Михаил Ковальчук: между мозгом и искусственным интеллектом есть связь
Любая значимая разработка, как и произведение искусства, требует не только вдохновения, но и точной реализации, терпения и глубокого понимания материала. Именно поэтому, по мнению президента Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» Михаила Ковальчука, материализация научной идеи имеет не меньшее значение, чем сам ее замысел.
В начале августа Михаил Ковальчук был удостоен звания Героя Труда, а свое первое интервью в новом статусе он дал РИА Новости. В разговоре он подробно рассказал о том, как удалось сохранить советскую научную школу и почему это стало важнейшим фактором развития отечественной науки. Кроме того, ученый объяснил, зачем фундаментальные исследования особенно необходимы в эпоху высоких технологий, когда многие страны делают ставку исключительно на прикладные разработки.Отдельное внимание Ковальчук уделил современным технологиям и тем просчетам, которые были допущены при создании новых поколений компьютеров. Он также провел любопытную параллель, сравнив искусственный интеллект с лампочкой, подчеркнув, что технология сама по себе не является источником смысла — все зависит от того, как именно ее используют люди. Еще одной важной темой беседы стали причины, по которым США, по его словам, заметно отстали в разработке атомных ледоколов и в ряде других направлений, где особенно важны стратегическое мышление и научная преемственность.В интервью были затронуты и более широкие вопросы о будущем науки, роли государства в поддержке исследований и необходимости сохранять научные школы, которые формируются десятилетиями. Беседу с Михаилом Ковальчуком для РИА Новости вели Владимир Сычев и Диляра Солнцева.– Михаил Валентинович, добрый день. Сегодня тема создания исследовательских установок класса «мегасайенс» вызывает большой интерес у научного сообщества и промышленности. В России этому направлению уделяется особое внимание, поскольку такие комплексы позволяют проводить эксперименты на уровне мировых стандартов и формируют основу для прорывных исследований. На какой стадии сейчас находится эта работа?
– Работа по созданию установок класса «мегасайенс» в России ведется системно и последовательно в рамках масштабной государственной программы, утвержденной несколько лет назад указом президента и решениями правительства. Эта программа направлена на формирование целой сети уникальных научных комплексов, распределенных по разным регионам страны, чтобы обеспечить доступ ученых к передовому оборудованию и развивать фундаментальную науку внутри России. Такие установки не только расширяют возможности отечественных исследователей, но и помогают укреплять международную конкурентоспособность российской научной школы.
Сегодня уже реализуются и проектируются несколько ключевых объектов, среди которых особенно выделяются две флагманские установки. Первая — реактор ПИК, один из самых мощных в мире высокопоточных исследовательских реакторов мощностью 100 мегаватт. Он предназначен для проведения широкого спектра экспериментов в области физики, материаловедения, химии и других направлений, где требуется интенсивный поток нейтронов. Вторая — установка «СИЛА» («СИнхротрон + Лазер»), которую мы создаем на нашей площадке в Протвино под Москвой, на базе Института физики высоких энергий.
Особая значимость этих проектов заключается в том, что они станут центрами притяжения для ученых, инженеров, аспирантов и молодых исследователей. На их базе можно будет решать задачи, связанные с изучением структуры вещества, разработкой новых материалов, созданием перспективных технологий для медицины, энергетики, микроэлектроники и других отраслей. Кроме того, подобные комплексы обычно становятся драйверами для развития инфраструктуры, научных школ и кооперации между академической наукой, университетами и промышленными предприятиями.
Таким образом, создание мегаустановок в России — это не разовая инициатива, а долгосрочная стратегия, направленная на укрепление научного потенциала страны. Сейчас эта работа находится в активной стадии: одни объекты уже работают или проходят этапы модернизации, другие находятся в процессе строительства и технологической подготовки. В ближайшие годы именно такие установки будут определять новые возможности российской науки и открывать путь к исследованиям, которые прежде были доступны лишь на зарубежных площадках.
