О том как предсказывается будущее научнвми методами
Предсказание будущего научными методами
Предсказывать будущее всегда рискованно. История знает немало ошибок, допущенных на этом пути, – вспомним хотя бы одного голливудского режиссера, который ни во что не ставил звуковое кино; главу почтового ведомства, который полагал, что и в 1990 году почту будут развозить на лошадях; комиссара Патентного бюро США, который утверждал, что все значимые научные открытия сделаны до 1900 года; наконец, президента IBM, который считал, что по всему миру ему удастся продать пять компьютеров.
“Стремительная поступь биотехнологической революции – непосредственный результат развития компьютерных технологий, ведь при секвенировании ДНК не обойтись без сложнейших автоматов, роботов и компьютеров”.
И все же дать безошибочный прогноз на будущее – задача вполне реальная, достаточно вспомнить о Жюле Верне. В 1865 году писатель во всех подробностях предсказал первый полет человека на Луну, который состоялся более чем столетие спустя. И место стартовой площадки, и размеры космической капсулы, и приземление в океан, и невесомость, которую испытывают астронавты, – все это было в точности им предугадано. Кроме того, Жюль Верн предвидел и то, что к 1960 году в Париже вырастут небоскребы с лифтами, в помещениях появятся кондиционеры, а люди будут ездить на скоростных поездах и автомобилях с бензиновым двигателем.
“Даже действие закона Мура должно прекратиться, а с ним – и впечатляющий рост компьютерных мощностей, питавший последние полвека рост мировой экономики”.
Почему предсказания Жюля Верна попадали в точку там, где другие ошибались? Дело в том, что он, как и Леонардо да Винчи, постоянно общался с учеными. По примеру Жюля Верна все прогнозы на 100 лет вперед, приведенные ниже, основаны на интервью более чем с 300 выдающимися учеными. Какими бы невероятными ни казались некоторые из этих прогнозов, они соответствуют законам физики, а все упомянутые технологии уже существуют.
“Можно себе представить, в принципе, оживленную беседу двух людей, говорящих на разных языках”.
Будущее компьютера
Мощность компьютеров возрастает стремительно – ее экспоненциальный рост определяется законом Мура, согласно которому мощность микрочипов примерно за полтора года удваивается. Эта динамика сохранится до 2020 года, а затем действие закона неизбежно прекратится, и тогда нужно будет искать новые технологии – иначе Кремниевая долина обречена стать еще одним “ржавым поясом”. Впрочем, мощность компьютеров в любом случае будет расти.
“Ученые предполагают, что падение стоимости секвенирования генов до 1000 долларов может послужить сигналом к началу массового обращения за генными картами…”
Компьютерные мониторы будут толщиной с обои, а войти в Интернет можно будет через экраны, встроенные в очки или контактные линзы. Экраны будут повсюду, поэтому носить с собой ноутбук больше не придется. Люди будут видеть мир, как робот из фильма “Терминатор”: прямо перед глазами, поверх изображения окружающего пространства, будут появляться компьютерные данные. В большинстве товаров будут электронные чипы, что позволит сразу считывать всю информацию о них. Подключенные к Интернету контактные линзы создадут проблему для учителей: у учеников будет возможность мгновенно узнавать ответы на заданные им вопросы. Изменится весь образовательный процесс: с заучивания наизусть акцент переместится на творческое мышление.
“Мы не хотим, чтобы род человеческий разделился на генетические фракции – улучшенных и неулучшенных, – но обществу придется решать демократическим путем, насколько далеко следует развивать эту технологию”.
Вы не можете вспомнить, как зовут человека, с которым столкнулись на улице? Не беда, компьютер вычислит, кто это, и сообщит вам его имя. Вы не знаете языка, на котором говорит ваш собеседник? Ничего страшного, универсальный онлайн-переводчик поможет вам, и субтитры с переводом появятся прямо у вас перед глазами. И не беспокойтесь о том, что у вас разрядится батарейка, – экраны, встроенные в контактные линзы, будут потреблять крайне мало энергии.
