На пороге квантехнологии
Пять лет назад в Германии по инициативе Федерального министерства была издана брошюра под названием «Технологии ХХI столетия». Специалистами, привлечёнными министерством к работе в данном проекте, были определены основные направления будущей деятельности человека в области технологии:
1. Нанотехнология – архитектура на молекулярно-атомном уровне, позволяющая создавать функциональные соединения и элементы необычайно малых размеров.
2. Сенсорная техника – конструирование микроскопических датчиков по образцам живой природы.
3. Адаптроника – связующее звено между современными материалами и системами, проявляющими структурный интеллект.
4. Фотоника. Данное направление означает замену электронов на фотоны для накопления, преобразования и передачи информации, что должно ускорить функционирование современной микроэлектроники.
5. Биомиметические материалы. Под этим названием авторы подразумевают подражание материалам из живых тканей, примером которых может быть создаваемая насекомыми паутина, по прочности и эластичности превышающая все, что до сих пор было создано с помощью современных технологий.
6. Фуллерены. Наряду с алмазом и графитом они являются третьей формой химического элемента углерода. В брошюре говорится о возможности их промышленного применения в будущем.
7. Нейроинформатика и искусственный интеллект, который преобразование данных расширит до преобразования знаний.
Прошу обратить внимание, что ни о революции в области всемирной связи (World Wide Web), ни о делающей первые шаги, но уже вызывающей технико-этический интерес биотехнологии в брошюре нет ни слова! Вышесказанное показывает, каким весьма неблагодарным делом является прогнозирование развития будущих технологий, а ещё более сложным является то, что американцы называют technology assessment, или предвидение последствий развития цивилизации и общественно-культурной ценности новых технических достижений.
Характерной особенностью этой книги являлось стремление взглянуть на будущее с высоты птичьего полёта. Возможно, что дистанция в пространстве и времени, которую я сам использовал, была ещё большей. Иной подход с целью детального представления будущих дел человечества вместе с угрозами, начало которым они положат, не имел большого смысла: на попытках мелочной конкретизации будущего спотыкались бесчисленные прогнозы, которыми была богата вторая половина ХХ века. Детальное предвидение просто невозможно. Говорю это не для того, чтобы себя защитить. Но ведь сегодня уже известны все поражения футурологии, пытавшейся выйти за пределы обобщений.
Лозунг «догнать и перегнать природу», который я опубликовал в «Сумме технологии», просто выражал мою уверенность в том, что нашу цивилизацию ждёт великий поворот в сторону биотехнологии. Одновременно я хорошо понимал, что речь идёт о гораздо более сложной проблеме, нежели, скажем, выдвинутое в конце ХIХ века предположение, что можно будет летать на машинах тяжелее воздуха. Процесс копирования мастера-природы, то есть то, чем занимается биология, будет долгим и насыщенным противоречиями, которые одним махом не преодолеть.
Захватывающим примером технологических возможностей, которые скрывает от нас природа, являются невзрачные пауки (arachnoidea), которые, благодаря группам специфических генов, создают паутину из нитей намного более эластичных и более прочных на разрыв, чем волокна шелкопряда, нити стали и все синтетические полимеры, включая нейлон. Железы пауков вырабатывают эти нити, более прочные, чем все их технические аналоги, благодаря генам, отвечающим за синтез так называемого спидроина. Отдельная нить складывается из большого количества переплетённых молекул спидроина. Любой канат, спущенный с орбитального корабля на Землю, порвался бы под собственной тяжестью. В то же время, научившись у пауков, мы могли бы производить канаты настолько лёгкие и прочные, что смогли бы поднимать с их помощью на орбиту грузы, как на лифтах.
Когда я писал о копировании специфики жизненных процессов и при этом считал возможным сделать следующий шаг в сторону ненуклеиновых и небелковых моделей, то тем самым намечал программу, начало осуществления которой при своей жизни считал вряд ли возможным. Уже в самой реальной действительности появились первенцы биотехнологических начинаний, и проблемы заимствования решений и проектов, осуществлённых эволюцией за три миллиарда лет, находятся в центре всеобщего внимания.
