Нанотехнологии как национальная идея

Генрих Эрлих
«Химия и жизнь» №3, 2008

(См. также: Нано по-американски, «Химия и жизнь» №3, 2008.)

Несколько лет назад о нанотехнологиях никто слыхом не слыхивал, ныне же складывается впечатление, что это слово по частоте упоминания соперничает в СМИ с «демократией», уступая только «катастрофам», «скандалам» и, естественно, «президенту». Общество в целом относится к нанотехнологиям... да никак не относится. Сформулировать отношение можно к чему-либо понятному, а что такое нанотехнологии, общество в целом не понимает. Поэтому преобладают эмоции: ирония, раздражение, безразличие или спорадический энтузиазм, как в отношении к любой «кампании». К достоинствам этой относится разве что ее позитивная направленность, в отличие от других «наукоемких» кампаний вроде озоновых дыр, глобального потепления и атипичной пневмонии. Сообщения СМИ лишь укрепляют уверенность в том, что это не более чем очередная кампания. Стоило президенту объявить поход за нанотехнологиями и пообещать огромное по российским меркам материальное обеспечение, как понеслись рапорты о внедрении уже готовых разработок на основе нанотехнологий. Первым было сообщение об укладке на трассе под Нижним Новгородом нового дорожного покрытия, включающего модифицированный на молекулярном уровне битум. Не прошло и недели, как провели успешное испытание сверхмощного, самого мощного в мире неядерного боеприпаса, созданного на основе нанотехнологий. К слову сказать, при широком толковании этого понятия указанные разработки действительно можно отнести к сфере нанотехнологий. Но российский обыватель, даже бесконечно далекий от проблем науки и техники, отлично знает, что в нашей стране путь от научной идеи до практической реализации занимает не годы, а десятилетия, и делает логичный вывод, что эти разработки начинались тогда, когда даже на Западе нанотехнологии относились к области научной фантастики. А тут еще запустили наноспутник весом 5 кг — от такого сообщения у любого голова пойдет кругом.

Непонимание общества в целом обусловлено недостатком информации. Но есть ли понимание во властной элите? Точный ответ на этот вопрос дать затруднительно опять же за недостатком информации, но складывается впечатление, что понимания нет и там. Как представляют чиновникам нанотехнологии? Игла силового микроскопа перетаскивает по поверхности атомы, собирая некую заданную конструкцию, например фамилию из пяти букв. Это завораживает. С другой стороны, никакой тайны. Это для того, чтобы вникнуть в механизм реакции водорода и кислорода с образованием воды, нужно специальное образование, а тут всё понятно, как кирпичная кладка или как выстраивание вертикали власти. Далее мысль чиновника претерпевает туннельный переход непосредственно к грядущим выгодам. Выгоды эти в соответствии с последними веяниями лежат исключительно в материальной области, в сфере экономики. Нанотехнологии рассматриваются в качестве локомотива новой «экономики знаний», которая выведет Россию на лидирующие позиции в мире. Ставка на нанотехнологии имеет под собой веские основания, нанотехнологический пирог, испеченный по рецептам западных экспертов, тянет на много триллионов у. е., и было бы хорошо отрезать от него кусок посолиднее. Впрочем, более уместно говорить не о пироге, а о шкуре медведя, не то что не убитого, но еще лежащего в утробе матери.

А что же наше научное сообщество? Каково его отношение к нанотехнологиям? Имеется, конечно, некоторое количество восторженных энтузиастов, но в целом отношение спокойное, взвешенное и даже осторожное. Никто, конечно, не отрицает, что нанотехнологии есть, что еще больше их может быть создано и часть из них будет доведена до практического использования и принесет ощутимую выгоду. Признавая это, ученые отнюдь не бросаются в новую область, а продолжают заниматься своими исследованиями, лишь вставляя где можно префикс «нано», потому что только под него можно сейчас получить финансирование. Здесь нет никакого обмана или лукавства. Дело в том, что нанонаука отнюдь не зародилась на рубеже XX и XXI  веков, а нанообъекты были предметом изучения науки на протяжении всей ее истории. И нанотехнологии, понимаемые не в узком смысле манипулирования атомами посредством силового микроскопа, а в более широком смысле оперирования нанообъектами, использовались еще в древние времена. Поэтому, когда ученые слышат о том, что нанотехнологии позволят получить катализаторы нового поколения, они лишь недоуменно пожимают плечами, ведь подавляющая часть катализаторов, используемых в промышленности, имеет наноструктуру. Что уж говорить о природных катализаторах — ферментах, имеющих наноразмеры. Да и мы с вами представляем собой ходячие ассоциаты нанообъектов.

