Нанотехнологии: Обзорные статьи. Интервью


14.04.2009

Матрица науки

За сотни лет развития человечество построило узкоспециализированную систему науки и образования. С одной стороны, эта система уникальна, так как позволила создать современную цивилизацию. С другой — тупиковая. То государство, которое примет вызов по междисциплинарной организации науки, окажется в лидерах ХХI века. Будущее — за конвергентными технологиями, считает директор Курчатовского института Михаил Ковальчук.

С развитием конвергентных технологий многие учёные связывают шестую волну технологического развития, начало которой ожидается с 2010 года. Прогнозы учёных были положены в основу известного отчёта о конвергентных технологиях NBIC (N — нано, B — био, I — инфо и C — когно), подготовленного несколько лет назад Национальным научным фондом США и американским министерством экономики. Но ещё до появления американского отчёта, — в 1998 году Михаил Ковальчук предложил собственную идеологию объединения тех же четырёх областей знания. Сейчас в возглавляемом им Курчатовском институте организуется Центр конвергентных технологий, где эта идея находит практическое воплощение: когнитивные исследования будут развиваться в тесном взаимодействии с работами в области клеточной и молекулярной биологии, биотехнологии, физики, химии, нано- и информационных технологий.

Как догнать уходящий поезд
Российская наука и образование на 15-20 лет выпали из мирового процесса развития. Пока поезд двигался, мы стояли. И в этом смысле любые попытки догнать уходящий поезд, прицепиться к последнему вагону, абсолютно бессмысленны, заявил Михаил Ковальчук в МИФИ на международной конференции «Инновационные подходы и информационные технологии для внедрения нового поколения госстандартов высшего профессионального образования».

«Нужно делать ставку на развитие конвергентных технологий, — считает директор Курчатовского института. — Это позволит России рвануть так же, как мы в своё время рванули в атомной энергетике или космосе».

Проблема в том, что развитие таких технологий требует междисциплинарного подхода, а наука (как российская, так и мировая) долгие годы развивалась по узкоспециализированному пути. Чтобы решить такую задачу, как допустим, конструирование искусственного глаза (пример, по признанию г-на Ковальчука, популистский и научно не совсем корректный, но очень конкретный и понятный), нужно собрать полтора десятка людей разных специальностей, посадить их в одну комнату, дать им деньги и поставить общую цель. И только в этом случае удастся добиться желаемого. «Существующая система против междисциплинарного подхода, — убеждён Михаил Ковальчук. — Например, РАН — вроде бы многодисциплинарная организация. Но каждое отделение — физики, химии, биологии и т.д. отгорожено высоченной стеной одно от другого. У каждого свои деньги, свои институты, свои конференции, журналы… Вся система настроена на то, чтобы научные направления не смешивались».

Так сложилось исторически. Более 300 лет назад, во времена Ньютона, была только одна наука — естествознание и только один тип учёного — естествоиспытатель. По мере совершенствования инструментария науки и представлений о мире люди начали в единой природе вычленять разные сектора, в которых было легче разобраться, — физика, химия, биология и т.д. В результате за сотни лет развития человечество построило узкоспециализированную систему науки и образования. С одной стороны, эта система уникальна, потому что с её помощью создана современная цивилизация. С другой — оказалась тупиковой. Поэтому неслучайно возникла идея запуска коллайдера, который должен промоделировать большой взрыв, произошедший 14 миллиардов лет назад, когда возникла Вселенная. Из общего количества энергии и материи, которые появились во времена взрыва, человечество понимает и использует только пять процентов. Это означает, что мы живём в неком иллюзорном мире, который составляет всего пять процентов от мира реального, отмечает Михаил Ковальчук.

То государство, которое примет вызов по междисциплинарной организации науки и пойдёт по пути создания новой системы, окажется в лидерах ХХI века.

Инфо и нано — основа объединения
Узкоотраслевой принцип организации науки и образования предопределил отраслевой характер экономики. Если проследить этапы развития промышленности, то сначала появились отраслевые технологии (металлургия, химическая промышленность, стройматериалы, добыча полезных ископаемых и другие), затем стали развиваться интегрированные (микроэлектроника, крупное машиностроение, энергетика и т.д.).

Несколько десятилетий назад впервые появились принципиально отличные по значению технологии — информационные, которые влияют на развитие всех остальных технологий и отраслей знаний. Ещё одним объединяющим элементом стали нанотехнологии. Информационные и нанотехнологии возвращают нас к единству картины мира, к естествознанию. Нанотехнологии — надотраслевой приоритет, единый фундамент для развития всех отраслей новой наукоёмкой экономики постиндустриального общества.

Среди основных черт современного этапа развития научной сферы Михаил Ковальчук выделил: 1) переход к наноразмеру, изменение парадигмы развития — от анализа к синтезу, 2) сближение и взаимопроникновение неорганики и органического мира живой природы, 3) междисциплинарный подход вместо узких специализаций.

Супертехнологии + живая природа
Путь, который связан с запуском будущего, подразумевает соединение возможностей современных технологий, в первую очередь, микроэлектроники, с «конструкциями», созданными живой природой. Его цель: создание антропоморфных технических систем.