Переписанный текст: Проект «СИЛА» выделяется среди других научных установок тем, что в одном комплексе будут объединены синхротронное излучение четвертого поколения и лазер на свободных электронах. Такое сочетание открывает новые возможности для исследований в области физики, материаловедения, химии, биологии и медицины. Благодаря этому ученые смогут получать более точные данные о структуре вещества и изучать процессы на уровне атомов и молекул.Параллельно в стране создаются и другие крупные источники синхротронного излучения. В Курчатовском институте строится новый синхротрон «КИСИ-Курчатов», который должен прийти на смену действующей установке. Сегодня эта машина остается единственной работающей специализированной установкой такого класса на постсоветском пространстве, поэтому ее модернизация особенно важна для всей научной инфраструктуры.Активно развивается и дальневосточное направление: на острове Русский, на базе Дальневосточного федерального университета, ведется работа над новым синхротроном. Его запуск позволит расширить исследовательские возможности региона и создать современную площадку для подготовки специалистов и проведения передовых экспериментов.Кроме того, уже в ближайшее время начнет работу установка «СКИФ», расположенная в Сибири, рядом с новосибирским Академгородком. Она уже построена и в перспективе станет одним из ключевых центров синхротронных исследований в стране. Все эти проекты вместе формируют новую научную сеть, которая позволит России существенно укрепить позиции в области высокотехнологичных исследований и создать базу для будущих открытий.В рамках этой программы мы не только реализуем масштабные научно-технологические проекты, но и возрождаем важный объект, который так и не был завершен в советское время, — синхротрон на базе Института электроники в Зеленограде. Его создание станет значимым шагом для развития отечественной науки, поскольку именно такие центры формируют основу для прорывных исследований и внедрения передовых разработок в промышленность. На этой площадке будет создан уникальный центр высоких технологий — своего рода Московская технологическая долина, где смогут сосредоточиться научные коллективы, инженеры, стартапы и компании, работающие над перспективными решениями.Отечественная наука во многом опирается на систему научных школ, и в этом заключается ее особая сила. Суть этого подхода в том, что знания не просто передаются от одного поколения ученых другому, а развиваются и углубляются в рамках устойчивой исследовательской традиции. Например, если вы — мой аспирант, я обучаю вас, передаю вам методы, подходы и научное мышление, а затем вы уезжаете работать, скажем, в Саранск или Калининград и там продолжаете начатые исследования, развивая их уже как самостоятельный ученый. Со временем к вам приходят новые ученики, затем еще один и еще один, и в результате возникает целая сеть специалистов, объединенных общими идеями, методологией и научной культурой. Именно так формируется прочная система знаний, которая обеспечивает преемственность, устойчивость и развитие науки на долгие годы.В истории отечественной науки были периоды серьезных испытаний, и распад Советского Союза стал одним из самых трудных из них. Однако даже в те годы, когда финансирование резко сократилось, а многие коллективы были вынуждены работать в крайне ограниченных условиях, научные школы не исчезли. Сохранялись преемственность, опыт и базовые компетенции, благодаря которым страна не потеряла научный фундамент. Важно понимать, что наука — это не только здания и оборудование, но прежде всего люди, их знания, традиции и способность передавать опыт следующему поколению.Да, в ряде организаций численность специалистов сократилась в разы: там, где прежде трудились тысячи ученых, могли остаться лишь сотни. Но даже в такой ситуации основные направления исследований продолжали жить, а уникальные знания не были утрачены полностью. Благодаря этому, когда государство вновь осознало стратегическую роль науки и начало направлять средства в приоритетные научно-технологические проекты, восстановление пошло достаточно быстро. Во многом именно сохраненные научные школы позволили не начинать с нуля, а опираться на уже накопленный задел.Сегодня можно уверенно говорить, что в области мегаустановок нам удалось полностью восстановить ключевые компетенции. На крупнейших производственных и научных площадках снова налажен полный цикл работ, а отечественные специалисты выполняют основную часть задач собственными силами. Мы самостоятельно разрабатываем и создаем все главное, привлекая внешние поставки лишь для отдельных узлов и деталей. Это свидетельствует о том, что научно-инженерный потенциал страны не только сохранен, но и успешно возрожден.Создание подобных установок — это не просто научная задача, а по-настоящему масштабный междисциплинарный проект, который объединяет множество направлений и компетенций. Разработка крупных научных комплексов требует не только фундаментальных знаний, но и высокой координации между разными отраслями, от теоретических исследований до промышленного производства. Именно поэтому такие инициативы часто становятся центром притяжения для лучших специалистов и новых технологий.
Потому что для того, чтобы создать реактор или ускоритель, нужны не только эксперты в области ядерной физики и физики частиц, но и специалисты по ускорительной технике, инженеры-конструкторы, расчетчики, программисты, технологи и многие другие профессионалы. Затем необходимо изготовить сверхсложное оборудование, обеспечить его точную сборку, наладку и проверку на соответствие всем требованиям. После этого в работу включаются сотрудники, которые будут обслуживать экспериментальные станции, проводить измерения и поддерживать стабильную работу всей системы.
