СпецпроектУспешная страна: на чем полетим в будущее

Пять технологий, способных изменить жизнь человечества в ближайшие десятилетия

Forbes предлагает своим читателям серию публикаций, подготовленных по материалам проекта «Успешная страна». Из многочисленных исследовательских работ этого проекта Киевского международного экономического форума мы выбрали те, которые посвящены технологической готовности. Также мы рассматривали внедрение в Украине технологии 3G и то, насколько своевременным был этот шаг и как он повлияет на общее развитие государства. Теперь же предлагаем остановиться на нескольких технологических прорывах, способных повлиять на глобальные перспективы всего человечества. Не останется в стороне от этих трендов и Украина.

Успешная страна: на чем полетим в будущее

Прогнозы по поводу будущих технологических прорывов – дело неблагодарное. Так, в конце XIX столетия предсказывали, что ХХ век станет «веком ацетилена». Дескать, этот волшебный газ будет и освещать, и обогревать… И это тогда, когда ученые и инженеры уже вовсю осваивали электричество (например, знаменитый Одесский оперный, который строился в 1880-х годах, изначально был электрифицирован). Уже были изобретены двигатель внутреннего сгорания и автомобиль. И совсем немного времени оставалось до открытия радиоактивности. Ацетилен же остался нишевым продуктом – его используют для резки и сварки металлов. Да, и для освещения, но лицом столетия он не стал.

Тем не менее, о технологиях будущего говорить стоит. Не только из-за общего любопытства, но и ради вложений в исследования и разработку. Ведь для того чтобы получить подводную лодку, атомную электростанцию, айфон или космическую ракету, надо было об этом мечтать. А также вложить в это. Деньги, знания, энтузиазм.

Представленные ниже технологии в том или ином виде существуют уже сейчас. И люди задумываются, до каких практических вещей они могут дорасти в обозримом будущем.

Новые вычисления

Это собирательное название целой группы технологий.

Вычислительная мощь компьютеров, как известно, возрастает по эмпирически выведенному закону Мура – количество транзисторов на кристалле интегральной схемы удваивается каждые 24 месяца. Давид Хаус из корпорации Intel говорил, что производительность процессоров должна удваиваться каждые 18 месяцев.

Но это изменения количественные. Качественные могут произойти по разным причинам, причем действующим совокупно. Возможно, количество, как и положено, перейдет в качество. Может быть, будет разработана принципиально новая архитектура процессоров (еще в 2011 году Intel провозгласила переход от плоскостной к пространственной схеме размещения транзисторов, а в нынешнем году IBM объявила о создании первых рабочих образцов «камней» с транзисторами размером 7 нанометров против нынешних 14). Вероятно, из-за повсеместного проникновения широкополосного беспроводного интернета массовой практикой станут распределенные вычисления, когда задачу параллельно решают много не слишком мощных машин. Наконец, могут появиться пресловутые квантовые компьютеры, действующие по иной логике (не просто «либо да, либо нет», а «может быть и да, и нет, но с разной вероятностью»), и потому считающие куда быстрее нынешних. Под влиянием этих факторов вычислительная техника еще подешевеет.

Успешная страна: на чем полетим в будущее
Фото: IBM Research

Что это будет означать для экономики? Прежде всего наступит эра интернета вещей – умные предметы будут сами общаться друг с другом, и даже принимать решения без участия человека. Например, самолет сам будет сообщать компьютерному диспетчеру: «Что-то у меня свербит в левой закрылке, не надо меня пока выпускать в полет».

Компьютеры смогут обрабатывать, причем в режиме реального времени, огромное количество уже собранной информации: скажем, обобщать данные о розничных покупках, сопоставлять их со сводками погоды – и предсказывать эпидемию гриппа. Это так называемая технология bigdata. Заметим, Украина ее активно осваивает – например, розничный ритейлер Watsons внедрил bigdata, и в результате изменил подход к ведению бизнеса. А именно – начал отталкиваться не от продаж товара, а от покупок клиента, что привело к изменению ассортимента и программы лояльности.

Вообще, прогнозы станут гораздо более точными – как раз в силу того, что можно будет корректно обрабатывать сверхбольшие массивы информации. Некоторые горячие головы даже предрекают возрождение плановой экономики – мол, это раньше было проблемой пересчитать весь бюджет страны из-за одного суховея или аварии на тракторном заводе, а новые компьютеры это сделать сумеют. И кризисов перепроизводства не будет.

