PDA

Просмотр полной версии : Нано-технологии. Положение дел



X13
13.07.2007, 22:24
http://www.ng.ru/science/2007-07-11/14_nano.html

Нано или не нано
О нашем месте в мировом высокотехнологичном сообществе

Об авторе: Ростислав Александрович Андриевский - доктор технических наук, главный научный сотрудник Института проблем химической физики РАН, Черноголовка.

Заголовок статьи навеян почти гамлетовским названием публикации Х.Иоахима в Nature Materials 4, 107 (2005): «To be nano or not to be nano?», в которой автор сетует на отсутствие четких критериев, определяющих многочисленные «нанопроизводные», что естественно затрудняет выделение грантов, патентные дела и т.д. Определение понятийных терминов в области нанотехнологии и нанонауки продолжается и по сей день, но это не помешало словечку «нано» (10–9 м) выйти из чисто научного обихода, преодолев барьер метафор, прочно осесть еще несколько лет назад в СМИ и очутиться в лексиконе политических деятелей.

«Китайские чернила» и «Демон Максвелла»

Археологические раскопки свидетельствуют о наличии рукотворных нанообъектов еще в античном мире. Так называемые «китайские чернила» (раствор сажи в воде с добавками), например, появились в Древнем Египте более четырех тысяч лет назад, а возраст биологических нанообъектов может исчисляться с момента возникновения жизни на Земле.

Научные исследования нанообъектов начинаются в XIX веке, когда Фарадей (1856–1857 гг.) получает и исследует свойства коллоидных растворов высокодисперсного золота. Отмеченное Фарадеем изменение цвета в зависимости от размера частиц – едва ли не первый пример исследования размерных эффектов в нанообъектах.

Интересные примеры нанотехнологических прозрений XIX в. можно усмотреть также в знаменитом мысленном эксперименте, известном под названием «Демон Максвелла». Великий английский физик Джеймс Максвелл предположил существование некоего фантастического субъекта, «демона», способного разделять молекулы по скоростям. Еще один хрестоматийный пример – лесковский Левша, который со товарищи изготовил «наногвозди» и подковал ими «аглицкую» блоху (своеобразный аналог микроустройства). Устами Левши Н.С.Лесков в 1881 г. (!) отмечает, что разглядеть надпись на головке этих гвоздей можно только в «мелкоскопе» (то есть в микроскопе) с увеличением в 5 млн. раз. Это типичное увеличение современных высокоразрешающих электронных микроскопов, использующихся для изучения наноструктур.

Вполне очевидно, что нанотехнология стара как мир и нова как современный компьютер.

«Внизу полным полно места...»

Принципиальное значение нанообъектов было подчеркнуто нобелевским лауреатом Фейнманом в 1959 году. Его лекция с аллегорическим названием «Внизу полным полно места: приглашение в новый мир физики» акцентировала внимание на важности работ в области сжатия информации, создания миниатюрных компьютеров, дизайна материалов и устройств методами молекулярной и атомной архитектуры с учетом особенностей биологических объектов. Большие надежды возлагались на химический синтез, причем отмечалось, что законы физики не запрещают конструирование материалов на атомно-молекулярном уровне.

Некоторые идеи Фейнмана были развиты аспирантом Массачусетского технологического института (США) Эриком Дрекслером. В 1986 году выходит его книга «Машины созидания: пришествие эры нанотехнологии». Основываясь на биологических моделях, автор ввел представление о молекулярных робототехнических машинах. В противовес традиционному технологическому подходу «сверху – вниз» (типичный пример такого подхода – измельчение) применительно к миниатюризации интегральных схем было обращено внимание на стратегию «снизу – вверх» (имеется в виду атомная и молекулярная сборка, о чем ранее упоминал Фейнман).

В 1990 году в компании IBM с помощью сканирующего туннельного микроскопа была сложена аббревиатура IBM из 35 ксеноновых атомов на грани никелевого монокристалла. Это блестяще подтвердило реальность идей атомной архитектуры и продемонстрировало возможности нанотехнологии. Через несколько лет начинаются интенсивные НИОКР в этой области.