Парадокс ситуации заключается в том, что нанотехнологическая революция, свидетелями которой мы являемся и о необходимости которой говорят с высоких трибун, базируется на нанонауке, в которой нет ничего революционного. Это, в терминах Т. Куна, «нормальная» (ordinary) наука, соответственно и отношение к ней — нормальное, спокойное. Многие ученые разделяют с обществом отношение к истерии по поводу нанотехнологии как к очередной кампании или, точнее, к очередной волне. Вся история науки состоит из таких волн. Открытие, резкая интенсификация исследований, эйфория от ожиданий грядущего чуда, разочарование от несоответствия результатов ожиданиям, спад, рутина. Сколько их было! Кибернетика, высокотемпературная сверхпроводимость, расшифровка генома, сейчас — водородная энергетика. Поэтому многие полагают, что наша власть — распорядитель фондов — через какое-то время поймет, что манипулирование атомами посредством силового микроскопа не приносит ожидаемых экономических дивидендов, а только требует всё возрастающих трат, и на этом основании, охладев к нанотехнологиям вообще, закроет краник. Но это ничего принципиально не изменит. Для всего остального будет придумано новое название, наука продолжит свое поступательное развитие, и атомами будут манипулировать с неменьшим усердием, потому что это рано или поздно принесет и ощутимые результаты, и экономические дивиденды.

Какое отношение это имеет к российской национальной идее? Никакого. Но откуда следует, что мы намеревались поговорить о нашей национальной идее? Всё написанное выше есть не более чем предисловие и иллюстрация того, как чужие идеи преломляются и реализуются в нашей российской действительности. Так что речь пойдет о Западе, точнее о США. Именно там нанотехнологии небезуспешно пытаются возвести в ранг национальной идеи. Бред, скажете вы. Не будем вступать в бессмысленный спор, ярлык же никогда не поздно навесить. Так что давайте просто рассмотрим положение с нанотехнологиями в США.

Начнем опять издалека. После распада Советского Союза вместе с экономической катастрофой произошел идеологический коллапс. Наше общество в целом потеряло жизненные ориентиры и с некоторой завистью взирало на Запад, у которого эти ориентиры, как нам казалось, имелись в дополнение к экономическому благосостоянию. И за своими заботами мы как-то не замечали, что в тех же США в 90-е годы тоже наблюдался идеологический раздрай. Вся жизнь человечества на протяжении большей части XX века структурировалась вокруг противостояния двух социальных систем. Политика, экономика, идеология рассматривались сквозь эту призму. Наука и технологии тоже не оказались в стороне. Беспрецедентный рывок космических исследований был обусловлен в значительной мере соперничеством СССР и США. Неудивительно, что после окончания холодной войны интерес к космосу резко упал — все летающие по сей день американские шаттлы сделаны еще в те далекие времена. Передовая советская наука была почти полностью привязана к ВПК, разрушение которого предопределило многие кризисные явления в современной российской науке.

Образ врага консолидировал общество внутри страны, консолидировал страны, принадлежащие к одному лагерю, и способствовал выработке общего для каждого лагеря пакета ценностей, который предлагали неприсоединившимся странам. После распада СССР и краха социалистической системы наступил идеологический хаос. Начались поиски стержня, вокруг которого можно было заново структурировать жизнь общества. Не следует понимать это просто как поиск новой цели развития западного мира после достижения очередной цели — победы над давним соперником. К целеполаганию это не имеет никакого отношения. Искомый стержень — не стрелка компаса, указующая путь, а всего лишь арматура, на которой держится вся конструкция. Еще его можно назвать национальной идеей. Зачем Америке национальная идея, если у нее есть американская мечта и американские ценности с главной среди них — демократией? Оказалось, что этих ценностей уже недостаточно для консолидации даже американского общества, весьма сильно изменившегося за последние два десятилетия. Еще менее привлекательными они выглядят для незападных стран, которым их приходится навязывать силой, иногда военной. Неудивительно, что в США всё меньше говорят о западных ценностях, — в моде сейчас мультикультурность, и тем самым США как бы дистанцируются от западного мира, безоговорочным лидером которого они были на протяжении десятилетий.