Основная цель развития науки и техники индустриального общества — изучение «устройства» и возможностей человека и их копирование в виде модельных технических систем — аудио, видео и т.д. «Мы изучали возможности человека, а потом копировали их в виде моделей технических систем, — говорит Михаил Ковальчук. — В этом плане прекрасный пример — микроэлектроника. 60 лет назад началась компьютерная эра, полупроводниковая электроника. Но что было и остаётся самым совершенным компьютером? Человеческий мозг. В элементарной ячейке кристалла любого белка содержатся десятки, а чаще сотни тысяч атомов, а в кристалле кремния, из которого делается интегральная схема — всего восемь атомов. 60 лет назад биологическая часть была не просто непонятна, а недосягаема для понимания. А с кремнием — более-менее ясно. И человечество, потратив триллионы долларов на развитие микроэлектроники, играло с восьмью атомами в элементарной ячейке. За это время, благодаря фундаментальным исследования, хочу это подчеркнуть, строительством синхрофазотронных центров, ядерно-магнитного резонанса, суперкомпьютеров и т.д., мы весьма глубоко разобрались в устройстве белков. Человечество сейчас имеет серьёзные знания в области живой органической природы, а также суперразвитые технологии. Соединение этих возможностей и есть следующий шаг в развитии науки и техники».

Основная цель сегодняшнего, постиндустриального этапа развития общества — воспроизведение систем живой природы. Первый этап: соединение технологических возможностей современной микроэлектроники с достижениями в области познания живой природы (нано-биотехнологии). Речь идёт о создании гибридных, антропоморфных технических систем бионического типа. Второй этап — интеграция созданных на первом этапе нано-биосенсорных платформ. То есть создание технологий атомно-молекулярного конструирования и самоорганизации на основе атомов и биоорганических молекул. И как результат — биоробототехнические системы.

Центр НБИК-технологий
В Курчатовском институте сейчас формируется Центр нано-био-наук и конвергентных технологий (в рамках ФЦП «Наноиндустрия и наноматериалы»). В него входят: Курчатовский центр синхротронного излучения и нанотехнологий, Центр нано-био-наук и технологий, Исследовательский нейтронный реактор ИР-8 и Центр обработки данных.

За год полностью провели модернизацию синхротронного центра и вместо шести тысяч метров теперь там почти 20 тысяч — вместо десяти станций теперь там могут располагаться 40. Общая площадь здания научно-технологического центра нанотехнологий превышает 15 тысяч квадратных метров, чистые комнаты — почти шесть тысяч квадратных метров. Формируется суперкомпьютерный центр — сейчас 30 терафлоп, к концу года будет 120, в 2010 году — 300.

В Курчатовском институте есть генно-инженерная линейка — можно расшифровывать геном. Такая же система «под ключ» существует только в двух ведущих университетах США — Caltech и MIT. Есть подразделение клеточных технологий, которое будет заниматься, в том числе, стволовыми клетками. Начали формировать медицинское подразделение. Два года назад создали институт когнитивных исследований. Сейчас формируется центр нейронаук. Создаётся огромный гуманитарный отдел, в котором будут работать лингвисты, философы, психологи, социологи и другие специалисты.

«Особую актуальность приобретает вопрос междисциплинарной подготовки кадров, — считает Михаил Ковальчук. — Чтобы работали такие НБИК-центры, нужно по-иному готовить специалистов. Для развития междисциплинарных исследований, конвергентных наук нужны люди, более широко образованные, которые могут разбираться в разных науках».
Для решения этой задачи уже предпринимаются конкретные шаги. Например, на базе МФТИ создаётся факультет по подготовке специалистов НБИК. Кроме того, в МГУ внедряется практика отбора студентов после четвёртого курса и в течение двух лет их учат по междисциплинарным принципам. «Я не призываю ликвидировать узкоспециализированную систему подготовки кадров, — подчеркнул Михаил Ковальчук. — Но параллельно с ней в каждом направлении нужно организовывать формирование наддисциплинарных специалистов. Это крайне важная задача для формирования нового технологического уклада».


Марина Муравьёва

Источник: Наука и технологии РФ


Обратите внимание

Ролик "НаноТех - это перспективно!" для молодежи, школьников и широкой аудитории

Трьетья Всероссийская интернет-олимпиада по нанотехнологиям

РОСНАНО и ведущие научные учреждения страны подписали соглашения о сотрудничестве

Новости нанотехнологий

28.03.2016
В Пензе пройдет двухдневный «Нанофест», посвященный популяризации науки и нанотехнологий

26.10.2015
Названы победители шестого открытого конкурса по отбору проектов создания нанотехнологических центров

14.08.2015
Шестой открытый конкурс проектов создания Нанотехнологических центров

29.06.2015
Геномный центр наноцентров «Техноспарк» и «Дубна» объединит усилия с компанией из Индии для диагностики наследственных болезней

08.04.2015
РОСНАНО открывает первую межрегиональную сеть Центров ядерной медицины

02.04.2015
Сибирские ученые создали крошечные светильники из углеродных наноструктур

21.01.2015
В I квартале на базе наноцентра в "Жигулевской долине" планируется запуск шести стартапов

14.01.2015
Стартап с участием наноцентра «Дубна» добился успеха на выставке в Финляндии

22.12.2014
Ученые наноцентра "Сигма" нашли способ увеличить прочность алюминия на треть

07.12.2014
В ульяновском наноцентре запущена лаборатория для разработки «умных покрытий»

...

Новости о грантах


Конференции