Полная версия

Главная arrow Медицина arrow Биомедицинская этика

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Нанотехнологии и биомедицинская этика

Краткая история вопроса

Нано — приставка, означающая десять в минус девятой степени (10“9) или одну миллиардную долю метра (для образности — человеческий волос имеет примерно 20 000 наномикрон в диаметре). Молекулы, вирусы и атомы — объекты, размеры которых колеблются от менее чем 1 наномикрона (атомы) до примерно 100 миллимикронов (большие молекулы, подобные ДНК).

Таким образом, нанотехнологии — это технологии, оперирующие величинами, сопоставимыми с размерами атомов. Переход от широко освоенных ныне микротехнологий к нанотехнологиям — это качественный скачок от манипуляции веществом к манипуляции отдельными молекулами и атомами.

Теоретическое начало эры наноструктур, по-видимому, следует отсчитывать с 1959 г., когда нобелевский лауреат, физик Ричард Фейнман выступил с идеями о возможных путях развития физики, о миниатюризации, компьютерах, информационных технологиях, субмикроскопических исследованиях и использовании атомов.

Термин «нанотехнологии» бьш введен 14 лет спустя японским физиком Норио Танигучи для обозначения рукотворных изделий из атомов и молекул. Основы практической реализации теоретических идей заложили физики Герд Бининг и Генрих Рорер, которые в 1981 г. создали сканирующий туннельный микроскоп, позволяющий не только видеть, но и манипулировать атомами.

Всемирным популяризатором нанотехнологий стал Эрик Дреке- лер книга которого «Машины создания. Грядущая эра нанотехнологии», вышедшая в 1986 г., взбудоражила весь мир. В книге утверждалось, что существующих сегодня технологий уже достаточно, чтобы произвести сборку из нескольких молекул ассемблеров (конструкторов, сборщиков) — машин молекулярных размеров, способных к саморепликации (самовоспроизведению, саморазмножению) и конструированию других устройств, с заданной структурой и функцией. Работать ассемблеры будут с помощью нанокомпьютера, который обеспечивает работу всех его систем: позиционных механизмов, манипуляторов, систем подачи и преобразования энергии, систем связи и т.д. Такие ассемблеры зачастую представлены несколькими большими молекулами.

Возможности таких наномеханизмов впечатляющи. Вот некоторые, не самые фантастические перспективы возможного их внедрения.

Промышленность. Замена традиционных методов производства сборкой молекулярными роботами предметов потребления непосредственно из атомов и молекул. Вплоть до персональных синтезаторов и копирующих устройств, позволяющих изготовить любой предмет. Ученые полагали, что первые практические результаты могут быть получены в начале XXI в.

Сельское хозяйство. Вышеуказанный принцип может быть перенесен и на сельскохозяйственное производство. Речь идет о замене «естественных машин» для производства пищи (растений и животных) их искусственными аналогами — комплексами из молекулярных роботов. Они будут воспроизводить те же химические процессы, что происходят в живом организме, однако более коротким и эффективным путем. Есть мнение, что первые такие комплексы могут быть созданы уже к концу XXI века.

Биология. Станет возможным «внедрение» в живой организм на уровне атомов. Последствия могут быть самыми различными — от «восстановления» вымерших видов до создания новых типов живых существ, биороботов. Прогнозируемый срок реализации: середина XXI в.

Экология. В данной области открываются особо заманчивые перспективы — полное устранение вредного влияния деятельности человека на окружающую среду. Прогнозируемый срок реализации: середина XXI в.

Освоение космоса. В принципе возможно создание роботов-мо- лекул с любыми заданными свойствами, которые смогут работать в самом безвоздушном пространстве. Направив армию разносторонне функционирующих нанороботов, скажем, на Марс, человек сможет коренным образом изменить климатические условия этой планеты.

Кибернетика. Эту науку ждет настоящая революция. Размеры активных элементов компьютеров и прочих кибернетических устройств уменьшатся до размеров молекул. Рабочие частоты компьютеров достигнут терагерцевых (10—12) величин. Уже сегодня имеются возможности схемных решений на нейроноподобных элементах. Появится долговременная быстродействующая память на белковых молекулах, емкость которой также будет измеряться терабайтами. Станет возможным «переселение» человеческого интеллекта в компьютер. Прогнозируемый срок реализации: первая — вторая четверть XXI в.

Список использования технологий в мирной жизни может быть бесконечным.

Возможности же нанотехнологий военного направления просто устрашающи. Вполне реально создание наноракет, которые недоступны никаким современным локаторам и могут летать над любыми военными объектами и целями и выполнять задачи от шпионского сбора сведений до уничтожения военных объектов. На современную атомную электростанцию могут прилететь несколько наноракет взрывного назначения. Они пробивают микроскопическое отверстие в стенке реактора и взрывают его. Последствия представить нетрудно.

Вполне реальна разработка оружия, которое называют «наномуха». Это летающее существо наноразмеров. Его трудно увидеть, но оно может летать на любые расстояния и, в соответствии с настройкой, впрыскивать смертельный яд любому человеку. Таких «наномух» в одном ничем не примечательном чемодане может уместиться 50 млрд. И этого достаточно, чтобы убить все население земли!

Такое оружие делает его в макроразы опаснее атомного, так как для производства, хранения и доставки к месту назначения атомного оружия нужны очень громоздкие заводы, технологии, ракеты и пр. Поэтому мировое сообщество пока контролирует работы по ядерно- му оружию. Производство нанооружия невозможно ни обнаруживать, ни контролировать. И результаты этого могут быть самые непредсказуемые.

К этой проблеме уже сегодня следует отнестись весьма серьезно, поскольку за время наступления эры нанотехнологий было разработано существенное число реальных крупных научных и технических проектов, преобразовавших микротехнологии в нанотехнологии.

Вот примеры. Уже давно получены первые результаты по перемещению единичных атомов и сборки из них определенных конструкций, разработаны и изготовлены первые наноэлектронные элементы.

Разработанные в последние годы наноэлектронные элементы по своей миниатюрности, быстродействию и потребляемой мощности составляют серьезную конкуренцию традиционным полупроводниковым транзисторам и интегральным микросхемам на их основе как главным элементам информационных систем.

В настоящее время в числе машин, имеющих отношение к электронике и информатике: высокоэкономичный квантовый лазер, излучающие свет диоды, ячейки солнечных батарей и одноэлектронные транзисторы.

Уже появились элементы на резонансном туннелировании. Об их размерах можно судить по следующему примеру. Если представить один бит информации как наличие или отсутствие одного электрона, то схема памяти емкостью 100 Гбайт разместится на кристалле, площадью всего 6 см2. Для сравнения — память самых высококлассных современных компьютеров равняется примерно 500 Гбайт. Следовательно, память всего такого компьютера можно будет разместить на матрице размером 30 см2.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>