Кроме того, такие проекты формируют прочную основу для развития целых научных школ, стимулируют подготовку молодых кадров и создают спрос на передовые инженерные решения. Они способствуют росту смежных отраслей, развитию высокоточного приборостроения, материаловедения, вычислительных технологий и производственной базы. В результате подобные установки дают мощный импульс научно-технологическому прогрессу и усиливают потенциал страны в долгосрочной перспективе.
– Зачем в эпоху технологий нужна фундаментальная наука?– Фундаментальная наука нужна для того, чтобы понимать саму природу вещей, а не только пользоваться уже готовыми технологиями. Именно она объясняет, как устроен мир, из каких свойств складываются материалы, почему одни вещества прочнее, другие легче, а третьи лучше проводят тепло или электричество. Без такого знания невозможно создавать по-настоящему новые решения.Например, очень важно изучать свойства материалов: это основа почти всех современных открытий и изобретений. Науку вообще можно сравнить с искусством. Чтобы картина, сначала существующая только в воображении художника, стала реальностью, нужны холст, краски, мольберт и кисть. Точно так же и в музыке: мелодия сама по себе остается лишь идеей, пока ее не запишут нотами и не исполнят на инструменте. То есть любая идея должна быть материализована, чтобы стать доступной людям.Именно материализация знаний является одним из главных приоритетов науки — и сегодня, и много тысяч лет назад. На протяжении истории человечества развитие цивилизации во многом определялось тем, какой материал человек научился использовать. Сначала был каменный век, затем бронзовый, потом железный — и каждый новый этап приносил с собой новые возможности, новые орудия труда и новый уровень жизни. Можно сказать, что история человечества — это во многом история освоения материалов.Сегодня ситуация не изменилась: современные технологии тоже рождаются из фундаментальных исследований. Новые сплавы, полимеры, наноматериалы, полупроводники и композиты появляются не случайно, а благодаря глубокому научному пониманию их свойств и структуры. Поэтому фундаментальная наука остается необходимой основой прогресса: именно она открывает дорогу будущим открытиям, которые потом становятся частью повседневной жизни.– А сейчас у нас какой век?
– Сегодня мы живем в по-настоящему переломную эпоху, когда развитие науки и технологий напрямую зависит от новых материалов. Именно поэтому современный век можно назвать временем материаловедения, ведь от свойств материалов сегодня зависит практически все — от транспорта и энергетики до связи, медицины и космической техники.
Если обратиться к истории, то первый этап развития материаловедения назывался физическим металловедением. В этот период люди научились получать чугун, высоколегированную сталь и специальные сплавы с заранее заданными свойствами. Это стало огромным шагом вперед, потому что благодаря новым металлическим материалам появились более прочные и надежные конструкции, развивалась промышленность, создавались оружие, броня, самолеты, подводные лодки, автомобили, поезда и многие другие виды техники.
Со временем приоритет сместился к полупроводникам. Именно тогда был открыт полупроводниковый эффект, и начался второй этап развития материаловедения. Этот период ознаменовался стремительным ростом микроэлектроники, появлением новых технологий обработки материалов и созданием сплавов, специально предназначенных для электронных устройств. Полупроводники стали основой для развития компьютеров, современной связи, измерительной техники и множества приборов, без которых невозможно представить современную жизнь.
Таким образом, развитие материаловедения шло от изучения и совершенствования металлов к созданию сложных функциональных материалов. И сегодня эта наука продолжает развиваться, открывая новые возможности для техники будущего, нанотехнологий, энергетики и высокоточных устройств.
Сегодня мы переходим к третьему по-настоящему революционному этапу в развитии материаловедения — к биоорганическому материаловедению. Это направление связано с изучением и созданием материалов, которые по своей структуре и функциям приближаются к живым системам. Биоорганические объекты и сама живая природа устроены несравнимо сложнее, чем традиционные технические материалы, поэтому работа с ними требует совершенно иного уровня понимания.
Если сравнивать обычные неорганические материалы с биологическими структурами, разница становится особенно заметной. Например, вы можете взять полупроводниковый кристалл диоксида кремния: в его элементарной ячейке содержится всего восемь атомов. Это относительно простая, предсказуемая структура, которую можно хорошо описать и рассчитать. Но если речь идет об элементарной ячейке белка, то там уже могут быть сотни тысяч атомов, и такая система обладает огромным числом связей, уровней организации и вариантов поведения.