“Заветная цель геронтологических исследований – сохранить каким-то образом положительные стороны низкокалорийного питания без его недостатков (голодания)”.
Придет время, когда в автомобилях будут устройства, распознающие в глазах водителя признаки утомления: как только вы начнете клевать носом за рулем, вас разбудит звуковой сигнал. Встроенный алкотестер предостережет вас от вождения в нетрезвом виде. Благодаря GPS-навигаторам автомобиль станет самоуправляемым – по образцу автономных транспортных средств, уже сейчас активно используемых в армии. Количество аварий на дорогах уменьшится. Принципиально изменится медицинская диагностика. С помощью магнитно-резонансного томографа размером с мобильный телефон можно будет распознать рак задолго до возникновения опухоли. Состояние здоровья будет контролироваться с помощью ДНК-чипов, вшитых в одежду или встроенных в унитаз.
“К несчастью, нам вряд ли удастся отыскать волшебную пилюлю от рака. Более вероятно, что нам придется проходить путь к лечению этого заболевания постепенно, шаг за шагом”.
К 2100 году компьютер научится читать мысли человека: чтобы передвинуть тяжелый предмет, достаточно будет просто об этом подумать. Мощь компьютеров достигнет ошеломляющих масштабов, но искусственный интеллект по-прежнему останется фантастикой. Фильм “Матрица” рисует мрачные картины будущего, в котором машины станут умнее людей. Но это невозможно. Искусственный интеллект может выполнять только те операции, на которые его запрограммировал человек. На сегодняшний день роботы едва ли достигают умственного развития таракана – им еще бесконечно далеко даже до мыши, не то что до человека. Компьютер силен, в первую очередь, в математике: он может запоминать данные и быстро производить расчеты, но никак не может жить своей жизнью.
“К 2100 году мы, подобно мифическим богам, сможем мысленно отдавать приказы и манипулировать предметами”.
По оценке одного ученого, чтобы создать аналог человеческого мозга, потребуется изготовить сверхкомпьютер, мощность которого будет в 20 тысяч раз больше, чем у самых современных компьютеров, а объем памяти – в 500 раз больше, чем объем всего мирового интернет-трафика. Инженеры создали робот, похожий на ребенка: он умеет ходить и говорить, но не может огибать углы и наталкивается на мебель, между тем как ребенок справляется этой задачей уже с первых шагов. Бесспорно, у роботов большое будущее: например, они будут активно использоваться в хирургии. Уже сейчас для операций на сердце применяется робот “да Винчи”, позволяющий проникать внутрь грудной клетки с помощью нескольких крохотных разрезов; при этом вторжение в организм сводится к минимуму, что существенно ускоряет выздоровление. Со временем на компьютеры и роботов будет перекладываться все больше рутинных задач, которые сейчас выполняют люди, – например монтажные работы или элементарный бухгалтерский учет. Однако самостоятельно мыслить компьютер никогда не сможет, поэтому творческие и аналитические задания будут выполняться только людьми. Программисты будут востребованы по-прежнему.
“К концу XXI века в зоопарках вполне могут появиться существа, исчезнувшие с поверхности Земли тысячи лет назад”.
Будущее медицины: генная инженерия и стволовые клетки
Искусственный интеллект, видимо, не оправдает возложенных на него надежд, зато медицина превзойдет все ожидания. Современные методы лечения очень скоро покажутся варварскими. Такой прорыв станет возможен благодаря прогрессу в области компьютерных технологий и геномных исследований. Стоимость проекта “Геном человека” составила три миллиарда долларов. Однако недавняя разработка Стивена Квейка из Стэнфордского университета позволила снизить стоимость секвенирования генов до 50 тысяч, а в ближайшем будущем она упадет, как многие полагают, до тысячи долларов. Возможно, уже через несколько десятков лет заказать свою полную генетическую карту сможет любой.
