бачать у цього напрямку серйозну перспективу. Уявімо мільйони і мільярди літаючих у повітряній оболонці і таку саму кількість у водах планети сторонніх штучних утворень, чужих природному процесу її життєдіяльності, враховуючи, що Земля це величезний, подібний до живого, організм.

Ще більш страшні - перспективи військового застосування нанороботів. Всі ці дослідження, не секрет, мають подвійне призначення. Вони спрямовані не тільки на поліпшення життя людей, а й для створення небаченої досі нанозброї.

КОМАР-РОЗВІДНИК, БДЖОЛА-ДИВЕРСАНТ

Мікровироби, типу мініатюрних «бджіл», «комарів» і т. д. з метою непомітного проникнення до супротивника для розвідки, знищення і пошкодження складних і тонких електронних пристроїв, давно і успішно існують. Про це повідомляли ізраїльські, американські агентства і засоби масової інформації. Нанороботи виведуть цю галузь військового застосування мікроустроїв на абсолютно новий рівень. До супротивника будуть проникати не якісь там іграшки типу штучного комара, а якісь пилові хмари, смог, міріади мікронаночастинок, запрограмованих як роботи. Вони будуть обволікати, псувати, виводити з ладу, це якщо мова йде про техніку, забиватися в дихальні шляхи, проникати в кров, мозок і т. д., якщо треба вражати живу силу противника. Між іншим, протигази тут не допоможуть, так як нанороботи на атомарному рівні проникають через тверді оболонки і рідкі середовища (вже зараз).

Однак мова навіть не про це. Лякає інша перспектива. Поки вона обіграна лише письменниками-фантастами. Але в принципі і вона в далекому майбутньому не виключена. Нанороботи, знайшовши здатність самовідтворюватися, раптом одного разу вирішать займатися тільки цим і перероблять біосферу «під себе». А саме - знищать все, що відрізняється від них, і населять звільняються ніші міріадами собі подібних. Виникне океан мірно жартуючих смішних нанороботів, які огорнуть щільною оболонкою всю планету. Чи не буде це тоді «Соляріс», як його марив Станіслав Лем? Або ще екзотичніше. Можливо, саме так виглядатиме ноосфера В. І. Вернадського. Величезний мислячий океан наномашин, наділених розумом, яких не соромлять кінцівки, яким не потрібно нікуди переміщатися і щось робити. Це, так би мовити, уявна діяльність у чистому вигляді. Голая планета, покрытая полужидкой массой (она в силу физико-механических свойств будет полужидкой), не имеет никаких интересов, кроме неё самой.

Філософія не передбачає такий шлях розвитку. Вона занадто людяна, заточена на інтереси людини. Але людину можуть "змістити" з його п "єдесталу" царя природи ". Невже зробить це він сам, своїми руками?!

Цей сценарій розвитку «життя» на Землі називають наноапокаліпсисом. Він і передбачає формування глобального штучного інтелекту (мрії діячів робототехніки сучасності), який, можливо, і позбавить планету від такого агресивного, нерозумного (всупереч його біологічному визначенню) гомо сапієнса, який, як здається, набрид навіть самому собі.

Найпопулярніше на сайті