В конце прошлого века американцы предпринимают мониторинг мирового состояния нанотехнологии и, убедившись в отсутствии своего лидерства, разрабатывают и принимают долговременную программу (Национальную нанотехнологическую инициативу). Программа эта с 2001 года объявляется национальным приоритетом с соответствующим бюджетным финансированием, с энергичной последующей динамикой роста (1997 год – 116 млн. долл., 2001-й – 465, 2005-й – 1200 млн.). Участие частного бизнеса США в нанотехнологической гонке – такого же порядка; ассигнования в Японии и в Евросоюзе сейчас примерно аналогичны.

Наглядное представление о развитии нанотехнологии дает и график из статьи с интригующим названием «The NANO Age?» (D. Eaglesham. MRS Bull. 30, 260 (2005). Отчетливо виден стремительный рост количества публикаций по нанотематике, опережающий и по скорости, и по количеству такие направления, как полупроводники, обычные и сверхпроводниковые материалы. Экспоненциальный рост наностатей продолжается и в 2005–2006 годах.

Где же мы?

«По научно-техническому уровню разработок Россия и ведущие страны в области нанотехнологии находятся фактически на одинаковых стартовых позициях». Это расхожее утверждение кочует и в официальных наших документах, и в СМИ. На примере многочисленных публикаций и сюжетов в СМИ, посвященных нанотехнологии, может возникнуть иллюзия легкости достижения реально значимых для страны результатов. Тем более что на государственном уровне, дескать, приняты важные решения, опирающиеся на научные достижения, и выделены значительные ассигнования (200 млрд. руб. до 2015 года, из них 130 млрд. – до конца нынешнего. – «НГ»). Практически никогда в СМИ не подчеркиваются трудности в реальном осуществлении этой задачи.

Во-первых, наша страна в коммерциализацию нанотехнологических исследований, по сравнению с США, Японией и Евросоюзом, включается с большим опозданием. Мы, прибегая к спортивной терминологии, засиделись на старте «наногонки» на несколько лет. Во-вторых, известен общий спад научных исследований после 1990 года. Хотя ряд научных коллективов (например, группа нобелевского лауреата, академика Ж.И.Алферова из Санкт-Петербурга или группа профессора Р.З.Валиева из Уфы), несомненно, имеет очень высокую научную репутацию в мировой нанопроблематике. Но в целом нам еще нужно завоевывать в этой области одно из ведущих мест. В-третьих, наша экспериментально-технологическая база очень слаба и нуждается в существенной модернизации. В-четвертых, немаловажна проблема квалифицированных кадров – рабочих, техников, инженеров, исследователей, преподавателей, менеджеров, маркетологов. В-пятых, выделенные ассигнования надо еще освоить в короткие сроки и по прямому назначению.

Список трудностей и осложнений можно продолжить, но кажется полезным дополнить и вышесказанное. По уровню состояния нанотехнологии в разных странах с учетом научного потенциала, публикаций, патентов, реализации достижений и масштабов финансирования известная аналитическая фирма Lux Research Inc. в 2005 году, обследовав 51 страну, в которых развиваются нанотехнологии, выделила 14 ведущих государств, разделив их на четыре группы. Первая группа: США, Япония, Южная Корея, ФРГ (доминирующие лидеры); вторая группа: Тайвань, Израиль, Сингапур («игроки ниши»; страны, активно работающие в отдельных направлениях); третья группа: Великобритания, Франция («замок слоновой кости»; страны с высоким научным потенциалом, но со скромной реализацией достижений); наконец, четвертая группа: Китай, Канада, Австралия, Россия, Индия (низшая лига).

Как видим, в этой табели о рангах Россия занимает скромное место. Конечно, по сравнению с 2005 годом у нас наметились значительные сдвиги: принята программа развития нанотехнологии и значительно увеличены государственные ассигнования, но и ситуация в других странах, особенно в Китае, заметно прогрессирует. По количеству «наностатей», опубликованных в 2005 году, Россия занимает 9-е место (2185 статей); США – 14 750 (1-е место), Китай – 11 746 (2-е место). Причем по сравнению с 2004 годом мы опустились на одно место, пропустив вперед Италию, и опережаем Тайвань и Индию всего лишь соответственно на 20 и 80 публикаций.

Таким образом, поддержание паритета с развитыми странами требует от российских исследователей немалых усилий. Здесь нужно учитывать и огромный массив публикуемой в настоящее время и быстро нарастающей информации. Каждый день появляется около 200 статей, проходят одна-две международные конференции и выходят из печати одна-две монографии (сборника), посвященных нанопроблематике, что, конечно, требует надлежащего информационного обеспечения наших НИОКР.

