Через междисциплинарность к природоподобию

Михаил Валентинович Ковальчук

Энергетика будущего — это создание природоподобных систем генерации и потребления энергии, гораздо более экономичных, действующих по законам живой природы, через гибридные материалы и системы на их основе. В этом и состоит одна из задач НБИК-конвергенции. В основе — соединение возможностей современных технологий, прежде всего микроэлектроники, с конструкциями, созданными живой природой.

Об этом в ходе открытой лекции, состоявшейся в рамках «Петергофского лектория/кинолектория», рассказал профессор и декан Физического факультета СПбГУ, член-корреспондент РАН, директор Курчатовского института, выдающийся ученый и популяризатор науки Михаил Валентинович Ковальчук.

Сегодня мы пришли к новому цивилизационному вызову, связанному с очевидной конечностью ресурсов и — на данном этапе — непреодолимыми противоречиями между природой и созданной человеком техносферой. Финансовый кризис, санкции — это то, что лежит на поверхности. На самом деле человечество переживает глубокий системный кризис, прежде всего в научной сфере и в энергетической, что напрямую взаимосвязано.Декан Физического факультета СПбГУ, член-корреспондент РАН Михаил Валентинович Ковальчук

По его словам, необходим принципиальный, качественный скачок, и выход есть — в развитии науки и технологий обратиться к природе, к ее образцам и опыту. Принципиально новой основой такого развития должна стать НБИК-конвергенция, взаимопроникновение наук и технологий. «Нанотехнологии — это метод получения материалов любого вида путем атомно-молекулярного конструирования. Все мы, живые организмы, — это белки, ДНК, то есть биологические структурные элементы нанометрового диапазона. Поэтому естественным стало расширение неживого, твердотельного наномира на объекты живой природы. Сочетание нанотехнологий с био- дает возможность получить гибридный материал, например полупроводник с детектором из фоточувствительного материала типа белка фотородопсина. Затем информационные технологии дают нам возможность создаваемый объект сделать "интеллектуальным", то есть не просто датчиком, который измеряет, например, в любом автомобиле или самолете ускорение, но и передает его в форме цифрового сигнала. И, наконец, когнитивные исследования, которые основаны на изучении сознания, мыслительной деятельности человека, дают возможность выработать алгоритмы "одушевления" создаваемых робототехнических систем», — рассказал Михаил Ковальчук. 

Конечно, природоподобные технологии способны решить многие задачи, стоящие сегодня перед человечеством: от новой медицины, энергетики, новых материалов до транспорта, связи, жилья. Однако с этими технологиями связаны и риски, не учитывать которые было бы самонадеянно. Михаил Ковальчук отдельно заострил на них внимание. Первый риск связан с двойственным характером природоподобных технологий, что размывает границы между гражданскими и военными применениями и, как следствие, приводит к слабой эффективности существующих средств контроля, допустим — над распространением ядерных материалов. «Рассмотрим пример с атомным реактором. Сегодня можно точно сказать: нарабатывает он энергию или оружейный плутоний. Измеряя поток нейтрино на далеком расстоянии, можно оценить состояние топлива в реакторе и определить цель его применения — военную или гражданскую. Иначе ситуация обстоит с природоподобными технологиями. Например, конструируется искусственная клетка, казалось бы — для нового метода медицинской диагностики. Но эту же клетку можно сделать, допустим, и этногенетическим оружием», — объяснил ученый. Второй риск заключается в доступности и дешевизне таких технологий, в возможности создания средств поражения даже в кустарных условиях и отсутствии необходимости в сложных и чрезвычайно дорогостоящих системах доставки. Третий риск — это невозможность предугадать все последствия выхода искусственных живых систем в окружающую среду.

Однако мир вошел в качественно другую стадию развития. Да, она очень сложная, но и многообещающая. «Это новый вызов XXI века (создание природоподобных технологий. — Прим. ред.), ключевой вопрос, который возник на пересечении различных наук. За последние полвека, благодаря развитию фундаментальной науки, мы глубоко проникли в мир живой природы, поняли на атомарном уровне, как он устроен. И сегодня перед нами открываются уникальные перспективы соединения технологических возможностей микроэлектроники с нашими знаниями о живой природе. Начинается новый этап развития, когда от технического, модельного копирования "устройства человека" на основе относительно простых неорганических материалов мы готовы перейти к воспроизведению систем живой природы путем конвергенции НБИКС-технологий. Базовой наукой сегодня является физика, которой вы решили посвятить вашу жизнь, — подчеркнул Михаил Ковальчук, обращаясь к студентам-физикам. — Но, получая базовое физическое образование, вы должны расширять кругозор — биологический, химический и даже гуманитарный. Тогда мы плавно наладим взаимодействие, конвергенцию наук. В Университете мы уже двигаемся в эту сторону».