“Поскольку из зародышевой стволовой клетки можно получить практически любую клетку тела, возможности здесь открываются безграничные”.
Развитие биоинформатики открывает перед медициной головокружительные перспективы. Ученые уже поняли, что рак – это, в первую очередь, генная болезнь: более половины его случаев вызваны мутацией гена p53. Специальные датчики будут фиксировать в организме такие мутации задолго до появления опухоли. Найдя у вас первые симптомы рака, врач сделает вам инъекцию из особых наночастиц, которые помогут остановить мутацию. Химиотерапия скоро покажется такой же устаревшей, как сейчас – медицинские пиявки. Наука не сможет окончательно победить рак, но новые разработки помогут предотвратить страдания и смертность раковых больных.
“Можно вообразить себе будущее, когда хирургию полностью заменят молекулярные машины, которые под управлением магнитов будут свободно передвигаться по системе кровообращения, собираться у больного органа, а затем высвобождать лекарства или проводить хирургическую операцию”.
Трансплантация органов останется в прошлом. Благодаря развитию тканевой инженерии появится возможность вырастить из клеток человека новую печень, мочевой пузырь, кожу и даже мозг. Энтони Атала из университета Уэйк-Форест в Северной Каролине уже выращивает органы в своей лаборатории. Следующим шагом в регенеративной медицине станет развитие технологии стволовых клеток. С их помощью можно будет лечить травмы спинного мозга, болезни Паркинсона и Альцгеймера и даже рак. Ученые надеются, что люди, подобно саламандрам, смогут отращивать новые конечности вместо утраченных – восстанавливать кончики пальцев научились уже сейчас. То, что ученые пока не умеют, – это контролировать размножение стволовых клеток; их стихийный рост может привести к возникновению опухолей.
“Мы, вполне возможно, запрограммированы умереть. Однако что если нам удастся перепрограммировать себя и получить возможность жить дольше?”
Начиная с середины XXI века с помощью генной инженерии можно будет не только вылечиться от болезни, но и усовершенствовать себя. Ученые уже создали “умных мышей”, обладающих особым геном, который делает их намного сообразительнее сородичей. Следующим этапом может стать рождение “детей по спецпроекту”, запрограммированных на “улучшенную память, внимание, атлетические способности и, возможно, даже внешность”. Разумеется, у таких экспериментов немало побочных эффектов. Например, рожденные в генетических лабораториях “умные мыши” подвержены острым приступам страха. Не будет ли подобных изъянов и у генетически модифицированных людей?
“К сожалению, даже если бы сегодня человечество полностью прекратило производство углекислого газа, уже имеющихся в атмосфере запасов было бы достаточно, чтобы глобальное потепление продолжалось еще несколько десятков лет. В результате к середине века положение может достичь критической точки”.
Вполне вероятно, что к 2100 году ученые поймут, как существенно замедлить или вовсе остановить процесс старения. В этом случае продолжительность жизни может превысить 150 лет. Ученые уже сейчас знают, что старение – это “накопление ошибок на генетическом и клеточном уровне”. На следующем этапе им предстоит подобрать правильную комбинацию методов, связанных со стволовыми клетками и генной терапией. Важным открытием стало то, что жизнь продлевается за счет ограничения калорий: обезьяны, 20 лет потреблявшие низкокалорийную пищу, были в лучшей форме, чем их собратья, которых обильно кормили. При этом людям голодать не придется: врачи будут активировать у них ген SIR2 (или производимый им белок сиртуин), который вырабатывается, когда организм близок к истощению. Вместе с тем исследуются и многие другие гены и белки, влияющие на старение. Человек умирает, когда заканчивается его репродуктивный период, а у крокодилов и аллигаторов, например, дело обстоит иначе – они живут намного дольше, чем можно было бы ожидать. Возможно, к концу XXI века ученым удастся так перепрограммировать человека, чтобы он жил так же долго, как рептилии.