Впрочем, эти шараханья свойственны не только США, но и всему западному миру. Перепробовано многое: защита окружающей среды, права человека, устойчивое развитие, глобализация. По разным причинам ничего не подошло.

И вот в 2000 году президент США при поддержке Конгресса запустил Национальную нанотехнологическую инициативу (ННИ — NNI). Проект, несомненно, выдающийся по проработанности, значимости целей, широте, глубине и перспективам, а также по объему финансирования. В наших СМИ и в специальной литературе при обсуждении ННИ акцентируют внимание именно на технологиях, а еще точнее, на объеме средств, выделяемых на научные исследования, разработку и внедрение технологий. Это действительно самая затратная часть проекта, но ею далеко не исчерпывается содержание ННИ, более того, это не самая важная часть.

Сначала о целях. Нанотехнологии в сочетании с традиционными технологиями уже в обозримом будущем позволят (цитируем по книге «Nanotechnology: Social Implications», Springer, 2007, с. 23):

• избавиться от техногенных загрязнений окружающей среды благодаря внедрению «чистых» технологий;
• начать ликвидацию негативных экологических последствий предшествующей деятельности человечества;
• ликвидировать голод;
• дать возможность слепым видеть, а глухим слышать;
• искоренить болезни и обеспечить защиту от болезнетворных бактерий и вирусов;
• увеличить продолжительность и качество жизни благодаря ремонту, а в конечном счете и замене слабеющих органов.

Этот список можно продолжить. Будет повышена как личная, так и общественная безопасность благодаря повсеместному внедрению в городах сети химических, биологических, радиологических или ядерных (CBRN) сенсоров, в том числе индивидуальных, позволяющих осуществлять мониторинг окружающей среды в режиме реального времени. Дешевые автономные системы функционирования жилища, «умные» текстильные материалы, способные реагировать на внешнее воздействие, и материалы, устойчивые к загрязнению, сделают нашу жизнь комфортнее. Интеллектуальные способности человека будут расти как на дрожжах за счет имплантации электронных чипов в мозг, а также разработки лекарств, усиливающих память или удаляющих ненужные воспоминания. Да и сама природа человека будет улучшена с помощью генетического скрининга, генной терапии, «генетических» лекарств и, как итог, генетического выбора потомства. (Подчеркнем, что все работы, связанные с генами, могут быть отнесены к сфере нанотехнологии, о чем часто забывают даже специалисты, делающие основной упор на разработку неорганических материалов.) Не забыты, естественно, и военные приложения. Предполагается, что развитие военной робототехники, создание «суперсолдата» с увеличенными физическими возможностями и других приложений изменят природу войны и в конечном счете сделают ее бессмысленной и невозможной.

Всё перечисленное отнюдь не относится к области научной фантастики, работы во всех этих направлениях уже ведутся, и, по оценкам информированной «RAND Corporation», все эти технологии могут быть внедрены уже к 2020 году, правда с разной вероятностью. Можно сказать, что ННИ направлена на претворение идей научной фантастики в жизнь.

Мы пока ничего не сказали об экономике. В этом одна из особенностей ННИ. Как у нас представляют внедрение нанотехнологии? Насадим нанотехнологии, и Россия немедленно превратится в цветущий сад, все сразу будут жить богаче и лучше. США оценивают перспективы экономического роста гораздо сдержаннее, реализация ННИ позволит увеличивать производительность национальной экономики «как минимум на 1% в год» («Nanotechnology: Social Implications», с. 33). Суть дела не в валовых показателях (на которых мы несколько зациклены), а в структурной перестройке экономики. Собственно, процесс идет давно, его верно подметил еще Э. Тоффлер в «Третьей волне». Это — «демассификация» производства. На смену индустриальным гигантам приходят небольшие наукоемкие производства. Переход к нанотехнологиям, при которых непропорционально, но всё же заметно снижаются потребности в производственных площадях, рабочей силе, потребляемых ресурсах и энергии, очистных сооружениях и т. п., завершает этот процесс. В принципе ничто не препятствует частному лицу разместить исследовательскую лабораторию и производство у себя дома. С учетом дальнейшего развития информационных и коммуникационных технологий всё это порождает совершенно иной образ жизни.