Именно поэтому биоорганическое материаловедение считается столь важным и перспективным направлением. Оно позволяет не просто повторять природные решения, а пытаться понять, как в живых системах сочетаются прочность, гибкость, самосборка, самовосстановление и высокая функциональность. Природа на протяжении миллионов лет создавала материалы, которые работают удивительно эффективно, и сегодня ученые стараются перенять эти принципы для медицины, электроники, энергетики и других областей.
Современный искусственный интеллект наглядно показывает, насколько ограниченными и не всегда удачными были многие прежние подходы к созданию компьютеров и вычислительных систем. Когда мы начинаем сравнивать возможности биологических структур с классическими техническими решениями, становится очевидно, что будущее технологий во многом связано с более глубоким пониманием живой материи. Именно в этом и заключается огромный потенциал биоорганического материаловедения.
Переписанный текст:Чтобы лучше понять суть, приведу простой пример. Раньше, когда люди заходили в лифт, они нередко чувствовали сильную духоту и даже обливались потом. Причина была в том, что для освещения там использовалась обычная лампа накаливания. На первый взгляд это был источник света, но по сути она работала в первую очередь как источник тепла: электрический ток проходил через тонкую нить в вакууме, нагревал ее до высокой температуры, и в результате около 90% энергии уходило именно в тепло, а лишь небольшая часть — в свет. Совсем иначе устроены современные светодиодные лампы. Сегодня, заходя в лифт, человек видит яркое освещение, но почти не ощущает нагрева. Светодиод преобразует энергию гораздо эффективнее: он дает достаточно света и при этом почти не выделяет лишнего тепла. То же самое можно сказать и о компьютерах. Современный компьютер во многом похож на старую лампу накаливания в лифте: он выполняет полезную работу, но значительная часть энергии превращается в тепло. Особенно это заметно в мощных вычислительных системах. Например, в Курчатовском институте находится один из самых мощных суперкомпьютеров, и для его работы требуются огромные системы охлаждения, которые отводят большое количество тепла. Именно поэтому развитие технологий сегодня связано не только с увеличением мощности, но и с повышением эффективности. Важно, чтобы устройство делало больше полезной работы при меньших потерях энергии. Это касается и освещения, и вычислительной техники, и многих других сфер современной науки и техники.Переписанный текст:Компьютер, по сути, тоже можно считать тепловым устройством, ведь в процессе работы он неизбежно выделяет тепло. И если задуматься, связь между биоорганикой и искусственным интеллектом на первый взгляд может показаться неочевидной. Однако на самом деле она гораздо глубже, чем кажется. Когда около 60 лет назад человечество начало создавать твердотельную микроэлектронику, а затем и первые компьютеры, инженеры и ученые были уверены, что в определенном смысле повторяют принцип работы человеческого мозга. Их вдохновляла идея создать систему, способную мыслить, обрабатывать информацию и принимать решения почти так же, как это делает человек. Но в тот момент устройство мозга оставалось для науки почти загадкой: биологическая материя была слишком сложной, малоизученной и труднодоступной для полноценного понимания. Поэтому путь был выбран иной. Вместо живой ткани начали использовать простые и надежные материалы — кремний, германий и другие полупроводники. На их основе построили совершенно новую электронную систему, которая со временем стала основой современных вычислительных технологий. Это решение открыло огромные возможности и стало настоящим технологическим прорывом. Однако позже выяснилось, что в этом подходе было допущено сразу две ошибки. Первая заключалась в чрезмерной уверенности, что мозг можно легко воспроизвести с помощью обычной электронной схемы. Вторая — в недооценке того, насколько сложны, гибки и энергоэффективны биологические нейронные системы по сравнению с искусственными. Именно поэтому сегодня исследования в области искусственного интеллекта все чаще обращаются не только к технике, но и к биологии, нейронауке и устройству живых систем. Таким образом, биология и искусственный интеллект оказались связаны гораздо теснее, чем это представлялось в самом начале развития вычислительной техники. И чем глубже мы изучаем мозг, тем яснее понимаем: будущее интеллектуальных технологий во многом зависит от того, насколько хорошо мы сможем объединить достижения биологии и инженерии.Переписанный текст:Еще одна важная ошибка заключается в том, что мы привыкли разделять память на два отдельных уровня: долговременное хранилище и оперативную память, где непосредственно происходит обработка информации. На первый взгляд это разделение кажется удобным и логичным, однако на практике оно создает лишние энергетические потери. Когда такие блоки расположены геометрически и топологически разнесенно, они связываются между собой проводниками внутри интегральной металлизированной структуры. В результате каждый перенос данных из оперативной памяти в долговременную и обратно превращается в электрический ток, который вынужден проходить по этой линии.
