Спасут ли природоподобные технологии от ресурсной катастрофы?

Современная цивилизация, проникнутая духом необузданного потребления, приходит в явное противоречие с ограниченностью ресурсов. Оно стало миной замедленного действия на пути к устойчивому развитию. Вот почему многие учёные и институты обратились к идее природоподобных технологий, которые предлагают развитие на новых принципах.

 

В Средние века передовые умы человечества были заняты безуспешными попытками создать так называемый perpetuum mobile, то есть вечный двигатель. Стремительный технический прогресс приносит не только блага, он может также наносить ущерб природе и окружающей среде. В наше время мир охвачен новой заботой: как не загубить планету беспощадной эксплуатацией ресурсов и каким образом перевести экономику на "зелёные" источники энергии?

Россия с её запасами нефти и газа может особо не волноваться о будущем своей энергетики, что не исключает активной работы над альтернативными источниками с учётом мировых "зелёных" трендов и курса на декарбонизацию. Как отмечает президент НИЦ "Курчатовский институт" Михаил Ковальчук, после изобретения паровой машины началась эра активного потребления ресурсов. Глобализация привела к сверхпотреблению и истреблению природных ресурсов, которые не вечны. Создание принципиально новых систем, воспроизводящих принципы живой природы, обеспечит условия для более экономичного и безопасного потребления.

Учёный приводит в пример работу человеческого мозга, являющегося "высочайшим достижением природы". Казалось бы, этим маленьким органом создано всё в подлунном мире, хотя тратит он всего лишь 10 ватт, а в пиковые минуты (и не у всех) — до 30 ватт. Такое экономичное ресурсопотребление связано с тем, что человеческий организм — это единая система, в которой "все процессы взаимосвязаны и очень хорошо согласованы между собой". Между тем компьютеры, а тем более суперкомпьютеры, потребляют десятки мегаватт энергии, переводя их фактически в тепло. Если что-то не поменять в подходах, то дальнейшее развитие компьютерных технологий будет ограничено банальной нехваткой электричества.

Объединяя области знаний в единое целое

 

Директор-координатор по направлению "Природоподобные технологии" Курчатовского института Вячеслав Дёмин считает, что индустриальная генерация энергии за 200 лет своего существования пришла на грань ресурсной катастрофы из-за опережающего потребления. Созданная человеком техносфера входит в противоречие с биосферой и нужны революционные изменения в технологиях использования, потребления энергии. По словам Дёмина, идея природоподобных технологий заключается в том, чтобы наши производства встраивались в естественный ресурсооборот, становились экологичными, энергоэффективными, интеллектуальными и целесообразными.

Со времён Ньютона природу разделили на отдельные области знаний. В Курчатовском институте считают необходимым воссоединить их в единое целое на основе НБИКС-парадигмы, то есть нано-, био-, информационных, когнитивных и социогуманитарных технологий. В качестве конкретных примеров природоподобных технологий и НБИКС-конвергенции Вячеслав Дёмин называет искусственный интеллект и аппаратные средства его поддержки, биотехнологии, производство синтетических организмов, геномные исследования. В когнитивной области появилась возможность влиять на психофизиологическое состояние человека, стимулировать те или иные области мозга.

На современном этапе развития искусственного интеллекта учёные ставят задачи моделировать вычисления на нейросетевом уровне, стремясь копировать принципы работы человеческого мозга. Произошёл переход от программирования алгоритмов ИИ к их обучению. Оно состоит в настройке огромного количества синапсов, представляющих собой связи между искусственными нейронами. В Курчатовском институте ведут исследовательские работы, которые позволят резко повысить эффективность обучения нейросетей.

Выступая на марафоне "Новое знание" в прошлом году, глава института Михаил Ковальчук остановился на роли природоподобных технологий в противодействии безудержному истреблению ресурсов. Например, аддитивные технологии сегодня позволяют создать многие виды техники практически безотходно, "выращивая" их, как это происходит в природе. Когда-то наша страна была первой в использовании мирного атома. Это дало толчок развитию многих других направлений науки. Со временем у нас создали уникальные мега установки — синхротронные и нейтронные реакторы, которые составили основу высокотехнологичной ядерной медицины.

Большим достижением стал запуск в прошлом году термоядерного реактора Токамак Т-15МД. По словам Ковальчука, эта установка даёт возможность "зажечь искусственное солнце в лабораторных условиях". Речь идёт ни много ни мало о заявке на "Атомный проект 2.0", который нацелен на создание абсолютно безопасной природоподобной атомной энергетики с полностью замкнутым топливным циклом, встроенным в естественный ресурсооборот. В институте также разрабатывают принципиально новые атомные станции малой мощности с использованием специальных материалов — термоэлектриков. Такие "атомные батарейки", дающие до 10 МВт тепла и до 1 МВт электричества, можно использовать в Арктике, в труднодоступных районах и в космосе.

Перед угрозой ресурсного коллапса

Волгодонская АЭС

Впрочем, не все учёные убеждены в том, что копирование природы может дать наилучшие результаты в развитии науки и технологий. Как отмечает заведующий отделением ФИЦ "Информатика и управление" РАН, директор по науке компании Smart Engines Владимир Арлазаров, за многие годы вычислительная техника проделала колоссальный путь по снижению энергопотребления, и это не имело никакого отношения к воспроизводству механизмов человеческого мозга.

При своей колоссальной мощности мозг человека действительно крайне экономен, соглашается завлабораторией нейрофизиологии и нейрокомпьютерных интерфейсов биологического факультета МГУ Александр Каплан. Вместе с тем мозгу свойственны существенные ограничения в том, что касается памяти, вычислительных способностей и долговечности. Если кто-то ставит задачу самостоятельного развития нейросетей, то это будет противоречить природе, так как они "не живут в нашем понимании этого слова и не знают, что такое жизнь".

Можно спорить о том, как развивать и применять природоподобные технологии, но трудно не согласиться с тем, что стратегические приоритеты страны требуют создания принципиально новых, прорывных технологий. По мнению Михаила Ковальчука, сегодня мировое лидерство обеспечивается не столько военным, сколько технологическим превосходством. Никто не отменял и проблему постепенного истощения природных ресурсов. Техносфера в современном понимании создавалась для обслуживания "золотого миллиарда". Её распространение на большую часть населения Земли грозит ресурсным коллапсом.

Выступая на Генассамблее ООН в 2015 году, президент Владимир Путин обратил внимание аудитории на необходимость снижать воздействие человека на климат через природоподобные технологии, так как они "не наносят урона окружающему миру, а существуют с ним в гармонии и позволят восстановить нарушенный человеком баланс между биосферой и техносферой". Человечество на протяжении тысячелетий создавало для себя параллельную среду обитания, нарушая естественный ход многих природных процессов. Выход видится в том, чтобы создать принципиально новую технологическую базу и фактически включить современные технологии в цепочку ресурсооборота, который существует в природе миллионы лет.