Петр Вита
Над небом голубым
В таком случае спасает только то, что живой организм, это весьма сложное образование с многочисленными обратными связями. На каком-то этапе, организм замечает, что что-то идет не так, выявляет механизм, приведший к этому ухудшению и начинает с ним бороться. Нарабатываются новые защитные образования-шаблоны, способные точнее идентифицировать этот чужеродный вирус и перекрыть ему доступ в организм, а также заблокировать и вывести из организма всё, что туда уже попало, то есть, наработать новый иммунитет. Или изменить информационное содержимое этого вируса, сделав его более безопасным.
А вот какой ценой это дается, это всегда по-разному. Увы.
Заимствование технологий
Накопление знаний и развитие технологий неумолимо ведут к достижению технологических процессов, которыми свободно владеют крошечные живые клетки. Это будет, революционным научно-техническим достижением. Мы, наконец-то, уйдем от потребительского отношения к природе и перейдем на замкнутые технологические циклы производства. Человечество уже вплотную подошло к этим достижениям.
Стремительное развитие вычислительной техники в сочетании с уже достигнутыми научно-техническими достижениями уже являются базой для технологического прорыва. Дело осталось за поиском и наработкой технологий, работающих на уровне молекул. Подобные поиски активно ведутся, дело только во времени. Приход таких технологий в нашу жизнь предрешен всем ходом научно-технического прогресса и совершенно неизбежен.
На мой взгляд, самым перспективным и наиболее простым решением будет прямое заимствование природных технологий. Нужно будет самостоятельно воссоздать крошечные механизмы, уже работающие в живых клетках, и научиться синтезировать с их помощью всё то, что умеет создавать клетка. Постепенно люди научатся создавать не только то, что уже предлагает природа, но и другие, нужные материалы.
Объединение таких одиночных процессов в огромное количество управляемых процессов приведет эти технологии уже на макроуровень. Здесь важнейшую помощь окажет вычислительная техника. Только она справится с таким сложным процессом, в котором участвует гигантское количество одиночных помолекулярных процессов. Каждый из них создает в данный момент только одну молекулу, с наперед заданной и строго отслеживаемой структурой. А нано- или пико-механизмы укладывают синтезированные молекулы в наперед заданную структуру.
Как это будет выглядеть, сейчас трудно сказать. Возможно это будут какие-то мембранные технологии или технологии с ячеистыми структурами. Но то, что здесь будут задействованы цифровые технологии, это однозначно, как на уровне общего управления, так и на микро-, нано- и пико-уровнях.
Со временем почти всё производство в мире будет именно таким, перейдет на эти технологии. Ведь оно позволяет создавать сразу конечный продукт, минуя все промежуточные операции. Вы, например, сможете производить сразу еду, минуя все промежуточные стадии: сельскохозяйственное производство, обработку земли, выращивание, сбор урожая, выпас, транспортировку, разделку, хранение, переработку и даже непосредственное приготовление еды. Сразу конечный продукт, готовый к употреблению!
Это относится практически ко всем сферам производства: как к производству органических соединений, так и неорганических. Из циклов производства будет исключено большинство промежуточных операций – будет производиться сразу конечный продукт.
Кроме прямого производства товаров и продуктов новые технологии позволят решить и другую глобальную проблему – проблему отходов и мусора. Ведь они позволяют не только синтезировать новые вещества, но и расщеплять имеющиеся до состояния, позволяющего запустить их снова в процесс созидания. Производство всего потребления перейдет на замкнутый цикл. Все существующие на тот момент свалки и захоронения отходов будут переработаны до состояния нового сырья и запущены снова в жизненный цикл. Практически исчезнет потребность в добывающей промышленности.
Всё это на основе технологий, заложенных в живых клетках.
Развитие таких технологий неизбежно приведет к ликвидации многих отраслей производства, иной раз весьма трудоемких. С одной стороны, это приведет к ликвидации многих рабочих мест, с другой – к насыщению рынка почти бесплатным продовольствием и товарами. Полагаю, что, имея такой выигрыш, легко будет справиться с возникшими социальными осложнениями.