При этом, согласно закону Ома, любой ток, проходя через сопротивление, неизбежно приводит к выделению тепла. Иными словами, часть энергии просто рассеивается впустую — точно так же, как это происходит в обычной лампочке или любом другом нагревающемся проводнике. Чем больше таких обращений к памяти и чем длиннее путь сигнала, тем выше суммарные энергетические затраты всей системы. Именно поэтому традиционная архитектура памяти оказывается не только менее эффективной, но и более дорогой с точки зрения энергопотребления.
В одном из проектов с партнерской компанией мы попробовали принципиально иной подход: геометрически сблизили оперативную и долговременную память, фактически устранив лишний промежуточный путь для передачи данных. Такое изменение архитектуры позволило резко сократить потери на перемещение информации и уменьшить паразитное тепловыделение. В результате энергопотребление снизилось примерно в тысячу раз, что наглядно показало, насколько сильное влияние на эффективность вычислительной системы оказывает сама организация памяти.
Этот пример демонстрирует, что улучшение аппаратной архитектуры может давать колоссальный эффект даже без радикального изменения алгоритмов. Когда данные и вычисления находятся ближе друг к другу, система работает быстрее, экономнее и стабильнее. Поэтому сегодня все больше внимания уделяется не только производительности процессоров, но и тому, как именно устроено взаимодействие между различными типами памяти.
– А какое отношение это имеет к искусственному интеллекту?
– Здесь связь самая прямая. В советский период в стране была, по сути, одна из самых сильных в мире школ автоматизации: разрабатывались системы управления предприятиями, технологическими линиями, сложными производственными процессами и целыми комплексами техники. Это была не просто теория, а реальная инженерная база, на которой строились крупные проекты и решения для промышленности, транспорта и оборонной сферы.
Если говорить о доказательствах такого уровня, то одним из самых ярких примеров стал полет космического корабля «Буран» почти сорок лет назад. Сегодня часто говорят о беспилотных трамваях, автомобилях с подстраховывающим водителем и других современных системах автоматического управления. Но еще в 1988 году «Буран» совершил космический полет полностью в автоматическом режиме, без экипажа на борту и без человека в кабине.
Именно такие проекты показывают, что еще тогда в СССР умели создавать сложнейшие алгоритмы управления, которые сегодня можно считать предшественниками многих современных технологий искусственного интеллекта, робототехники и автономных систем. Поэтому разговор об ИИ тесно связан не только с нынешними разработками, но и с тем инженерным и научным фундаментом, который был заложен десятилетия назад.
Переписанный текст: История автоматизации в авиации наглядно показывает, насколько далеко могут зайти технологии, если им доверить сложнейшие задачи. Иногда машина способна действовать точнее и быстрее человека, особенно когда речь идет о полетах, посадке и анализе множества внешних факторов. И он не просто двигался по привычному маршруту между Петербургом и Москвой — он словно облетел Землю, затем вышел на посадочную полосу, а после неожиданно отклонился в сторону. Позже выяснилось, что система "увидела" усиление бокового ветра и самостоятельно скорректировала траекторию захода на посадку. Это был уникальный случай, который с тех пор никто не смог повторить. Подобные примеры заставляют задуматься: если уровень автоматизации уже был настолько высоким, почему тогда еще не появилось понятие "искусственный интеллект"? Ответ довольно простой. ИИ — это не просто автоматизация, а ее следующая, более сложная ступень, где система не только выполняет заданный алгоритм, но и анализирует данные, делает выводы и выбирает оптимальное решение. Однако для создания таких систем нужны были огромные массивы информации, их глубокая обработка и возможность молниеносного анализа. Причем речь идет не о часах или минутах, а буквально о долях секунды. В то время вычислительных ресурсов для этого еще не хватало: компьютеры были недостаточно мощными, а технологии хранения и обработки данных только начинали развиваться. Сегодня же ситуация изменилась. Современные вычислительные мощности, большие данные и развитые алгоритмы машинного обучения позволили приблизиться к тому уровню, который раньше казался недостижимым. Именно поэтому сегодня искусственный интеллект активно применяется в самых разных сферах — от транспорта и медицины до финансов и промышленности. Он уже помогает человеку принимать решения, прогнозировать события и находить закономерности там, где без технологий это было бы слишком долго или практически невозможно.Сегодня искусственный интеллект все чаще упирается не только в вычислительные мощности, но и в вполне приземленные ограничения — прежде всего в энергетику. Представьте, что вам нужно собрать данные о миллионе людей, страдающих одним заболеванием, включая их геномы, а затем обработать этот огромный массив информации, чтобы выявить тех, у кого есть предрасположенность к конкретной болезни. Подобные задачи требуют колоссальных вычислений, а значит, и огромного количества энергии. При этом сами интегральные схемы в компьютерах в процессе работы выделяют значительные объемы тепла, что дополнительно усложняет развитие таких систем.