Все идет к тому, что сбудется то ли мечта, то ли кошмар человечества – роботы займут множество рабочих мест. Уже сейчас есть беспилотные автомобили (проект GoogleCar – самый известный, но далеко не единственный). Илон Маск (создатель SpaceX, PayPal и TeslaMotors) недавно заявил, что со временем авто под управлением человека будут законодательно запрещены.

Роботы усядутся за штурвалы самолетов и кораблей, комбайнов и подъемных кранов… Компьютеризированы, вернее, оснащены искусственным интеллектом, будут такие сугубо человеческие сферы деятельности, как медицина и образование. Означает ли это появление новых луддитов (ломателей машин)? Или человечество пойдет по иному пути? И наконец – произойдет ли слияние человеческого и машинного разума?

Сращение человека с машиной

Оно возможно по двум направлениям.

Первое – информационное слияние, когда минимизируется или даже сводится к нулю интерфейс между человеком и компьютером. Помимо пресловутых умных очков GoogleGlass, уже разработаны контактные линзы, играющие роль дисплея, а также умные дисплеи, которыми можно управлять движением глаз – без мышки и прочей механики.

Наконец, ведутся работы по физическому соединению электронных и живых мозгов.

Успешная страна: на чем полетим в будущее
Фото: vz.ru

В 2001 году Петер Фромхерц и Гюнтер Зек из Института информатики Макса Планка (Германия) смогли соединить микрочипы с живыми нейронами (клетками мозга). Правда, это были нейроны улитки, но гибрид живого и неживого заработал.

В 2008 году ученые из Университета Карнеги-Меллон и Питтсбургского университета (США) вживили чип в голову обезьяне – и она научилась силой мысли управлять роботизированной рукой, в частности, подносить пищу ко рту.

В 2011 году появились публикации о вживлении чипа в человеческий мозг. С помощью такого импланта инвалид получил возможность управлять курсором компьютера.

Есть и бесконтактные разработки – например, когда на голову подопытному надевается специальный шлем с датчиками, снимающими мозговую активность. «Шлемоносец» – после длительного обучения – может силой мысли управлять курсором или механическим манипулятором.

Пока разработчики этих технологий говорят больше о медицинском аспекте изобретений – чипы призваны помочь людям, получившим травму мозга, или больным болезнью Альцгеймера (между прочим, ввиду общего старения населения эта проблема становится все актуальнее). Маркетологи – например, от компании Intel – предрекают появление новых компьютерных интерфейсов. Алармисты (в том числе писатели-фантасты) говорят о тотальном контроле над мозгами с помощью чипизации.

Где здесь экономический эффект? Сегодня один из ключевых факторов, ограничивающих обработку информации – скорость ее передачи не «внутри железа», а к оператору и обратно. Кроме того, новая компьютерная эра означает пересмотр большинства наших парадигм работы с информацией – придется пересматривать понятия секретности, доступности и даже подходы к обучению. Если с помощью носимого (или имплантированного) устройства человек будет подключен к интернету постоянно, то пропадает смысл зазубривать таблицу умножения или разряды местоимений. Часть мозговых ресурсов с самого раннего возраста будет свободна для других задач – и с помощью компьютерного тренера можно будет тренировать извилины. В итоге множество школьных учителей и университетских профессоров рискуют оказаться не у дел.

Второе направление слияния – на физическом уровне. Уже созданы нейропротезы, а также целые экзоскелеты, позволяющие, например, двигаться парализованным людям или восстанавливаться спортсменам после травм. Японская компания Cyberdyne еще лет пять назад анонсировала свое изделие за $4200. Однако в прошлом году американская ReWalk выпустила в свободную продажу экзоскелеты для инвалидов почти по $70 000. Так что, вероятно, такое оборудование по стоимости будет сравнимо с автомобилем. И речь не только о медицинских технологиях, те же японцы говорили об экзоскелетах, помогающих при тяжелых работах на производстве. А тут уже до киборгов из фантастических фильмов рукой подать.

