Методические материалы, статьи

Технологии ХХ века. Разговор без предсказаний

Пророкам в нашем столетии фатально не везет. И в политике, и в науке-технике. История делает крутые повороты «и всю дорогу не туда», как в знаменитой песне Галича.

Оставим политику в стороне, это сегодня не наша тема. Но вот самый авторитетный из научных прорицателей Герберт Дж.Уэллс в 1914 году писал, что всякая фантастика должна иметь пределы, и глупо воображать, что уже в нашем веке аэропланы будут переносить через океан по сто человек со скоростью двести миль в час. С другой стороны, не писатели-фантасты, а крупные, трезво мыслящие ученые в пятидесятые, даже в шестидесятые годы уверенно говорили, что в этом веке, наверняка в этом, осуществится управляемая термоядерная реакция. Так думали главный российский «термоядерщик» Лев Андреевич Арцимович и изобретатель «магнитной бутылки» для удержания плазмы Герц Ицкович Будкер, да и сам Лев Давидович Ландау в конце жизни так считал. Где она, эта благословенная реакция? А вот появление… Нет, штормовое вторжение сети «Интернет» даже в семидесятые годы не предсказывал практически никто — а она зародилась именно в конце семидесятых.

Так что от предсказаний на первый век нового тысячелетия благоразумнее всего воздержаться. Так и сделали профессор Импириэл-колледжа Лондонского университета Александр Кеннауэй и наш корреспондент Леонид Владимиров. Они говорили только о нынешних направлениях в науке, о ее сегодняшнем очередном повороте.

Владимиров:
- В восьмидесятые годы знаменитая Ливерморская лаборатория в Калифорнии разработала невероятную на первый взгляд систему противоракетной обороны, названную «Поп-ап» — это можно перевести как «подскок». Подводный ракетоносец где-то на океанской глубине получает сигнал, переданный через водяную толщу только что тогда разработанным сине-зеленым лазером: противник запустил межконтинентальные. Из-под воды вырывается ракета и на сравнительно небольшой, стратосферной высоте разворачивает платформу с атомными лазерами. Следует наведение на горячие «хвосты» запущенных ракет, еще не вышедших на орбиту, и одноразовый лучевой удар каждого лазера с атомной подкачкой.

Все это было уже в рабочих чертежах. История сделала очередной поворот — и кто сегодня думает о подобных системах? Но и в этом военном проекте, и в сегодняшних микродатчиках, пробирающихся по сосудам к человеческому сердцу, я вижу одну общую тенденцию: такое сближение науки и техники, что уже невозможно сказать, где кончается одна и начинается другая.

Еще совсем недавно все было ясно. Ньютон, Лейбниц, Максвелл, Планк, Менделеев, Эйнштейн, Гейзенберг, Шредингер, Де Бройль, Бор, Ландау… — ученые. Уатт, Фултон, Стивенсон, Эдисон, Белл, Отто, Попов, Маркони… техники-изобретатели. Но потом, в какой-то момент нашего века, грань стала быстро стираться. Может быть, с работ Петра Леонидовича Капицы? Или Винера, Эшби, Тамма, Семенова, Сахарова, Таунса, Басова, Прохорова?… Нет, это произвольный список, и момент неуловим. Лучше спрошу так: компьютерная программа — это что, научная работа или технический продукт? А к чему — к науке или технике — отнести фотолитографию, изготовление микропроцессоров? Что такое пакетная коммутация, да и вся сеть «Интернет»? Четкий ответ невозможен. Вот и кажется мне, что сейчас прямо на наших глазах идет полное слияние науки с техникой. Электроники с медициной. Химии с экологией. Биологии, генетики — чуть ли не с теологией, если говорить о клонировании живых организмов. И так далее.

Кенауэй:
- Сперва позвольте не согласиться с вашим мнением, касающимся истории: попытка сочетать науку с техникой была сделана еще в восемнадцатом веке. В 1727 году во Франции была основана Школа дорог и мостов с ясным намерением сочетать науку с техникой и обслуживанием общественных нужд. Крупнейшие французские математики разрабатывали научную строительную механику — по-нынешнему сопромат — и особенно успешно гидравлику. Конечно, французский пример — единственный в академическом мире и во всей истории. Девизом Школы дорог и мостов было «содействовать обороне страны и ее коммерции». Боюсь, что до наших дней ни один британский университет не может похвастать таким девизом.