Именно поэтому вопрос дальнейшего роста ИИ сегодня все в большей степени становится вопросом доступной и стабильной электроэнергии. По сути, искусственный интеллект можно назвать своеобразным «сублимированным электричеством», поскольку без постоянного и мощного энергоснабжения он просто не сможет эффективно функционировать. Долгое время на это не обращали должного внимания, считая вычислительные ресурсы главным ограничением, однако сейчас становится очевидно, что без решения энергетической проблемы масштабное развитие ИИ невозможно.
Не случайно в разных странах все чаще обсуждают, каким образом обеспечить новые центры обработки данных и высокопроизводительные вычислительные кластеры надежным источником энергии. В Германии, например, вновь поднимается вопрос о возможной разморозке законсервированных атомных станций, если это технически еще осуществимо. В США, в свою очередь, из архивов и старых наработок достают проекты так называемых портативных атомных установок, которые когда-то считались перспективным направлением. Таким образом, развитие искусственного интеллекта сегодня тесно связано не только с прогрессом в программировании и микроэлектронике, но и с поиском новых энергетических решений, без которых его дальнейший рост может оказаться невозможным.
Проблема энергетического обеспечения сегодня требует не просто точечных мер, а комплексного и долгосрочного подхода. Если мы говорим о будущем экономики, промышленности и технологического развития, то без надежной и доступной энергии решить многие задачи будет невозможно.
– Как же решить проблему?
– Здесь есть два основных направления. Во-первых, необходимо наращивать энергопроизводство. По сути, реальный и наиболее эффективный путь в этом направлении сегодня связан с развитием ядерных технологий и атомной энергетики. Особое значение при этом имеют мобильные атомные станции и станции малой мощности, в создании которых мы уже обладаем серьезными преимуществами и находимся на передовых позициях.
Важно понимать, что речь идет не только о количестве вырабатываемой энергии, но и о надежности, автономности и возможности обеспечить ею удаленные территории, промышленные объекты и инфраструктуру будущего. Именно поэтому атомная энергетика рассматривается как один из ключевых инструментов для устойчивого развития.
Во-вторых, необходимо менять сам принцип потребления энергии. Человеческий мозг — уникальный орган, благодаря которому создано все, что нас окружает, — потребляет около 10 ватт, а в пиковые моменты не более 30 ватт. Это показывает, что природа уже давно предложила крайне эффективную модель энергопотребления. Следовательно, наша задача состоит не только в увеличении генерации, но и в переходе к новому, природоподобному типу использования энергии, более экономичному, гибкому и рациональному.
Именно поэтому уже на протяжении десяти лет ведется сложная и последовательная работа над концепцией развития природоподобных технологий. Такие решения способны изменить сам подход к производству, распределению и потреблению энергии, сделав его более устойчивым и гармоничным с окружающей средой.
Таким образом, выход из энергетической проблемы лежит в двух взаимосвязанных шагах: развитии современной атомной энергетики и переходе к принципиально новому способу потребления ресурсов. Только сочетание этих направлений позволит создать действительно эффективную энергетическую систему будущего.
— Почему это всегда так сложно? — спрашивают в подобных случаях.
— Потому что любая новая идея поначалу нужна очень немногим. Так было и раньше, и сегодня ситуация почти не изменилась. Причин здесь несколько: во-первых, новое часто кажется непонятным большинству людей, во-вторых — оно неизбежно нарушает сложившееся равновесие. Когда все уже заняли свои позиции, ресурсы распределены, влияние поделено, а статус-кво кажется устойчивым, появление чего-то принципиально нового воспринимается как угроза. Значит, кому-то придется уступить место, кому-то — пересмотреть привычные правила, а кому-то — отказаться от прежних преимуществ.
