Нанотехнологии — область фундаментальной и прикладной науки и техники, практических методов исследования, анализа и синтеза с помощью контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами. Иными словами, это любые способы взаимодействия с отдельными молекулами для создания чего-то нового и результат такого взаимодействия, то, что создаётся таким образом.

Основной принцип нанотехнологий заключается в том, что вещество может приобретать совершенно новые свойства, если взять очень маленькую частицу этого вещества. В контексте нанотехнологий обычно рассматриваются объекты от 1 до 100 нм (нанометр — это 10^-9 метра, что в миллион раз меньше, чем маковое зёрнышко). В рамках нанотехнологий разрабатываются как новые материалы, так и разнообразные механизмы, о которых речь пойдет в следующих разделах.


Биотехнологии — дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов для решения технологических задач, а также возможности создания генетически модифицированных живых организмов.

Всем известные ГМО (генетически модифицированные организмы), также как и любые манипуляции с геномом — это и есть биотехнологии. Также к биотехнологиям относят промышленное получение различных биологических молекул при помощи живых организмов. Например, бактерия e.coli (кишечная палочка) с модифицированным геномом может производить белок инсулин, необходимый людям, страдающим диабетом. Помимо этого, биотехнологии связаны с использованием бактерий и микроорганизмов для очистки воды, почвообразования и так далее.

В отличие от нанотехнологий, фокус в биотехнологиях не столько на размере объектов, сколько на методе получения новых объектов или модификации имеющихся.

Модификация объектов, от одной клетки до комплексного организма, создание наномашин, в тысячу раз меньших, чем животная клетка, создание ксеноботов и генномодифицированных животных и людей. Все эти перспективы звучат невероятно интригующе. Но помимо новых возможностей появятся и новые поводы для беспокойства. Сможет ли человечество обрести гармонию в мире с такими технологиями?

Зачем заниматься прогнозированием и вообще предсказывать развитие науки и технологий? На этот вопрос каждый может ответить по-своему, в зависимости от собственных целей и степени причастности к "строительству" будущего.

Так, подростку, выбирающему область деятельности, с которой он свяжет свою жизнь, стоит знать, какие направления активно развиваются, какие появятся в обозримом будущем, и какие специалисты будут востребованы через несколько лет. Чтобы разобраться во множестве разнообразных профессий, вызовов и достижений науки, их нужно систематизировать. Выбирая профессию, хочется иметь представление о том, какой она будет через 5, 10, 20 лет, и какое будущее ждет специалистов в той или иной области.

Глобально же прогнозирование помогает сориентироваться в постоянно меняющемся мире науки и технологий как отдельному человеку, так и государствам или мировому научному сообществу. Благодаря прогнозированию мы можем представить будущее, которое нас, вероятно, ожидает, и решить для себя, что в этом будущем для нас желательно, а что может оказаться для человечества фатальным. Исходя из научных прогнозов можно и необходимо действовать с целью достижения желаемых результатов и предотвращения опасных последствий.

Кроме того, прогнозирование необходимо для определения того, какой посильный вклад мы можем привнести в глобальный процесс формирования будущего, и вовремя этот вклад совершить.

Одними из первых ученых, кто стали предсказывать развитие нано- и биотехнологий стали Ричард Фейнман (в 1959 г.) и Эрик Дрекслер (в 1986 г.). Что интересно, Фейнман предсказал развитие нанотехнологий — области знания, которой на момент предсказания ещё существовало! — очень точно: многие из его предсказаний уже сбылись, а над некоторыми идеями, такими как нанороботы и молекулярные ассемблеры, работают современные ученые.

На основе анализа статьи Ричарда Фейнмана "Там, внизу, полно места..." и книги Эрика Дрекслера "Машины создания" мы выделили основные направления развития нано- и биотехнологий, которые не теряют своей актуальности по сей день.

Понятие нанотехнологий успело поменяться несколько раз с момента его первого произнесения Ричардом Фейнманом в своей лекции в 1959 году. Однако что-то осталось и неизменным. В фантастике описаны удивительные версии реальности, в которых прогресс нанобиотехнологий приводит к возможности путешествовать среди звезд, жить почти безгранично долго, производить любую вещь по запросу.