В остальном вы правы. Даже строительство, одно из древнейших ремесел, испокон веков и до времен совсем недавних велось эмпирически, методом проб и ошибок. То же можно сказать о британской промышленной революции прошлого века, особенно в области машиностроения и химической промышленности. Смыкание с наукой происходило очень медленно, но сегодня скорость этого процесса возросла, и вторая производная — ускорение — тоже увеличивается.

Правда, журналисты любят приписывать современный технический прогресс исключительно науке. Это в большинстве случаев не так: речь идет именно о технических разработках, использующих известные научные данные. Возьмите хоть такую современную вещь, как оптическое волокно. Его сделали специалисты по стеклу, британские «стекольщики», не представлявшие себе, что открывают новые, невероятные возможности передачи сигналов. Потом опять же не ученые, а инженеры-разработчики придумали приспособить стекловолокно к передаче света, приставив к его концу малый лазер и использовав поворот плоскости поляризации как способ передачи сообщений. Но у них ничего не получалось до тех пор, пока не додумались до использования более длинных волн и до покрытий, сообщающих волокну эластичность. После этого пошли интереснейшие научные работы — например, по теории светового компьютера.

Или вот лазеры. В пятидесятые годы ученые открыли возможность громадного усиления микроволн. Фабрикант, Басов, Прохоров, Таунс, Шавлов заложили, конечно, хороший научный фундамент, но первый световой рубиновый лазер с подкачкой сделал в 1960 году инженер Теодор Мейман.

Это я говорю в защиту нашего брата-инженера. Существовал, да и существует еще некоторый научный снобизм. В начале века, когда Кембриджский университет начал выпускать инженеров, обладатели таких дипломов чувствовали себя как бы специалистами второго сорта. В моем кембриджском дипломе стояло: механические науки. Теперь опомнились и стали писать «инженер».

Владимиров:
- Ну мне, инженеру по образованию, такой снобизм, конечно, не свойственен. Я говорю именно о сближении между сегодняшними учеными и инженерами.

В самом деле, почти до наших дней что ценилось в инженере больше всего? Опыт, интуиция. Вспомните хотя бы Петра Акиндиновича Титова из замечательной книги академика Крылова «Мои воспоминания». У Крылова, руководившего в конце прошлого века строительством судов, был десятником Титов, человек без всякого образования. Он подходил к Крылову и говорил, например: «Алексей Николаич, надо бы сечение бимсов к завтраму рассчитать». Крылов шел домой, открывал справочники, писал интеграл Мора и рассчитывал сечение балок. Выходило: диагональ квадрата — тринадцать дюймов. Наутро Титов кивал головой : «Вот и хорошо, Алексей Николаич, вот и спасибо. Я как раз четырнадцатидюймовый лес заказал. Обтешется — в аккурат будет». О, романтика времен минувших! Но ведь и формулы сопромата , которые писал Крылов, относились к идеальным балкам или фермам, а свойства материала учитывались эмпирическим коэффициентом. Теперь даже это уходит в прошлое. Верно?

Кенауэй:
- В основном верно — если помнить, как сложен переход от концепции к изделию, от «мысли» к «железу». Я всю мою жизнь посвятил тому, чтобы научное исследование, эксперимент и технологическая разработка взаимно перекрывались и, в идеале, сливались в единый процесс. Конечно, прежде процесс такого рода мог занимать века и даже тысячелетия. Скажем, принцип газовой турбины был открыт еще Героном Александрийским. А теория космических полетов была разработана в прошлом веке (вспомните совершенно правильное изложение космических скоростей у Жюля Верна). Но не было ни материалов, ни средств изготовления, ни технологии. Фрэнк Уиттл пришел к мысли о реактивном двигателе в начале тридцатых годов, а работоспособный образец был построен в сорок первом. С лазером вышло еще быстрее. Периоды, как видим, сокращаются.

Владимиров:
- Безусловно. Вот и давайте посмотрим, по каким причинам. Начнем, естественно, с материалов.

Кенауэй:
- Это основа основ. Именно материалы стали сегодня самым оживлённым перекрестком теоретических исследований и технических разработок. И то, и другое — подчеркнем двумя чертами — диктуется экономической необходимостью. Тут нужно сказать несколько крамольных слов о роли «чистой» науки. Чем богаче страна, тем больше этой «чистой» может себе позволить. Но в университетах лекции и семинары, то есть сообщение студентам теоретических знаний, должны обязательно сопровождаться прикладными работами, иначе университеты выпускают схоластов и начетчиков. Научный премьер-министра Японии как-то сказал мне: мы теперь так богаты, что позволяем себе считать фундаментальные исследования формой искусства, нашим вкладом в мировую культуру. Даже Америка — а уж тем более не европейские страны и определенно не Россия — не может позволить себе такую роскошь. Фундаментальная наука, представляется мне, не должна развиваться ради себя самой или, скажем, ради престижа государства. Она не критерий, по которому судят о величии страны.