Возможности новых технологий
Атомарно-молекулярная сборка
Суть вопроса
Жизнь человечества чрезвычайно расточительна. Мы производим колоссальное количество никому не нужных отходов, загрязняем окружающее пространство. Постоянно ищем и добываем новое сырьё, чтобы, в конце цикла, произвести новые отходы.
Это не может продолжаться долго. Мы изгадим наше окружение так, что не сможем в нем жить.
Существует необходимость взять пример с живой природы.
Живая клетка создает только то, что ей непосредственно нужно. Да, она тоже производит некоторые отходы. Но они снова ложатся в новые циклы воспроизводства жизни.
Производство, организованное внутри клеток, работает помолекулярно, производя необходимые вещества в строгом соответствии с цифровой моделью, заложенной в её РНК-молекулах. Молекула за молекулой. Строго, сколько надо. Ничего лишнего.
Именно так должна выглядеть вся производственная деятельность общества в будущем. В каждой условной единице общества, как в живой клетке, должно производиться только то, что сейчас нужно. Причем, производство должно быть унифицированным. Его технологии должны работать как в клетке, собирая непосредственно конечный продукт, без создания промежуточных продуктов. С цифровой точностью. Помолеккулярно. Поатомно. Опираясь на программные шаблоны.
Отличие от клетки только в масштабах производства. Для синтеза некоторого количества необходимого материала клетка использует некий конкретный механизм. Если такой материал уже не нужен, механизм будет ликвидирован.
В жизни потребуется производить параллельно большое количество необходимого материала. При этом, производство каждой молекулы будет подконтрольно.
Кроме этого материала нам потребуется множество других. Под каждый материал создавать отдельный механизм? Это будет слишком расточительно. Следовательно, механизмы должны быть перенастраиваемыми.
Если проследить исторически, то можно увидеть, что к работе на атомно-молекулярном уровне ведет весь прогресс науки и технологий. Производство чипов для вычислительной техники производится на всё более мелком уровне. Больше компонентов в меньшем объеме.
В связке с этими созидательными процессами и, как составная их часть, будет существовать и обратный процесс – расщепление (дезинтеграция) материалов.
Дезинтеграция, это не вспомогательный процесс. Это едва ли не более важное и более прорывное направление в производстве. Без него будет невозможна никакая атомарно-молекулярная сборка. Чтобы что-то собрать, нужно сначала произвести сырьё для этой сборки. Этим и занимается дезинтеграция.
Для атомно-молекулярной сборки (АМС) нужны отдельные атомы или сцепки атомов (куски молекул, радикалы), которые можно свободно взять или легко отщепить откуда-нибудь. Это и есть предварительно подготовленное сырьё. Его производством будут заниматься дезинтеграционные процессы (ДП).
Все материалы, подлежащие утилизации или ликвидации, должны будут проходить через ДП. Где они дробятся до нужного размера, сортируются и, в соответствии с сортировкой, проходят через различные расщепляющие процессы.
Неорганика разбивается на атомы, перемежающимися с какими-то другими, препятствующими слипанию, или сцепки атомов или собирается в микро-домены, и поатомно сортируется. Сверхчистые вещества. Всё это на тончайшем уровне. Чтобы быть готовыми к построению нового материала.
Органика разбирается либо на отдельные устойчивые молекулы, удобные для дальнейшего использования в новых построениях, либо на устойчивые радикалы в насыщенных растворах.
Всё это богатство будет храниться в специальных хранилищах-контейнерах. Куда будет поступать автоматически и также извлекаться для АМС, по мере необходимости.
Автоматика будет следить за наполненностью этих контейнеров. При избытке каких-либо материалов, они будут передаваться во внешние сети. При недостатке – заказываться и докупаться. Все перемещения автоматизированы.
Но мало произвести необходимое вещество. Нужно ещё собрать разные вещества в необходимой последовательности. Сшить их.
Здесь главную роль будут играть роботы. Роботы разных уровней. От нано и пико уровней, до вполне себе макроуровней.
Отдельные молекулы, сцепки молекул, потоки молекул необходимо доставить до места назначения, добиться их сцепления или взаимодействия с другими, всё это в нужной последовательности.
Нужно будет поддерживать или удерживать в нужном положении нарастающую массу изготавливаемого продукта, сращивать отдельные макро-куски.