Американцы принялись за дело с присущей им основательностью. Во-первых, государство вложило большие деньги в развитие инфраструктуры научных исследований. Были созданы нанотехнологические центры в 60 университетах страны и пять сетей. (Подробнее об одном из таких институтов, а также о ННИ в целом читайте в статье Нано по-американски.) За первые три года реализации программы было выдано 2500 грантов приблизительно 300 академическим организациям и приблизительно 200 предприятиям малого бизнеса и некоммерческим организациям во всех 50 штатах.

К исследованиям было привлечено около 40 000 специалистов, имеющих опыт работы по крайней мере в одном аспекте нанотехнологии. Открылись курсы переподготовки специалистов, работающих в других отраслях промышленности. Параллельно началась расширенная подготовка молодых специалистов в университетах по новым программам, ориентированным на нанотехнологии. Более того, началась реорганизация всей системы образования в стране, включая школьное. Цель этой реорганизации — повысить уровень образования молодого поколения Америки, который уже не соответствует новым задачам. Многое делается для изменения менталитета американских школьников, интерес которых к науке и технологиям устойчиво падал на протяжении многих лет. Вся система образования должна строиться вокруг нанотехнологий. Так как они объединяют в себе физику, химию и биологию, то эти дисциплины необходимо преподавать не по отдельности, а в гармоничном комплексе. Существенно, что вокруг этого же ядра в США намерены строить и преподавание социальных наук. В широком плане реализация ННИ предполагает изменение всего строя мышления, переход от редукционистского подхода, характерного для западного человека, к холистическому.

Всё это выглядит очень заманчиво. Неудивительно, что программа нанотехнологий (пусть и воспринятая, как нам кажется, в усеченном виде) вызвала безоговорочное одобрение российской власти и научного сообщества, которое при всех сделанных выше оговорках не могло не приветствовать долгожданных значимых инвестиций в отечественную науку. Между тем отношение к ННИ как в самих США, так и в мире нельзя охарактеризовать как «безоговорочное одобрение». Недаром заметная часть средств, выделенных государством в рамках ННИ, тратится на разъяснение сущности программы, на исследования по социальным и этическим последствиям ее реализации, на выработку новых законодательных актов. А в выступлениях американских чиновников звучат такие пассажи («Nanotechnology: Social Implications», с. 22–23): «Первое: нанотехнологии грядут и ничто их не остановит. Второе: даже если бы их можно было остановить, это было бы неэтичным. Третье: США лидируют в мире не только по исследованиям в области нанотехнологий, но и по связанным с ними общественным и этическим проблемам». Риторика, более подходящая для стратегической оборонной инициативы, чем для научно-технологического проекта.

Какие же возражения вызывает ННИ?

Во-первых, не всё понятно с безопасностью нанотехнологий. Мир будет насыщен искусственно сделанными нанообъектами, включенными в состав строительных материалов, бытовой техники, одежды и т. п. Без всяких техногенных выбросов нанообъекты вследствие их малости будут носиться в воздухе, попадать в питьевую воду, внутрь нашего организма, внутрь клеток. Какие изменения они там могут произвести? Ассортимент нанообъектов может быстро превзойти количество вредных химических и биологических соединений и организмов, подлежащих мониторингу. Для всех них придется разрабатывать методы контроля, выпускать соответствующие сенсоры. Насколько этот контроль будет эффективным? И где гарантии, что все выпускаемые нанообъекты будут проходить тестирование на физиологическую активность? Ведь эта область развивается очень динамично, так что объекты будут выбрасываться на рынок без надлежащего тестирования.