В заключение отметим, что существуют и общие трудности в нанотехнологическом развитии. Наряду с общеизвестными весомыми преимуществами реализации достижений нанотехнологии практически во всех областях человеческой деятельности (традиционная и новая техника, энергетика, электроника, информационные технологии, медицина, сельское хозяйство, оборона, транспорт и охрана окружающей среды) осознаются и тщательно исследуются и возможные негативные моменты: вредное влияние некоторых нанопродуктов на человеческое здоровье, а также риски и осложнения, связанные с опасными военными приложениями и необходимостью принятия превентивных мер, в том числе и международных соглашений, регламентирующих контроль нанотехнологических исследований.

http://www.ng.ru/images/2007-07-11/137-14-1.jpg
ост количества публикаций по нанотематике, опережающий и по скорости, и по количеству такие направления, как полупроводники, обычные и сверхпроводниковые материалы.
Источник: D. Eaglesham. MRS Bull. 30, 260 (2005).

X13
13.07.2007, 22:25
«Умная пыль» собирается в стаи
Проблема использования роботов постепенно перерастает из чисто технической в этическую

Шотландскому профессору удалось смоделировать процесс возникновения распределенного кибернетического мозга. Пока в состав этого «коллективного» разума входит 50 микроустройств.

Исследователи из университета Глазго в Шотландии к очередному собранию Национальной ассоциации астрономов подготовили на первый взгляд не совсем обычный доклад. Как сообщает агентство Би-би-си, они предлагают использовать для изучения других планет так называемую «умную пыль» – компьютерные микрочипы в пластиковой оболочке, которая сможет менять свою форму при подаче электрического импульса и таким образом двигаться в заданном направлении.

Доктор Джон Баркер, профессор Центра исследований в области наноэлектроники в Глазго, поясняет, что при помощи беспроводных сетей из таких микроустройств радиусом в миллиметр можно будет в случае необходимости формировать рои. Заметим, что в перспективе речь может идти даже о наноустройствах, то есть объектах, характерный размер которых 10-9–10-7 м.

Пока же Баркер с коллегами уже создали математическую модель этого процесса – собирания кибернетических микроустройств в стаи. «Большинство частиц могут «разговаривать» только с ближайшими соседями, но когда их много, они могут общаться на куда больших расстояниях, – поясняет ученый. – В ходе моделирования мы добились объединения 50 устройств в единый рой – и сумели это сделать, несмотря на сильный ветер».

Другими словами, шотландскому профессору удалось инициировать (или по крайней мере смоделировать) процесс возникновения некоего распределенного кибернетического мозга. Пока в состав этого «коллективного разума» входит 50 микроустройств. Но лиха беда начало! Неизвестно, когда кибернетические рои начнут «опылять» другие планеты, но, как всегда, первыми положили глаз на научные разработки военные.

Понятное дело, что один отдельно взятый микро- или, еще лучше, наноробот (нанобот), как и один муравей или вирус, не представляет никакой силы. Однако когда в одном месте и в одно время их, допустим, собраны миллиарды и действуют они, как хорошо вымуштрованные легионы Юлия Цезаря, ситуация принципиально меняется. Одно из возможных применений, которое придумали американские стратеги, – поражение танков вероятного противника: облако наноботов, несущих заряд, окутывает бронированную машину и взрывается.

При этом, правда, возникает одна очень нетривиальная задачка: как управлять этой ордой «электрифицированных» членистоногих? Заслуга группы Джона Баркера как раз в том и состоит, что ей удалось сделать один из первых реальных шагов для решения этой проблемы.

Впрочем, в Национальной лаборатории США Сандиа еще в середине 1990-х годов была создана модель автономного робота MARV (Miniature Autonomous Robotic Vehicle), объем которого составлял около 1 кубического дюйма. К 2000 году его размеры удалось уменьшить более чем в четыре раза. Эта крошечная машина имела процессор с 8 Кбайт памяти, датчик температуры, микрофон, видеокамеру, химический сенсор. В дальнейшем планировалось оборудовать MARV системой беспроводной связи, после чего группа микроботов сможет объединяться для совместного решения задач под управлением центрального компьютера. По замыслу разработчиков, основной областью применения таких роботов может стать поиск и обезвреживание бомб и мин, опасных биологических и химических материалов. Главная и принципиальная проблема – незапланированные ситуации, в которые могут попасть боевые роботы. К примеру, если одна из машин лишится контакта с основной группой, она может превратиться в абсолютно неуправляемый объект. В точности так же, как муравей начинает бегать по кругу, когда находится в изоляции от членов своего сообщества…

И тут возникает еще одна коллизия, уже не технического, а этического характера.