Работа АМС и ДП возможна только в неразрывной связке вычислительной техники, роботизированных механизмов всех уровней и новых знаний, обеспечивающих эти процессы.
Возможно роботы мельчайшего уровня будут создаваться тут же, из имеющегося сырья, и разбираться по мере необходимости. Для разных процессов могут понадобиться разные механизмы.
Как это выглядит
Как же это будет выглядеть? Попробуем присмотреться.
В обществе наблюдается тенденция приближения производственно-управленческой деятельности непосредственно к человеку. Транспорт меняется от общественного к личному. Связь уходит от управляемых оператором коммутаторов к непосредственному управлению лично, со своего устройства, с богатейшими возможностями. Кухни в квартирах оснащаются новыми устройствами, значительно помогающими приготовлению пищи и упрощающие этот процесс. Автоматизированные стиральные машины исключают необходимость использования общественных прачечных. Прогресс движется навстречу человеку.
Этот тренд уничтожит в будущем большую часть существующего промышленного и пищевого производства. Почти всё сельское хозяйство. И почти ликвидирует торговлю в её теперешнем виде. В виде магазинов и крупных моллов.
Всё, что нужно человеку, будет производиться непосредственно у него дома. За небольшими исключениями, связанными с размерами производимого продукта, либо его технологичностью.
В квартирах людей добавятся новые агрегаты создающие новые продукты, перерабатывающие отходы и хранящие сырьё для новых изделий. Это будут роботизированные системы под управлением вычислительной техники, работающие по технологиям атомно-молекулярного уровня и подключенные как к информационным сетям, так и к сетям обмена сырьём.
Представьте, что в вашей квартире появятся ещё несколько агрегатов, размером с холодильник.
Конечно, это потребует перепланировки и расширения помещений. Но я думаю, этот вопрос решаемый.
Они будут создавать всё. Всё, необходимое для вас. Они будут вас кормить, одевать, обувать и создавать массу полезных и приятных вещей.
Резко сократится потребление воды. Исчезнет из домов санитарно-техническая канализация. Все отходы будут проходить полный цикл переработки и возвращаться в виде новых продуктов снова в ваше потребление.
Если разобраться, вся окружающая нас материя, будь то продукты питания, новые товары или бытовые отходы, состоят из одних и тех же атомов и молекул. Различие только в их сочетаниях. ДП и АМС изменяют эти сочетания и создают новый продукт, необходимый нам. То, что было отходами становится источником нового исходного сырья. Это не очистка, это разборка на компоненты и сборка совершенно других вещей.
Небольшие исключения – это крупногабаритные изделия, либо технологически сложные в производстве. Такие вещи будут производиться на специализированных производствах и автоматически доставляться вам либо в виде полуфабрикатов, годных для доработки вашими роботами, либо в виде отдельных конструкций, сшиваемые на месте, либо в виде уже готовых изделий. Да и само такое производство претерпит существенные изменения. Там не будет производиться ничего серийно. Там будут производиться только изделия на заказ.
Вода будет перерабатываться на месте. Из неё будет извлечено всё лишнее, до состояния дистиллированной и добавлены необходимые микрокомпоненты, доводящие её состояние до одного из стандартов питьевой воды.
Технологии придут к вам в дом.
Агрегаты будут различаться по назначению. Они будут «заточены» под определенные действия. Конечно, можно создать и универсальные устройства, умеющие делать всё. Но это приведёт к не всегда оправданному увеличению сложности и размеров.
Одни устройства будут готовить только еду и работать исключительно с органикой. Другие – специализируются на производстве одежды и обуви. Третьи – создавать бытовые вещи и взаимодействовать преимущественно с неорганическими веществами. Кроме того, все эти продукты нужно уметь утилизировать – разобрать на молекулы и атомы. Это тоже будут выполнять какие-то устройства. Плюс хранение, учет и регулирование количества сырья.
Все эти комплексы максимально роботизированы. Роботы участвуют как в мельчайших операциях, по доставке и сшиванию мизерных компонентов, так и в доведении до нужной кондиции выпускаемого изделия.