Во-вторых, неочевидность социальных последствий. Возьмем те же структурные изменения в промышленности. Далеко не всем они приходятся по вкусу, особенно специалистам, занятым в традиционных отраслях. Когда мы говорим о развитии нанотехнологий в России, то одним из самых весомых аргументов в пользу этого называется создание новых рабочих мест. Для американской промышленности этот же процесс означает сокращение рабочих мест. То же относится и к изменению образа жизни в связи с «демассификацией» производства. Многих вполне удовлетворяет их нынешняя жизнь, и они не стремятся к переменам. «Третья волна» смыла американскую (и европейскую) семью, какие еще традиционные ценности похоронит революция нанотехнологическая?

Это лишь некоторые из «внутренних» возражений. Есть и «внешние». Здравомыслящие люди не прельщаются несомненно благородными и высокими целями, заявленными ННИ. Снижение остроты продовольственной проблемы в мире будет достигаться за счет генетически модифицированных (ГМ) продуктов. Не вдаваясь в дискуссию о безопасности этих продуктов, заметим, что страны Западной Европы недвусмысленно выражают свою позицию по этому поводу: ГМ-продукты — для слаборазвитых и развивающихся стран. То же относится и к заботам об окружающей среде. Внедрение нанотехнологий не подразумевает пропорционального уменьшения потребностей американского обывателя. Он по-прежнему любит большие машины с пятилитровыми двигателями, дороги с идеальным покрытием и просторные индивидуальные дома. Он ни на градус не изменит настройку своего кондиционера, хотя, по оценкам экспертов, энергия, потребляемая именно работающими кондиционерами, вносит значимый вклад в избыточный выброс углекислого газа в атмосферу. Всё это требует огромных количеств энергии, топлива, строительных материалов, продукции металлургии и химической промышленности. Производиться всё это будет в странах третьего мира, на которые высокие стандарты экологической безопасности не распространяются. Эксперты «RAND Corporation» называют это синдромом «not-in-my-backyard» с удивительно точной калькой на русский: только не в моем садике.

Однако внедрение ГМ-продуктов и перенос крупной промышленности при возможных негативных последствиях будут всё же в значительной мере способствовать росту уровня жизни в слаборазвитых странах. Но вот грядущие достижения медицины вряд ли будут им доступны из-за высокой стоимости. При анализе отчетов ООН, ВОЗ и ЮНЕСКО, посвященных вопросам здравоохранения, социального развития и демографии развивающихся стран, складывается впечатление, что главная медицинская проблема там — более широкое распространение презервативов и контроль над рождаемостью. Направленность разрабатываемых военных технологий также очевидна — ведение войны «малой кровью на чужой территории», что вызывает естественную тревогу у обитателей этих территорий.

Вектор технологического развития, задаваемый ННИ, не вызывает сомнения: всё подчинено удовлетворению потребностей и запросов населения высокоразвитых стран, «золотого миллиарда», прогрессивно стареющего и более всего озабоченного собственной безопасностью и комфортом. Или с учетом определения «национальная» — населения США. Можно еще немного сузить, в соответствии с имущественным цензом.

Это — возражения объективные, но есть и субъективные или этические, обусловленные опасениями того, к чему при определенных условиях может привести реализация ННИ. Миниатюризация средств контроля и слежения (сенсоров, видеокамер), их всемерное распространение и объединение в сети для мониторинга on-line легко трансформируются во всевидящее око Большого Брата по Дж. Оруэллу. Это дополняется всеобъемлющим радиочастотным контролем за перемещением коммерческих товаров и людей (RFID — radio frequency identification, см. «Химия и жизнь», 2007, № 4). Некоторые элементы этой системы действуют уже в настоящее время — это штрихкоды на товарах и применяемый на некоторых крупных фирмах контроль за местонахождением сотрудников по магнитным бейджам. Замена их на имплантируемые идентификационные микрочипы уже никому не кажется фантастикой. Как и имплантация микрочипов в мозг. С одной стороны, это расширит сознание и память, увеличит возможности людей, страдающих от различных заболеваний или последствий аварий, позволит осуществлять прямую связь с компьютером, а с другой — тоже много чего позволит, куда более опасного.