Владимиров:
- Но в России всегда гордились именно высоким уровнем теоретических исследований…

Кенауэй:
- Воистину так. Я потому и критикую подобный подход к науке. Это одна из причин технического отставания бывшего Советского Союза. И не только технического: ведь самые лучшие теоретические работы в России были выполнены довольно давно, а в последние советские десятилетия шел в основном поток бесполезных диссертаций и статей в журналах. Не говоря уж о том, что наиболее толковые из них имели военную направленность.

Владимиров:
- Итак, материалы…

Кенауэй:
- Да. Английская компания арендовала семьдесят гектаров пахотной земли недалеко от Киева — и быстро обнаружила, что применявшийся там семенной материал не подходил к климату и химическому составу почвы, как не годилось в тамошних условиях и сельскохозяйственное оборудование. Компания завезла британские семена, модифицировала оборудование, применила современные процессы выращивания культур — и на третий год урожай с участка вырос в 2,7 раза!

Изучение свойств материала — вот магистраль сегодняшней прикладной, но и теоретической науки. Оно чрезвычайно важно, как видим, даже в сельском хозяйстве, но еще важнее в «мехатронике». Этот выразительный термин — союз механики и электроники — появился, насколько мне известно, в Японии. Мы не делаем предсказаний, но все же позволю себе предположить, что мехатроника будет ведущей научно-технической отраслью в новом веке. Самой захватывающей перспективой грядущего века станет прямое вмешательство электроники в жизнь человеческого организма. Электронная хирургия, микросистемы, поддерживающие и продлевающие жизнь, — что может быть важнее! Одно дело — быстрый и удобный транспорт, слияние компьютеров с телевизорами, Интернет и все прочие удобства, но совсем другое — медицина, и не только лечение больных, но и постоянное наблюдение за жизненными параметрами, предотвращающее болезни. Биохимия и биофизика в союзе с мехатроникой.

Владимиров:
- Профессор, вы попали в самую точку. Я только что прочитал сообщение, сделанное пятнадцатого февраля нынешнего года. Калифорнийская компания «Компьютер Моушен» завершила испытания на животных робота «Зевс» с дистанционным управлением, выполняющего шунтирование сосудов сердца, — ту самую операцию, которую перенесли Ельцин и Черномырдин. Но робот не просто копирует действия современных хирургов — он оперирует по-другому. Вот одно лишь отличие: «Зевс» делает всего три небольших надреза на животе, а хирург сегодня рассекает грудь пациента надрезом до тридцати сантиметров длиной. Робот имеет три тончайшие «руки». Две из них держат крохотные инструменты, а третья — эндоскоп, то есть прибор, показывающий всю картину хирургу, сидящему у экрана компьютера. Дистанционное управление исключает возможное — и естественное — дрожание рук хирурга во время операции. А самое поразительное то, что дистанция между операционным столом и хирургом может быть какой угодно — вплоть до сотен или тысяч километров, если есть надежная телефонная линия для управления роботом. Компания «Компьютер Моушен» намерена начать поставку роботов для операций на людях уже в будущем году.

Кенауэй:
- Ну вот, сами понимаете, какая тут нужна надежность. Такой надежности нельзя достичь не только в медицинской аппаратуре, но и, например, в космической без нового глубокого понимания природы материалов. Я имею в виду изучение материалов на атомном уровне. Такие работы сегодня уже в порядке дня. Понятие «контроль качества» (по-английски Qualitty contol) сменяется термином «управление качеством» (Quality management). И туг не просто словесный выверт. Контроль — это проверка готовых деталей или изделий. Управление качеством — это проектирование всей технологии изготовления, начиная со свойств материала, с целью получить нужные свойства изделия, в том числе долговечность и надежность.