Новая биология и генная инженерия

Несмотря на все страхи перед тремя буквами ГМО, это направление развивается. Тем более что генетически модифицированные продукты мы едим примерно со второй половины 1950-х годов. Большинство новых сортов пшеницы, кукурузы и других массовых пищевых культур были выведены еще тогда с использованием технологии модифицирования генома. Только полвека назад это делали вслепую – облучали семена под ускорителем, проращивали, отбирали лучшие растения…

Сейчас геном переделывают сознательно. Например, в первой половине 2000-х появился золотой рис – первая сельскохозяйственная культура, целенаправленно генетически модифицированная для улучшения пищевой ценности. Ее разработкой занимались ученые из Швейцарии и Австрии, внедряя в геном обычного риса два гена – один от нарцисса, другой от почвенной бактерии. Целью было увеличить содержание в зернах бета-каротина ради борьбы с дефицитом витамина А. Из-за этой формы авитаминоза, по оценкам Всемирной организации здравоохранения, ежегодно умирают до 2 млн человек в развивающихся странах и еще 500 000 человек слепнет.

Успешная страна: на чем полетим в будущее
Фото Shutterstock

Безусловно, существуют риски использования ГМО-культур. Но они есть при акклиматизации и интродукции растений и животных, чуждых данной территории (ни кукуруза, ни картофель, ни подсолнух не родились в Европе). Тем временем население планеты увеличивается, и нужны новые агротехнологии, чтобы его кормить. Наконец, пресловутые глобальные климатические изменения уже требуют быстрой адаптации сельского хозяйства к новым условиям – нужны другие сорта растений и породы животных.

Добавим: генетически модифицированные растения необязательно употреблять в пищу. Уже сейчас, например, почти весь инсулин производится с помощью генетически модифицированных бактерий. Другие бактерии используются при добыче трудноизвлекаемой нефти. Следующий шаг – «дрессированные» растения, а также бактерии и грибы, которые смогут добывать из земли определенные вещества: «посеял 200 га особой травы – скосил ее – сжег – выделил 2 кг скандия и 1 кг лантана».

Таким образом, генетически модифицированные организмы смогут частично заменить шахты, скважины и лаборатории. Выжимка из семян не сырого масла, а нефти или даже бензина – это уже скоро.

Тот же механизм сможет применяться и для очистки воды, рекультивации почв (загрязненных промышленными отходами или пришедших в негодность из-за вырубки лесов). Так, уже обнаружены бактерии, питающиеся нефтью – во время печально знаменитой аварии на буровой Deepwater Horizon у берегов Мексики в 2010 году именно микробы, причем ранее неизвестные науке, съели часть разлившейся нефти и высвободившегося метана. Сегодня похожие штаммы уже целенаправленно используют для борьбы с нефтяными пятнами, но пока микробы теплолюбивы и не слишком прожорливы.

Есть попытки «натаскать» бактерии на уничтожение старого пластика и иного мусора, правда, имеется риск, что они станут поедать не то, что нужно – от изоляции проводов до белков в человеческом теле. Впрочем, некоторые ученые считают, что и последнее явление можно поставить на службу людям – дав микробу-симбионту генетическую команду объедать только раковые клетки, например.

К этой же группе технологий относится и работа со стволовыми клетками – в их широком понимании, то есть способности превращаться в ячейки любой ткани: хоть печени, хоть селезенки, хоть носового эпителия. В 2012 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине получили британец Джон Гердон и японец Синья Яманака за открытие в перепрограммировании стволовых клеток. Команда Яманаки доказала: стволовые клетки можно получить не из человеческих эмбрионов, а из обычной соединительной ткани!

Эта технология, судя по всему, позволит выращивать «запчасти» для человека. Она, а также ряд других медицинских инноваций позволят существенно продлить ожидаемый срок жизни. Горячие головы, например, футуролог, изобретатель и программист Рэй Курцвайл и вовсе предсказывает физическое бессмертие. Но даже увеличение продолжительности жизни до 120-150 лет означает глобальный пересмотр пенсионных и страховых механизмов, законов о занятости, кредитных и депозитных правил и т. д.

Кстати, украинские генетики принимали участие в программе «Геном человека» в 1980-х годах в рамках участия СССР в международных исследованиях. И хотя наша материальная база сильно уступает западной, страна может и должна участвовать в создании этих прорывных направлений. Иначе – можем окончательно оказаться на периферии научно-технической революции.

Новая энергетика

Это тоже собирательное название. Энергетического голода человечество давно не испытывает, сегодня проблема состоит не в том, чтобы произвести нужное количество энергии, а в том, чтобы доставить ее от точки производства к точке потребления. Доставкой занимаются, как правило, монополисты, ибо нет смысла строить две параллельные линии электропередачи или два трубопровода.

Еще одна проблема – накопить энергию. Увы, пока самый распространенный «химический аккумулятор» – нефтепродукты.