Сюда же примыкает и технология генетического выбора потомства. Мы прекрасно понимаем желание родителей иметь здорового красивого ребенка, не отягощенного наследственными заболеваниями и обладающего повышенными способностями к музыке, живописи, спорту, бизнесу или другим близким их сердцам областям. Мы снисходительно относимся к практикуемой уже в некоторых азиатских странах корректировке тендерного состава рождающихся младенцев в сторону увеличения количества мальчиков (незначительного, на доли процента, выливающегося, правда, в миллионы) — им нужны рабочие руки. Но в целом всё это есть не что иное, как воскрешение идей евгеники, один из вариантов практического воплощения которых явила нацистская Германия. Заметим, что и в США в те годы практиковалась стерилизация «социально опасных» типов, к коим относились, в частности, подростки-хулиганы. Времена, конечно, изменились, но изменились и методы, став более разнообразными. Что «подправят» в геноме зародыша, навсегда останется тайной, тем более что проявиться это может через много лет и даже не будет расцениваться как результат давней «коррекции» (возможно, и самими учеными). Если добавить к этому будущие высокотехнологические манипуляции с мозгом и памятью, то: «О дивный новый мир!» — воскликнем мы вслед за Олдосом Хаксли.

Всё это — возможности гипотетические, и, дай Бог, они никогда не будут реализованы. Но в любом случае Национальная нанотехнологическая инициатива являет нам новый образ мира. Мы не станем обсуждать здесь, будет ли этот мир лучше, безопаснее, справедливее, в конце концов, это дело вкуса и личных пристрастий и устремлений. Изменения, которые привнесла в мир информационная революция — персональные компьютеры, мобильные телефоны, Интернет, — коснулись лишь внешнего обрамления нашей жизни, нанотехнологическая революция изменит сам строй жизни, да и нас самих. Это будет другой мир.

Точнее, это будет другая страна, потому что, напомним еще раз, речь идет о национальной инициативе. Более того, распространить эту модель в полном объеме на всё человечество невозможно в принципе, для этого не хватит, в частности, материальных ресурсов. Если использовать аналогию из мира науки, то самоорганизующаяся структура в лице США сможет существовать лишь за счет притока энергии и вещества из внешнего мира, пребывающего в состоянии детерминированного (и контролируемого) хаоса. А мы, жители этого внешнего мира, будем с завистью, недоумением, сожалением (дело вкуса) заглядывать за новый железный занавес, без которого в этой ситуации никак не обойтись и который в общем-то уже возводится.

При чем здесь нанотехнологии? Да почти ни при чем. В концепции нового мироустройства их место как технического средства (одного из) для достижения заявленных целей — десятое. Но при этом возведение нанотехнологии в ранг ключевого слова следует признать чрезвычайно удачной находкой. Они оказались тем стержнем, вокруг которого удобно структурируются все программы — научные, технологические, образовательные, социальные. Откройте любую книгу по нанотехнологиям — вслед за ритуальным упоминанием лекции Фейнмана идет схема, связывающая всё со всем, в которой нанотехнологии занимают центральное место. Сам термин не вызывает немедленно чувства протеста и отторжения. Американцы преклоняются перед технологиями на генетическом уровне, да и другие страны готовы воспринять промышленные технологии, сулящие экономический рост и процветание. Префикс «нано», непонятный подавляющей части населения, лишь усугубляет научное звучание термина и придает ему элемент тайны, свойственной и необходимой любому чуду. Существенно то, что нанотехнологии сами по себе не ассоциируются ни с какими опасными или вредными устройствами и веществами, продукция нанотехнологии (существующая и будущая) — это всегда промежуточные продукты, комплектующие, которые затем включаются в состав конечного изделия. Ситуация как с ураном, который довольно безобиден до тех пор, пока им не начинят атомную бомбу.

Благодаря этому многие страны, несмотря на упоминавшиеся выше возражения, спокойно восприняли ННИ. А некоторые, в частности Россия, — с экстатическим энтузиазмом. Ничего страшного тут нет, в технологическом плане мы действительно обречены на нанотехнологии как одно из основных направлений развития. Другое дело, что необходимо четко понимать, для чего осуществляется это развитие и какие последствия может иметь внедрение новых технологий. И не надо возводить нанотехнологии в ранг национальной идеи. Оставим это Америке.

(См. также: Нано по-американски, «Химия и жизнь» №3, 2008.)