Политкорректный Запад сейчас озабочен тем, как превратить роботов поля боя не просто в терминаторов, а в «гуманных» терминаторов. Исследовательский центр ВМФ США (Naval Surface Warfare Center) только что опубликовал концепцию использования боевых роботов. Кстати, документы такого рода готовятся с 1960-х годов! В нынешнем, который называется Концепция операций вооруженных автономных систем, подчеркивается, что сейчас главная задача армий – не «выигрыш войны», а «выигрыш мира».

Между прочим, проблема не выглядит, что называется, высосанной из пальца. Американская армия уже объявила о своих планах массовой замены солдат роботами. Ожидается, что к 2015 году около трети военной техники США сможет работать в полуавтономном режиме. В этих условиях крайне опасно использовать боевых роботов-автоматов, которые априори опасны для мирного населения.

Поэтому авторы концепции, сообщает агентство WPF, предлагают изначально настраивать роботов на борьбу не с носителями оружия, а с самим оружием. Если при этом все-таки будет убит или ранен вражеский солдат или инсургент, подобные огрехи можно будет расценивать как извинительную ошибку.

Другое дело, захочет ли «коллективный» разум роботов, организованных в мобильные стаи, следовать этой очень гуманной, то есть очень человечной, концепции.

http://www.ng.ru/science/2007-07-11/15_dust.html

Aleha
17.07.2007, 04:57
Нанотехнологии?
Ржунимагу. здесь утюг сделать не могут нормальный.

Бананотехнологии максимум :)

Замполит
22.09.2007, 16:41
http://www.aif.ru/society/article_prmid_dta84291.html


Говорят, что в России ведутся работы над созданием наноэлектронных устройств, обеспечивающих беспроводной контакт человеческого мозга с окружающим миром.Комментарий «АиФ»: Появление таких технологий якобы запланировано в программе развития электронной промышленности страны до 2025 г. «Соответствующие исследования ведутся — как за рубежом, так и в России, в частности, в нашем институте, — сказал «АиФ» зав. лабораторией Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН А. Иваницкий. — По электрической активности мозга можно определять, каким типом мыслительного процесса занят человек. Стоит, скажем, авиадиспетчеру отвлечься от экрана радара, как следящая система выдаст предупреждающий сигнал. Другое направление исследований возглавляет академик Игорь Шевелев: человек, глядя на экран компьютера, может с помощью взгляда набирать текст. В перспективе человек, сидящий в инвалидной коляске, сможет перемещать её исключительно силой мысли. За рубежом пытаются реализовать беспроводную связь с мозгом, вживляя в него электроды. У нас же преобладает направление, при котором информацию отводят с поверхности головы. В ближайшие годы чтение мыслей человека с помощью улавливания идущих от мозга электромагнитных сигналов станет реальностью».

Мне лично это представляется реальным. Ну конечно еще не скоро, но к 2025 году-то вполне такие устройства могут придумать.
Вот тогда поставят на улице и в метро детекторы. У кого, соответственно, в мозгу - ксенофобия, нетолерантность, и нежелание видеть Путина на тогда уже 5-м президентском сроке - тех значит под руки, и в мусарню сразу - для установления причастности к экстремистам.:mad:

Серфер
13.12.2018, 11:08
https://www.youtube.com/watch?v=B7pRHtRk11Q
https://www.youtube.com/watch?v=B7pRHtRk11Q


https://www.youtube.com/watch?v=aezTHNJrvto
https://www.youtube.com/watch?v=aezTHNJrvto

Manny2
14.12.2018, 21:37
История с роботом , конечно, побила все рекорды. Засунули Васю в костюм, он поговорил и даже потанцевал. Почти как человек ) Какое ублюдство, символ всего нынешнего паскудства рассейской чекистской власти.

- - - Добавлено - - -


Нанотехнологии? Ржунимагу. здесь утюг сделать не могут нормальный.Бананотехнологии максимум :)11 лет спустя как в воду глядел. Даже утюга нет. Все еще.