Движение в этом направлении видно на примере 3-D принтеров. Это начало технологий будущего. Они уже теперь собирают конечные изделия из исходного сырья. Это прообразы агрегатов будущего. В отличие от них будущие устройства будут ещё производить на месте необходимый материал из базового сырья, создавать многокомпонентные и композитные изделия и продукты, сшивая их, при необходимости, своими роботизированными компонентами, полностью контролируя течение процесса. Работа будет производиться на более тонком, приближенным к молекулярно-атомарному, уровне. Выращивание будет вестись не только послойно, но и в произвольных направлениях, с учетом необходимых свойств создаваемого изделия.
В приоритете покупок людей будет информация и сырьё. В большей степени – информация, поскольку большая часть сырья крутится постоянно в вашем потреблении. Информация станет основным потребительским товаром. Информация, владеющая алгоритмами создания того или иного изделия.
Конечно останется небольшая часть достаточно дорогого сырья. В первую очередь к нему относятся редкие вещества: золото, платина и другие, редко встречаемые в природе элементы. Хотя, ядерный синтез способен решить и эту проблему. Другое дело что это уже не домашнее производство.
Перемещение сырья будет организовано в почти автоматическом режиме. Обращение к человеку будет происходить за общими решениями: берём или не берём, объёмы и размеры финансирования. В остальном, ваша домашняя система сама определяет нехватку или избыток какого-либо сырья. Автоматически формирует запросы во внешние системы. Прибывают роботы доставщики, которые, не входя в ваш дом, подключаются к внешним клапанам вашей производящей системы, загружают или выгружают необходимое сырьё в нужных количествах. Вашего участия в этих действиях не потребуется.
А вот в чем потребуется участие, так это приобретение необходимой вам информации. Это будет зависеть только от вас.
Полагаю, что часть информации будет бесплатна. В первую очередь для производства продуктов первой необходимости. За какую-то придётся платить деньги. Особенно за новинки или изыски. Значительная часть человеческой деятельности будет заключаться в создании новой и новой информации, написание алгоритмов создания уже существующих изделий – перевода их в технологию АМС, или создания новых изделий «с нуля».
Без сомненья информация займет если не самое важное, то одно из самых важных мест в жизни людей.
Новые технологии значительно изменят и привычки людей.
Отпадет необходимость накапливать вещи. Ведь в любой момент можно произвести на свет точный клон любой вещи. Какие-то вещи люди перестанут стирать или чистить – ведь можно просто произвести их заново, а старые – в переработку. Люди перестанут дарить вещи, а будут дарить информацию об них, особенно если эта информация достаточно эксклюзивна.
Сейчас трудно даже вообразить этот новый мир с его новыми возможностями.
Еда
Потребности человека.
Первая потребность, что приходит на ум – это потребность в еде.
В производстве еды можно условно выделить три направления: производство продуктов, приготовление из них еды и производство готовой еды напрямую, без промежуточных стадий.
Наиболее достижимым представляется производство продуктов для приготовления еды. А в этом направлении наиболее простым видится производство продуктов однородного состава, таких как: мука, масла, жиры, соки. Достижимость синтеза сложных органических молекул откроет путь к производству этих видов продуктов. Нас не сильно интересует структура получаемого продукта. Разве что в производстве сыпучих продуктов типа муки понадобиться добавлять связующий компонент чтобы избежать слишком мелких фракций. Таким образом можно получать муку любых злаков или корнеплодов: пшеницы, ржи, риса, кукурузы, маиса и т.п. Любопытно отметить, что производство подобных продуктов грубого помола, т.е. более низкого качества по существующим понятиям, будет технологически сложнее, чем производство современного высококачественного продукта, поскольку придется создавать и добавлять в конечный продукт то, что считается отрубями или отходами. Используя связующие компоненты можно также формировать из подобного сырья гранулы, схожие с зернами этих злаков, и использовать их как заменители этих круп. Таким же образом будет получаться сырьё некоторых корнеплодов.
Сложнее обстоят дела с продуктами с выраженной клетчаткой растительного или животного происхождения. Если продукты животного происхождения используются для приготовления пищи в неживом виде, то продукты растительного происхождения иной раз используются в еду именно в живом виде.
Здесь, в области искусственного производства еды просматриваются два пути.
Первый путь, это ускоренное выращивание клетчатки.