Я не собираюсь ни хвастаться точностью моих прогнозов, ни сожалеть об ошибочных. Прежде всего, стоило бы призвать к разуму тех, кто из одиночных экспериментов по клонированию раздул сенсацию, в мгновение ока заполнив пространство техногенной и ксеногенной фауной и флорой. Англичанам после «всего лишь» ста семидесяти попыток удалось вырастить клонированную овцу Долли, а значит, как бы зажечь небольшой огонь, раздутый в гигантский пожар журналистами и жаждущими известности учёными. На обложке «Der Spiegel» появились батальоны Эйнштейнов, марширующих ровными рядами; метастазы этой глупости охватили весь мир. Но быстро выяснилось, что между строительством оригинальных конструкций из кубиков Lego и клонированием животных (во главе с млекопитающими) зияет предательская пропасть. При самом удачном клонировании новорождённый организм несёт в себе признаки возраста животного, диплоидный геном которого был использован. Удачно клонированные телята, несмотря на нормальное развитие плода, после нескольких месяцев дохнут. Вывод, вытекающий из подобных экспериментов, подтверждает, что пока мы очень мало знаем о действительной природе эмбриогенетических процессов и, в особенности, о том, что управляет молекулами при их пересаживании в другой организм.
Очередной проблемой является допустимая граница автоэволюционного улучшения человека или хотя бы улучшения наследственности человека. Согласно достаточно распространённой точке зрения, изготовление полной карты человеческого генома раскроет двери композиторам всетворящей генетики. Эта фантазия насквозь фальшива, аналогична убеждению в области лингвистики, что если бы драмы Шекспира разделили на части и обозначили их отдельными символами, то тем самым мы приобрели бы способность составления произведений новой драматургии, выбирая из миллионов этих символов. Работы над «картографией» генома человека уже заканчиваются, однако распознавание миллиардов нуклеотидов, определяющих нашу наследственность, не приведёт сразу к пониманию того, как весь этот биохимический букварь определяет возникновение физических и психических черт у человеческих эмбрионов.
Дорога, которую мы должны пройти для распознавания диапазона действия и вида функций генов, будет очень длинной. Известно, что два генома, состоящие из тождественных нуклеотидов, не дают одинаковые эффекты развития, поскольку важную, а порой решающую роль играет расположение нуклеотида или их групп в хромосомной нити. Правду говоря, задачи, стоящие перед инженерами или композиторами будущих геномов, деятельность которых я в одной из своих статей назвал «плодотворящей работой», не только будут подвергаться этическим оценкам и запретам, но и будут решаться в значительной степени методом проб и ошибок. Естественный разброс, существующий в человеческом генофонде, оценить трудно, поэтому классическая дилемма «nature or nurture», то есть врождённые черты против приобретённых, всё ещё остаётся в силе. Как правило, к сожалению, в наиболее выраженной форме наследуются доминирующие гены с высокой вредностью, вплоть до смертельных, например ген, вызывающий муковисцидоз, приводящий к смерти в молодом возрасте. Мы знаем также, что отдельные аллели, так же как их группы, могут приводить к возникновению качеств и полезных, и одновременно вредных. Известно и то, что гениальность не наследуется иначе, как только через культурное влияние. В психобиологии есть множество примеров людей, известных в науке или искусстве, интеллект потомства которых был ниже среднего или оно вообще имело психические отклонения.
По вопросу искусственного интеллекта я предпочитаю категорически не высказываться, прежде всего потому, что даже величайшие умы в оценке этой проблемы радикально расходятся. Никто не знает точно, сколько нейронов насчитывает средний человеческий мозг. Когда-то меня учили, что их около десяти миллиардов, сегодня же допускается, что их в несколько раз больше. Если учесть, что клетка отдельного нейрона соединена так называемыми синапсами по меньшей мере с сотнями, а иногда с тысячами других нейронов, то возникает образ, по сравнению с которым компьютер Deep Blue, победивший Каспарова в шахматном поединке, представляется попросту полуторатонным чурбаном. Вполне возможно, что человеческий мозг создан по закону, сформулированному Джоном фон Нейманом: «Надёжная система из ненадёжных элементов».
Возможно, искусственный интеллект удастся создать с помощью нанотехнологии. Учёные, работающие в ведущих американских лабораториях, убеждены, что мы находимся в преддверии новой эры электроники. Буквально несколько месяцев назад удалось сконструировать отдельные элементы компьютерных систем, так называемые логические вентили, из одной молекулы. Следовательно, молекулярная электроника не является уже предсказанием в общем виде, ибо первые шаги на этом пути уже сделаны. Более того, удалось не только перейти на подобный двоичному альфа-цифровой уровень, применяя соответствующим образом сгруппированные атомы, но и создать проводники толщиной всего лишь в десяток атомов, что и увенчало успех новой технологии. Молекулярные переключатели или вентили должны соединяться такими же микроскопическими проводниками. Поэтому идёт работа над созданием систем типа RAM (Random-Access Memory), которые будут в сотни раз меньше современных, причём и стоимость их производства колоссально уменьшится. На основе кремниевой электроники создаются компоненты размером в одну тысячную толщины человеческого волоса: это около ста нанометров, или сто миллиардных частей метра. Несмотря на то, что и это немного, в молекулярной электронике становится возможным уменьшение размеров компонентов до одного нанометра. Уже через пять лет у нас появится совершенно новая технология создания компьютеров, которая ознаменует собой начало такой же грандиозной индустриальной революции, как та, что произошла в пятидесятые годы при переходе от катодных ламп к транзисторам.