Именно поэтому любая среда поначалу сопротивляется новшествам: система всегда стремится сохранить привычный порядок и с осторожностью относится к переменам. Новое редко пробивает себе дорогу легко — ему приходится доказывать свою практическую ценность, объяснять преимущества и показывать, что оно действительно работает.
Однако все меняется, когда за идеей стоят конкретные дела и люди, которые последовательно продвигают ее в жизнь. В этом случае новшество перестает быть абстрактной концепцией и становится частью реальности. Когда есть команда, цель и понятный механизм реализации, даже самая смелая инициатива начинает восприниматься иначе — как направление развития, а не как временный эксперимент.
Именно в этом смысле стратегия развития природоподобных технологий, недавно утвержденная президентом, имеет особое значение. По сути, это не просто документ, а ориентир, задающий курс на формирование нового технологического уклада. Такой подход открывает возможности для внедрения решений, которые опираются на принципы природы, повышают устойчивость систем и создают основу для долгосрочного научно-технического роста.
Если этот курс будет последовательно реализовываться, он сможет не только изменить отдельные отрасли, но и повлиять на саму логику развития экономики и промышленности. А значит, речь идет уже не о точечных улучшениях, а о более глубокой трансформации будущего.
— Каким образом можно это понять глубже?
— До недавнего времени человек рассматривал природу прежде всего как источник знаний и образец для подражания. Мы привыкли изучать живые организмы, а затем создавать на их основе сложные технические системы, стараясь повторить то, что уже давно отработано в природе. Однако многие из наших устройств лишь внешне напоминают природные аналоги, но по сути устроены совершенно иначе. Например, современные микроэлектронные системы выполняют множество задач, но принцип их работы мало похож на работу мозга, который остаётся гораздо более гибким, экономичным и совершенным.
Если взглянуть на это с другой стороны, становится ясно, что природа не просто вдохновляет инженеров, а задаёт нам эталон эффективности. Возьмём, к примеру, человеческую руку: мы создали экскаваторы, грейдеры и подъёмные краны, которые позволяют выполнять тяжёлую работу, но ни одно из этих устройств не может сравниться с рукой по точности, универсальности и тонкости движений. В живых системах удивительным образом сочетаются сила, чувствительность и способность к саморегуляции.
Кроме того, биологические системы отличаются поразительно низким уровнем энергопотребления. Человек существует благодаря биотопливным процессам: мы принимаем пищу, и в клетках запускаются сложные химические реакции, обеспечивающие работу органов, движение, мышление и поддержание жизни. Именно эта энергетическая экономичность делает живые организмы настолько совершенными и одновременно столь трудными для полного технического воспроизведения.
Поэтому сегодня всё чаще говорят не просто о копировании природы, а о более глубоком понимании её принципов. Чем внимательнее мы изучаем живые системы, тем яснее видим, что природа уже создала решения, к которым техника только стремится.
Переписанный текст:В современном мире особенно важно перейти от простого «копирования» природных решений к более глубокому биоподобию, когда технологии не просто повторяют внешний вид живых систем, а используют их принципы работы. Именно такой подход открывает путь к созданию более эффективных, гибких и устойчивых материалов и конструкций.
Если посмотреть на развитие техники в XX веке, можно заметить, что этот период во многом был связан с использованием кристаллических материалов. Практически все ключевые технологии — компьютеры, лазеры, системы хранения информации — создавались на основе монокристаллов. Это позволило добиться огромного научно-технического прогресса, создать целые отрасли промышленности и получить уникальные по своим свойствам материалы. Однако эти материалы были строго упорядоченными и достаточно далекими от того разнообразия, которое характерно для живой природы.
Сегодня же человечество все активнее движется в сторону неупорядоченных или слабо упорядоченных материалов, к которым относится и биоорганика. Такой переход особенно важен, потому что именно в природе большинство структур формируется не по жесткой схеме, а благодаря сочетанию гибкости, самоорганизации и приспособляемости. Более того, природные системы часто оказываются одновременно прочными, легкими и экономичными с точки зрения ресурсов, что делает их особенно привлекательными для инженеров и ученых.
Хороший пример — современное самолетостроение. Если раньше многие элементы могли бы ассоциироваться с монолитными кристаллическими структурами, то сегодня крыло самолета изготавливают уже не из монокристалла, а из композитных материалов, в частности из углеродного волокна. Для его производства используется нечто, напоминающее ткацкий станок, потому что материал создается путем переплетения волокон, а не путем выращивания идеально упорядоченной кристаллической решетки. Это наглядный пример природоподобной технологии, когда человек берет за основу не прямое копирование природы, а ее конструктивные принципы.