Возможный тренд на будущее – возврат от сетевого энергоснабжения к локальному или квазилокальному (как раньше, когда в каждом доме была своя печь).

Успешная страна: на чем полетим в будущее
Фото Shutterstock

Может быть, физики «дожмут», наконец, управляемый термояд (обещают это с начала 1970-х годов), а инженеры поставят термоядерный реактор в каждый дом и каждый автомобиль. Не вдаваясь в подробности, заметим, что такой источник энергии обещает быть на много порядков экологичнее и безопаснее АЭС, несмотря на страшное название. Американская корпорация Lockheed Martin в прошлом году пообещала в ближайшее время создать компактную энергоустановку на основе ядерного синтеза. Правда, такое заявление вызвало много скептических откликов. Международный экспериментальный термоядерный реактор ITER в исследовательском центре Кадараш (Франция) еще строится.

Возможно, верх возьмут зеленые технологии вкупе с новыми типами аккумуляторов. Производители обещают, что солнечные батареи станут дешевле и эффективнее в разы (уже официально достигнут КПД в 40%, попадались сведения и о 60% против обычных 15-25%). Сочетания «солнечная батарея во всю крышу и/или ветряк + новые аккумуляторы» способны будут обеспечить энергопотребление, по крайней мере, домохозяйств в зоне умеренного климата.

Возможно также, что до промышленных показателей будут доведены топливные элементы (устройства, преобразующие химическую энергию топлива: нефтепродуктов, водорода, спирта) – в электрическую без процесса горения.

Аккумуляторы и топливные элементы с новыми показателями будут означать появление, вернее, широкое распространение индивидуального транспорта на электрической тяге. Это могут быть не только машинки от Tesla Motors или их китайские клоны, но и самолеты, и корабли. Правда, сейчас на земле порядка 2 млрд автомобилей, и перевод их всех на электричество означает увеличение его производства примерно в 2,5 раза.

Принципиально новые аккумуляторы уже разрабатываются. В Стэндфордском университете создан прототип алюминиево-графитового аккумулятора. А в Испании начато строительство завода по выпуску батарей на основе графена («двумерного графита», за создание которого в 2010 году получили Нобелевскую премию Андрей Гейм и Константин Новоселов).

Впрочем, потенциал литиевых аккумуляторов тоже не до конца исчерпан. Спрос на этот металл растет на 5-7% в год. К слову, в Украине есть свое месторождение лития – Полоховское в Кировоградской области. Так что шанс поучаствовать в энергетическом перевооружении мира у страны есть.

Аддитивное производство и 3D-печать

До недавнего времени большую часть продукции человечество производило «методом вычитания»: по выражению Микеланджело, отсекая все лишнее от глыбы. Так вырезали готовые изделия из камня, кости, дерева, а с широким распространением металлорежущих станков – и из металла.

Аддитивная технология подразумевает добавление новых порций материала к изделию. Это не новость: так лепят из глины или наваривают протектор на шину, примерно так работают кузнецы.

Поэтому 3D-печать – это, все же, скорее реализация старого подхода на новых технологических принципах. Чаще всего работает это так: управляемая компьютером печатающая головка слой за слоем создает новое изделие, например, спекая лазером особый порошок. По сути, тот же станок с ЧПУ, только наоборот – не срезает стружку, а наваривает ее.

Успешная страна: на чем полетим в будущее
Фото Shutterstock

Как правило, такой принтер работает с одним видом материала – особым пластиком. Предпринимаются и попытки обработки металла, но пока в большинстве случаев изделия получаются менее прочные, чем при классической ковке или литье: после спекания остаются поры. Есть и попытки научить ЗD-принтер использовать несколько материалов одновременно. Но пока, образно говоря, можно напечатать пластиковую шестеренку (пусть даже армированную) или даже коробку передач, но не автомобиль со всеми его проводами и колесами.

Не факт, что эта технология революционизирует массовое производство – как не перевернул его станок с ЧПУ. Пока штамповочные прессы и термопластавтоматы обходятся дешевле, в том числе в эксплуатации (хотя техника дешевеет, сегодня скромный принтер, способный произвести изделие размером с пивную кружку, стоит $1,5-2 тыс., килограмм расходного пластика – $10-50 в зависимости от вида). Потеснить традиционные методы в промпроизводстве 3D пока может лишь там, где требуются высокоточные изделия сложной формы.