Если удастся преодолеть все трудности (а новая цифровая техника должна уже будет преодолевать проблемы квантовой механики), мы окажемся на пороге истинной революции, которая перевернёт вверх ногами производство полупроводников во всём мире. До настоящего времени чипы производятся методом гравировки на кремниевых пластинах. Стоимость таких чипов обратно пропорциональна их размерам: чем меньше становятся чипы, тем дороже их производство. Деятельность огромных производственных коллективов, которые используют лазер для гравировки каналов связи на кремниевых пластинах, окажется устаревшей. Эксперты уже говорят о совершенно ином методе – химических реакциях, при помощи которых из определённого числа молекул будут получаться элементарные соединения, и это будет очень дёшево. У крупных производителей компьютеров может наступить настоящий коллапс, поскольку их дорогостоящее оснащение окажется чем-то вроде оборудования по производству свечей в сравнении с производством люминесцентных ламп.
В настоящее время администрация Клинтона рассматривает возможность принятия уже в 2000 году программы National Nanotechnology Initiative для организации и контроля исследований в развивающейся области, каковой становится молекулярная архитектоника. Может быть, то, что ещё не имеет названия, кроме предложенного мной, – квантехнология – вскоре переместится из лабораторий на промышленные предприятия. Кремниевая эра, вероятно, подходит к концу. Я думаю, что следующим шагом в микроминиатюризации будет приближение к той конструктивной технологии, которую несколько миллиардов лет использует живая природа, так как наследование биологически обусловленных черт опирается на молекулярную архитектуру нуклеотидов как фундамент всего живого в процессе эволюции.
Благостная тишина сопутствовала публикации моей «Суммы технологии», так же как и изданным в 1956 году «Диалогам». Сейчас, на пороге ХХI века, ситуация в сущности изменилась в худшую сторону, поскольку на проблемы, которые несколько десятков лет я рассматривал в одиночестве, торопливо набросились орды дилетантов и невежд, подогреваемых пламенем моды, так как слоганом наших дней стал приукрашенный лозунг автоэволюции человека. Сегодня мы имеем дело с информационным потопом, исходящим зачастую от авантюристов от науки. Осенний номер ежеквартальника (издаваемого, впрочем, редакцией серьёзного научного журнала «Scientific American»), который носит название «Your Bionic Future», сулит много обещаний, основываясь на якобы уже рождающихся чрезвычайных достижениях. Американский нейрохирург в статье «Head Transplants», то есть «Пересадка голов», расхваливает ужасную картину трансплантации человеческих голов. Материнские клетки должны начать создавать склады запасных частей для жизненно важных органов человеческого организма. Генетическая прививка будет увеличивать мышечную массу человека, делая излишними гимнастические упражнения. Черви, мухи, голуби научат нас, людей, как жить лучше и дольше. Биология в соединении с технологией спроектирует новые виды чувств, которые мы будем испытывать в недалёком будущем. Запрограммированные кибернетические чудовища станут привычными. Ускорение технологического прогресса приведёт к тому, что гибриды биотехнологии превзойдут и затмят интеллектуальное творчество людей. Супружеские пары будут проектировать себе потомство. Эротика и секс также подвергнутся воздействию химических технологий – скоро мы будем определять себе оптимального партнёра по запаху. Картофель будет не только вкусным, но и убережёт нас от холеры. Мясо будет производиться синтезаторами. У каждого будет свой генетический паспорт, а врач, просмотрев его, установит, какие лекарства нас исцелят, а какие убьют.
Иными словами, претенциозное преувеличение начинает заметно вредить популяризации точных наук. В многочисленных журналах, живущих тем, что им удаётся раздуть несмелые мечты учёного до размеров сенсации бестселлера, мы видим, прежде всего, коммерческую борьбу за пресловутый быт. Одним словом, нужно быть читателем внимательным, осторожным, а также подозрительным – скоро библиотечные полки начнут прогибаться от книжек, срывающих маску с фальсификаций, которые распространились в науке.
Даже небольшой прогресс на каждом поприще открывает нам огромное, до той поры неведомое, знание. Мы находимся в начале трудной, опасной и великолепной дороги. Между фазой начальных шагов и вершиной совершенно новой технологии простирается пространство трудностей, поражений и даже катастроф, подобных чернобыльской. Фактом является то, что человек как вид сможет не только овладеть собой, но сможет и формировать себя. А какие это даст плоды, покажет только наступающее столетие.