Нанотехнологии: программируемая материя
Нанотехнологии – наверное, самая перспективная отрасль XXI века. Уже в скором времени ученые смогут производить с атомами любые манипуляции. В результате откроются огромные перспективы для медицины, промышленности и экономики. Уже сегодня нанотехнологии применяются для нанесения покрытий, которые, например, оберегают одежду от пятен или усиливают режущие кромки инструментов. Одно из будущих перспективных направлений – разработка микроскопических “умных бомб”, уничтожающих раковые клетки. Химиотерапия наносит вред всему организму, а нанотехнологии позволят бороться с раковыми клетками без каких-либо побочных эффектов. Введенные в кровь наночастицы не смогут проникнуть внутрь здоровых кровяных телец, так как они слишком для этого велики, а вот пористые стенки раковых клеток преодолеют легко. Внутрь наночастиц можно будет помещать лекарственные препараты. В Аргоннской национальной лаборатории Чикагского университета изобрели метод лечения рака с помощью наночастиц из диоксида титана. Их прикрепляют к антителам, которые ищут в крови раковые клетки; таким образом они достигают цели, а когда на них направляют лазерный луч, частицы разогреваются, и раковые клетки гибнут. Развитие подобных технологий приближает то время, когда хирурги смогут оперировать внутренние органы без единого надреза.
Нанотехнологии сыграют важнейшую роль и в промышленности. Робот-убийца из фильма “Терминатор-2” мог свободно изменять свою форму, становиться из твердого жидким и наоборот. Придет время, когда эта фантазия воплотится в жизнь: любое, самое обыкновенное устройство можно будет по мере необходимости сжимать или растягивать – к примеру, уменьшить мобильный телефон, чтобы он поместился в карман, или увеличить его, чтобы посмотреть видео. Уже сейчас ученые работают над созданием программируемой материи, состоящей из микроскопических компьютерных чипов – “клейтронных атомов”. Такая материя сможет принимать какую угодно форму. Из металла и пластика можно будет лепить, как из пластилина. В этой связи в корне изменится поведение потребителя: вместо того чтобы купить ребенку на Рождество новую игрушку, родители скачают новую компьютерную программу, установят ее в старую игрушку, и она превратится во что-то совершенно другое. Это позволит заметно сократить количество отходов. А теперь представьте, что из таких же материалов сделаны мебель, полы, бытовая техника… Вы сможете одним нажатием кнопки переделать весь интерьер. Неправдоподобно, скажете вы? Между тем ученые уже убедились, что материя, состоящая из “клейтронных атомов”, или “катомов”, должна отличаться гибкостью и эластичностью. Стоит только изменить электрический заряд “катомов” – и сложенный из них предмет приобретет совершенно новый облик.
Будущее энергии: термоядерный синтез и электромагнетизм
“Дивный новый мир”, в котором люди живут намного дольше, медицина творит чудеса, а предметы видоизменяются, кажется утопией. Куда более реальной представляется угроза глобального потепления. Найти новые, экологически чистые источники энергии – насущная задача для человечества. К середине XXI века ученым, возможно, и удастся наконец осуществить управляемый термоядерный синтез, и тогда у нас появится новый источник энергии, экологически чистый и неиссякаемый. Многие скептически относятся к этой перспективе – уж очень много ложных заявлений было сделано за последние полвека, – но на самом деле освоение термоядерного синтеза представляется вполне реальной задачей.
Еще одна важная задача – сократить объем энергии, потребляемой транспортом. Большую часть топлива автомобили затрачивают на преодоление силы трения. Радикальное решение принесет электромагнетизм: сила магнитного поля позволит автомобилю парить в воздухе и двигаться, не преодолевая силы трения о дорожное полотно. К концу XXI века дороги будут покрывать не асфальтом, а сверхпроводником. Транспорт на основе магнитной левитации – отнюдь не пустая фантазия. Поезда на магнитной подвеске уже курсируют в Германии, Китае и Японии; рекордная скорость такого поезда, зафиксированная в Японии в 2003 году, составила 581 км/ч.