Будут найдены пути для ускоренного выращивания живой ткани, как растительного, так и животного происхождения. К примеру, будет выращиваться отдельный кусок мышечной ткани коровы или какой-либо зелени. Это направление будет исследовано и решения будут найдены. Выращивание будет производиться либо непосредственно у потребителя, либо на специализированных фермах и доставляться потребителю в готовом виде.
Второй путь основан на том, что при приготовлении или переваривании пищи клетчатка разрушается и организмом усваиваются только некоторые продукты, выделяемые из неё. Следовательно, при создании продуктов нет необходимости воспроизводить эту клетчатку во всей её сложности. Достаточно будет создать её имитацию, с включением необходимых компонентов, участвующих в пищеварении, без потери вкуса.
Да и традиционное сельскохозяйственное производство продуктов питания никто не запрещал. Другое дело, что удельный вес такого производства со временем будет неуклонно снижаться. Но любители такой еды будут всегда.
Продукты создали и теперь нужно приготовить из них еду. Вот тут в полной мере будет задействована роботизированная составляющая наших комплексов. Основную нагрузку в приготовлении конечных блюд они возьмут на себя. Большую роль в этих процессах будут составлять скорости как выработки продуктов, так и приготовления блюд. Скорее всего, на ранних стадиях, процессы приготовления будут задаваться заранее, с учетом этих скоростей. Возможно приготовление целого набора блюд заранее в каком-то законсервированном или почти готовом виде, требующим минимальных действий перед употреблением.
Ну и наконец, по мере развития технологий, производство еды постепенно сместится в сторону производства сразу конечного продукта, без предварительного создания продуктов и приготовления из них конечных блюд. Дело в том, что стадия приготовления еды, а особенно термическая обработка, приводит к разрушению начального продукта и образованию новых соединений, являющихся основой создаваемого блюда. Так не лучше ли будет, при появившейся возможности, сразу создавать конечный продукт, готовый к употреблению.
Без сомнения, в конечном счете, никакое из этих направлений окончательно не победит. В том или ином виде и пропорции они будут существовать параллельно и, скорее всего, добавится ещё много чего, о чем мы пока не додумались. Тема еды, это весьма благодатное и перспективное направление, здесь ещё будет много открытий.
Одежда и обувь
Вторая из основных потребностей человека это одежда и обувь.
Этим будет заниматься отдельный агрегат или комплекс агрегатов.
Здесь тоже выделим два отдельных направления: производство материалов с последующим изготовлением из них изделий и выращивание готового изделия сразу, без промежуточных операций.
Каждое из направлений имеет преимущества. При раздельном изготовлении материалов с последующей сшивкой по заданным лекалам, продукция получается максимально приближенная к традиционной: воссоздается структура и материал ткани, сохраняются традиционные швы и крепления.
При создании изделия сразу, на молекулярном уровне, отпадает необходимость этапов сшивания. Но тогда и точное повторение структуры ткани, структуры волокон, швов становится избыточным. Материал одежды можно будет делать однородным и бесшовным. Достаточно соблюсти нормы, необходимые для него: заданная прочность, гигроскопичность, проницаемость, приятность прикосновения, заданная теплопроводность и внешний вид.
То же относится и к обуви. Слабые места обуви – это места соединения разнородных материалов, особенно подошвы и верха обуви, при значительных нагрузках на неё при эксплуатации. Новые технологии исключают эти слабости. Соединение будет сколь угодно прочным и бесшовным. Швы на обуви и на одежде будут присутствовать исключительно в декоративных целях.
При изготовлении изделий будут, в основном, использоваться новые, пока ещё не разработанные материалы. Однако, при необходимости, будет воссоздана и структура традиционной ткани, и практически натуральная кожа.
Перед изготовлением будут производиться необходимые замеры и расчеты. Ателье по пошиву находится у вас дома. Необходимые измерения будут производиться автоматически. В крайнем случае, вам нужно будет немного походить перед камерами.
Далее будет выбор необходимых моделей с учётом последних направлений моды и ваших пожеланий. Вы сразу увидите, как это изделие будет смотреться на вас, ещё до изготовления. Можно вносить любые поправки в модель и сразу видеть результат.
Только после выбора конкретного варианта, будет запущен созидающий процесс.
А надоевшая или износившаяся одежда отправляется в переработку.