Иное дело – изготовление индивидуальных или индивидуализированных изделий. С помощью 3D создаются прототипы будущих массовых изделий. Скажем, это может быть корпус нового смартфона (кстати, в Украине уже оказывают такие услуги). С использованием 3D-печати уже делают не только статуэтки или действующие копии разводных ключей, но и лодки, и дизайнерскую одежду, и протезы конечностей, и даже биоимпланты – эдакие каркасы из особого материала, сквозь которые должны потом прорастать клетки.

Еще одно перспективное направление для этой технологии – 3D-ремонт и реставрация, когда с помощью лазерного спекания в готовом изделии заполняются трещины или восполняются потерянные элементы, скажем, на античной бронзовой статуэтке.

Пару лет назад разразился громкий скандал вокруг напечатанного на 3D-принтере пистолета – вполне настоящего, способного стрелять. Его создатель, американец Коди Вилсон, не просто испытал оружие, но и обещал выложить в свободном доступе файлы, чтобы и другие владельцы 3D-принтеров смогли скопировать его изобретение. Спустя полгода американская же компания Solid Concepts напечатала металлический пистолет, копию легендарного M1911 – просто ради демонстрации технологических возможностей.

Так что 3D-печать и 3D-копирование создает проблемы не столько производственного, сколько юридического характера, связанного с авторскими правами, лицензиями на производство того же оружия и т.д. А еще оно до некоторой степени реализует давнюю мечту человечества о мгновенном перемещении объектов в пространстве. У человека, которому вдруг понадобилась запчасть для его японского автомобиля или китайского блендера, не будет нужды ждать, пока ее привезут с другого конца света. Можно будет скачать соответствующие файлы и распечатать деталь.

Кстати, пресловутые нанотехнологии тоже можно отнести к аддитивным. По задумке, нанороботы будут собирать что угодно (в том числе собственные копии) из молекул окрестного «дикого» вещества. Но пока это дело далекого будущего, хотя человечество уже научилось оперировать отдельными атомами в лабораторных условиях.

Если вы заметили ошибку, выделите необходимый текст и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить об этом редакции.
Успешная страна
Директор представительства Intel в Украине: «Нужно создавать все условия для появления здесь продуктов. Без разницы – каких»
Дмитрий Калита – о том, каким будет мир через 10-20 лет, и какое место в этом мире должна по праву занять Украина
Успешная страна: пиар чиновников в формате 3G
Что означает для украинской экономики запуск связи третьего поколения
Успешная страна: рывок третьего поколения
Электронное правительство и 3G помогут Украине стать более технологически готовой и инновационной, а значит – конкурентоспособной
Все материалы раздела
FORBES В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ
Комментариев 0
Войдите, чтобы опубликовать комментарий
Выбор редактора
Частное и честное: 5 книг декабря
Частное и честное: 5 книг декабря
На какие новинки художественной литературы стоит обратить внимание в этом месяце
Как израильская армия стала 	«кузницей стартапов»
Как израильская армия стала «кузницей стартапов»
Бывшие бойцы загадочной израильской службы киберразведки — подразделения 8200 — создали около 1000 начинающих IT-компаний. Именно им Израиль во многом обязан имиджем «нации стартапов»
Хождение по кругу: как в Минфине переписывают Налоговый кодекс
Хождение по кругу: как в Минфине переписывают Налоговый кодекс
И почему депутаты настаивают на проведении разового декларирования
Олигархи под подозрением: кому нужен Архив клептократии и почему в него попали лишь «избранные»
Олигархи под подозрением: кому нужен Архив клептократии и почему в него попали лишь «избранные»
Украинские публичные персоны готовы оспаривать данные, опубликованные в Архиве
Сейчас на главной
Давос, Трамп и Украина: какие геополитические тренды обозначил WEF-2017
Давос, Трамп и Украина: какие геополитические тренды обозначил WEF-2017
О чем говорили украинские делегаты, и что зарубежная элита думает об украинских реалиях
Третья сила: частную газодобычу ждет очередной передел сфер влияния
Третья сила: частную газодобычу ждет очередной передел сфер влияния
В борьбу за украинский газ уже совсем скоро может включиться «группа Петра Порошенко»
Новые вершины участников рейтинга Forbes «30 до 30»
Новые вершины участников рейтинга Forbes «30 до 30»
Год назад редакция «Forbes Украина» впервые представила рейтинг «30 до 30»
Кризис в Гамбии: армия Сенегала меняет президентов
Кризис в Гамбии: армия Сенегала меняет президентов
Соседи «улыбающейся» африканской страны смещают проигравшего выборы правителя под дулами автоматов