Таким образом, биоподобие становится не просто модным направлением, а важнейшим этапом технологического развития. Именно оно позволяет создавать решения, которые лучше соответствуют требованиям современного мира: они легче, прочнее, экономичнее и ближе по логике своего устройства к естественным системам.
Возвращаясь к меганауке, важно отметить, что вместе с развитием инструментов меняется и сама система измерений, то есть привычная «метрика» наблюдения. В случае кристаллов все относительно просто: кристаллическая решетка дает дифракционную картину, и, направляя луч на упорядоченную структуру, можно увидеть расположение атомов. Однако там, где упорядоченности нет, дифракционный метод уже не работает в прежнем виде, поэтому исследователям приходится искать другие подходы и новые способы «видеть» материю. Именно поэтому при создании мегаустановок, включая синхротронные источники, применяют различные виды рассеяния — например, ядерное и другие специализированные методы. Со временем они превращаются не просто в инструменты, а в основную метрику для изучения материалов нового поколения, позволяя получать данные о структуре и свойствах вещества, недоступные традиционными методами.
– Если говорить об атомных технологиях, выходит, что США уже никогда не смогут догнать нас в таких направлениях, как атомные ледоколы?
Никогда не стоит говорить «никогда», особенно когда речь идет о науке, технологиях и международной конкуренции. Мир постоянно меняется, и те, кто сегодня кажется безусловным лидером, завтра могут потерять преимущество, если перестанут развиваться. Важнейшее правило здесь простое: как только появляется ощущение, что рынок, отрасль или даже целый мир уже под контролем, начинается расслабление, а именно оно часто и приводит к отставанию. В истории не раз бывало, что сильнейшие позиции терялись не из-за отсутствия ресурсов, а из-за самоуспокоенности.
В этом смысле конкуренция играет огромную роль, потому что она не дает остановиться и заставляет двигаться вперед. Почему Соединенные Штаты в какой-то момент «провисли»? Потому что они допустили ошибку — перестали сохранять прежний темп и утратили ощущение постоянной необходимости бороться за лидерство. Когда кажется, что мир уже у тебя в руках, появляется иллюзия завершенности, но на самом деле пустых мест не бывает: если одна страна или компания сдает позиции, их очень быстро занимают другие. Именно поэтому прогресс требует не только силы, но и постоянной готовности к обновлению.
Хороший пример можно увидеть в истории с Китаем. Еще совсем недавно там практически не использовали даже термин «термоядерный синтез», а современные исследования в этой области только начинали развиваться. Однако после того как был поставлен сверхпроводящий токамак, специалисты получили возможность изучать устройство, перенимать опыт и развивать собственные компетенции. В результате сегодня Китай уже располагает одним из лучших токамаков в мире. Это показывает, что передача знаний и технологий способна очень быстро изменить баланс сил в научной сфере.
С одной стороны, подобные действия действительно помогают создавать нового сильного конкурента. Но, с другой стороны, они расширяют границы применения технологий, ускоряют научный прогресс и открывают перспективы для будущих рынков. Чем больше стран и организаций вовлекается в развитие передовых направлений, тем быстрее появляются новые решения, материалы, установки и отрасли. Поэтому передача технологий — это не только риск, но и инвестиция в будущее, которое в конечном счете может принести пользу гораздо более широкому кругу участников.
Именно так и работает современный мир: кто умеет учиться, делиться опытом и не останавливается на достигнутом, тот получает шанс сохранить лидерство или хотя бы не потерять его окончательно. Конкуренция, научное сотрудничество и технологическое развитие тесно связаны между собой, и в этой связке выигрывает тот, кто думает не только о сегодняшнем преимуществе, но и о завтрашних возможностях.
Кроме того, в любой конкурентной среде вы невольно поднимаете уровень не только своих соперников, но и партнеров, поскольку соперничество и сотрудничество здесь постоянно переплетаются и взаимно усиливают друг друга. В таких условиях важно понимать, что опыт поражений и побед одинаково ценен: оба они становятся частью пути к росту, развитию и более глубокому профессиональному пониманию. Именно поэтому главный вывод прост — нужно двигаться вперед, сохранять темп, не останавливаться на достигнутом и стремиться быть первым. Если же вы начнете замедляться, терять инициативу и снижать требования к себе, то очень быстро окажетесь в числе отстающих.Источник и фото - ria.ru