Владимиров:
- Так, стало быть, обстоит дело с современным материаловедением…

Кенауэй:
- Да, а следующий шаг после изучения природы материала — это изготовление нового материала, имеющего нужные нам качества. Сегодня мир материалов — металлов, пластмасс, керамики, резины — совершенно преображается. Материалы сочетаются, смешиваются, совмещаются, и уже трудно отделить одну категорию от другой. Можно создать материал со свойствами, лежащими, например, между металлическими и керамическими. Можно сделать материал, пластичный при одних условиях и хрупкий при других. Можно создавать материалы, выдерживающие нужную температуру или нагрузку с полной гарантией, материалы, «запоминающие» приданную форму или, напротив, полностью восстанавливающиеся после деформации.

Владимиров:
- Ну, а что касается средств обработки этих новых материалов? Тут ведь сегодня тоже слияние «чистой» науки с техникой и технологией, не так ли?

Кенауэй:
- Пожалуй, главное новое направление утвердилось уже несколько лет назад: это обрабатывающие центры с компьютерным управлением. Они — средоточие «высшей техники», как ее стали называть. Еще сравнительно недавно переход на выпуск нового сложного изделия — допустим, самолета — сопровождался мучительной заменой части станочного парка, переналадкой и переоснащением остальной части. Сегодня затраты на изменения технологического процесса резко снизились в результате внедрения обрабатывающих центров. Это и есть экономическая потребность.

Конкуренция заставляет все время переходить на новые модели, новые поколения изделий. Характерный пример — микропроцессоры, «чипы». Каждый микропроцессор выдерживает конкуренцию всего два-три года, затем кто-то выпускает лучший образец — и конкурентная гонка продолжается.

Еще одна область «высшей техники», особенно распространенная сейчас в Японии, — это роботы. К ним относятся все те же соображения, что и к гибким обрабатывающим центрам. Но переналадка современного робота на другую операцию достигается еще быстрее, чем перепрограммирование обрабатывающего центра.

Владимиров:
- И все эти научно-технические сгустки — и медицинская мехатроника и обрабатывающие центры — будут прямо влиять на нашу жизнь в будущем веке. У меня есть забавное подтверждение этого несколько общего тезиса.

Был я тут в пригороде Лондона на семинаре Института научной информации (это американская организация, иногда ведущая семинары по всему миру, не выезжая из своей Филадельфии, методом видеоконференции). Говорили о клонировании, о перспективе создавать «запчасти» для человеческого организма. Оратор сказал, что продление человеческой жизни в среднем на десять-пятнадцать лет — это уже конкретно поставленная задача с известным подходом к решению. Он призвал к мобилизации всех средств на эту благородную цель — за счет, как он выразился, «механических игрушек вроде запуска межпланетных корабликов», которые, мол, приносят информацию только горстке любопытных, желающих знать, что делается в кольце Сатурна.

В этом месте оратора перебили. Другой участник семинара извинился перед ним и сказал, что если люди станут жить значительно дольше, то скоро на Земле не поместятся, и придется переносить их на другие планеты — вот этими самыми «механическими игрушками». Все рассмеялись…



См. также:
Диплом на заказ в Тюмени
Игра с живым дилером
Выбираем геймплей по шансам
Повышение квалификации специалиста по закупкам
ПРОЕКТ
осуществляется
при поддержке

Окружной ресурсный центр информационных технологий (ОРЦИТ) СЗОУО г. Москвы Академия повышения квалификации и профессиональной переподготовки работников образования (АПКиППРО) АСКОН - разработчик САПР КОМПАС-3D. Группа компаний. Коломенский государственный педагогический институт (КГПИ) Информационные технологии в образовании. Международная конференция-выставка Издательский дом "СОЛОН-Пресс" Отраслевой фонд алгоритмов и программ ФГНУ "Государственный координационный центр информационных технологий" Еженедельник Издательского дома "1 сентября"  "Информатика" Московский  институт открытого образования (МИОО) Московский городской педагогический университет (МГПУ)
Только для вас ремонт компьютеров на лучших условиях.
ГЛАВНАЯ
Участие вовсех направлениях олимпиады бесплатное
Аккумуляторы, Аккумулятор автомобильный купить, Аккумуляторы автомобильные.. Нужно всегда помнить о соблюдении правил, описанных в руководстве по обслуживанию автомобильного аккумулятора, как по монтажу и демонтажу, так и зарядке аккумулятора. Помните, что метод и вид зарядки напрямую зависит от типа и модели автомобильного аккумулятора. Желаем Вам всегда надежного старта в любую погоду.

Номинант Примии Рунета 2007

Всероссийский Интернет-педсовет - 2005