Предметы обихода
Третье, с чем постоянно сталкиваемся, это предметы обихода.
Это предметы, окружающие нас в жизни. Они облегчают нашу жизнь и делают её богаче и разнообразней: органика и неорганика, посуда и электроника и всё остальное, вплоть до мебели, жилья и транспорта.
Эти вещи имеют разные размеры, состоят из различных материалов и могут иметь весьма разнообразную структуру. Отсюда следуют и разные подходы к их созданию. Что-то лучше собирать дома, на своих устройствах, а что-то – на стороне, на специализированных агрегатах, в зависимости от технологичности процессов и габаритов изделия.
Бытовая мелочь, включая посуду, электронику и т.п. будет выращиваться дома, по потребностям.
Крупные или сложные изделия предполагают множество операций при изготовлении. Тут на помощь приходят роботы сборщики, входящие в состав этого комплекса.
В зависимости от технологичности этого процесса, изделие может выращивается сразу целиком или по частям с последующей сборкой. В первом случае робот принимает минимальное участие только в поддержке в нужном положении растущее изделие. Во втором – изделие создается по частям и, затем, роботы сборщики собирают части в единое целое.
Если создание частей изделия становится технологически невыгодным для домашнего производства (крупное изделие или вредные промежуточные продукты), то его производство может быть перенесено на внешние специализированные и полностью автоматизированные производства. После создания оно будет доставлено вашим роботам сборщикам. Или даже целиком будет создано вовне и доставлено к вам в готовом виде.
Большая часть общественных производственных мощностей будет работать над выполнением подобных операций, временно дополняя собой недостающую мощь домашнего производства. Там может быть сосредоточено производство комплектующих или полная сборка крупногабаритных изделий, таких как мебель, транспорт и т.п.
Впрочем, если предстоит большая работа, ничто не мешает вначале насоздавать или прикупить фактически промышленные комплексы и выполнить всю намеченную работу на месте, а затем их демонтировать и утилизировать. Такое тоже возможно.
Комплекс, умеющий создавать другие комплексы, это одна из самых важных технологий будущего. На её основе можно создать всё, что угодно. Выражаясь термином из программирования, созидание будет производиться рекуррентно, сначала просчитываются вложенные друг в друга циклы производства, а затем идет их выполнение снизу-вверх. Вначале просчитывается, что нужно для последнего цикла – производства конечного продукта. Затем определяется, что из этого уже есть, а чего нет и, для того чего не хватает, типа материалов и инструментов, посчитываются очередные циклы производства и определяется, чего не хватает для выполнения этих новых циклов. Таким образом идет расчет до тех стадий, которые существуют в наличии. После этого начинается выполнение просчитанных циклов в обратном порядке, по пути утилизируя отработанные и уже не нужные инструменты и материалы, вплоть до создания конечного продукта.
По сути, это уже космическая технология. Забегая вперед, можно уже сказать, что любые дальние и не очень космические полеты будут оснащены в первую очередь подобными технологиями: энергия, растиражированная информация, вычислительные системы, созидающие комплексы, необходимое сырье, люди или искусственный интеллект. Никаких лишних запасов. Всё, что понадобится в пути или в конечной цели посещения, будет произведено на месте. А если целью посещения будут материальные объекты типа планет, астероидов, комет или чего подобного, то и запасы сырья берутся минимальные, только необходимые в пути. Всё остальное можно найти на месте. Даже если там в дали экспедиция попадет в критическую ситуацию, то пока есть в безопасности хоть один человек или ИИ и хоть один созидающий комплекс с набором необходимой информации, то всё можно восстановить, вплоть до создания нового корабля и возрождения погибших космонавтов (об этом – в главе посвященной человеку), используя описанную технологию.
Интересно отметить, что эти технологии, кроме всего сказанного, решат вопросы с шедеврами искусства. Все существующие шедевры (ну, или почти все) будут разобраны на молекулы и обсчитаны. Поскольку часть шедевров понесла потери во внешнем виде из-за старения материалов, они будут восстановлены до первоначального состояния, до того вида, в каком создавались мастерами. На них будут созданы сборочные схемы. Каждый человек сможет создать точный клон любого шедевра. Вопрос лишь с приобретением необходимой информации.