Разобраться, какие из этих образов базируются на фундаментальных основаниях, а какие - пустые фантазии, было одной из задач Лаборатории нанобиотехнологий на Архипелаге 2121 в Великом Новгороде. Другой важной задачей являлся поиск границ того, что в настоящее время можно реализовать с инженерной и экономической точек зрения, а что пока что остается демонстрацией принципиальной возможности, которая существует как красивый одиночный эксперимент. Участники Лаборатории искали связи между фундаментальной наукой, государственными программами, работой корпораций, экономикой и следующим социотехническим укладом в области нано- и биотехнологий, которые еще 100 лет назад показались бы магией, а сейчас стали полем для прогноза и стратегического анализа.

В ходе работы Лаборатории мы определили перспективы развития нано- и биотехнологий, а также, основываясь на трендах развития и новейших открытиях, построили примерный прогноз на ближайшие тридцать лет. Мы рассмотрели ключевые направления нано- и биотехнологий: молекулярные машины, молекулярные фабрики, инструменты нанотехнологий, молекулярный дизайн, биомедицину, генная и клеточная инженерию. Чтобы сделать прогноз более точным и обоснованным, мы проанализировали развитие био- и нанотехнологий с момента их зарождения как отдельных наук до настоящего времени, то есть рассмотрели период времени с 1960 по 2021 год.

Стоит отметить, что среди открытий и достижений в сфере нано- и биотехнологий были такие, которые становились катализаторами развития всего направления или значительной его части, а также поднимали практические возможности и теоретическую базу на новый уровень. Примеры таких событий.

Теоретический прогноз мы разделили на три группы:

• Неизбежное — открытия, которые с большой долей вероятности будут сделаны, если наука продолжит развиваться в том же направлении, что и в настоящее время.
  
• Вероятное — открытия, которые будут сделаны, если темпы развития науки и технологий сохранятся.
  
• Предельно видимое — открытия, для совершения которых пока не хватает теоретических и практических знаний. Однако, это базовый сценарий, актуальный в случае, если за тридцать лет взгляды и мышление людей не поменяются радикально.
  

Несмотря на преимущества, которые человечество может получить благодаря развитию нано- и биотехнологий, отношение к ним в обществе неоднозначно. Поскольку, рассматривая почти фантастические возможности, которые дает управление материей на молекулярном уровне и управление жизнью на генетическом уровне, не учитывать риски этих возможностей просто опасно.

Как любой мощный инструмент, нано- и биотехнологии могут стать страшным оружием, если будут направлены во вред или будут использоваться безответственно, неосторожно, без учета возможных последствий.

Так, например, если нанотехнологии применять в военной сфере, военные конфликты выйдут на совершенно новый уровень. Это касается всего: от экипировки солдат до оружия массового поражения. Предполагается, что может быть создана военная форма, которая сделает своего обладателя почти совсем незаметным и почти неуязвимыми, будет снабжать его организм питательными веществами и передавать напрямую нужные данные.

На данный момент уже разработаны ткани с инфракрасной ремиссией, которые сливаются с фоном в инфракрасных лучах. Подобные нововведения сделают

Другой пример — манипуляции с геномом человека. Любые искусственные изменения в генотипе могут привести к разнообразным и не всегда предсказуемым последствиям. С одной стороны, такими последствиями могут стать излечение генетических заболеваний и предотвращение серьезных нарушений в работе организма, с другой стороны, нет гарантии, что это приведет к физическим уродствам и иным, неизвестным пока сбоям в работе организма.

Другой важный вопрос — этическая уместность редактирования генома с косметическими целями, например, изменение цвета глаз и волос. Само появление возможности по желанию изменять параметры тела может привести к расслоению общества и ущемлению прав тех групп населения, кто не сможет прибегнуть к таким процедурам.

Согласно нашему прогнозу, уже в течение ближайших 30 лет нано- и биотехнологии станут неотъемлемой частью жизни общества. Применение наноматериалов и продуктов синтеза молекулярных фабрик станет рядовым событием. Человечество выйдет на новый уровень в функциональной диагностике состояния здоровья и в борьбе с наследственными заболеваниями. Будет заметен прогресс в области работы над квантовыми компьютерами и инструментами наносборки.

Если ответственно и грамотно подойти к внедрению новых технологий в жизнь, они принесут огромную пользу, повысят качество жизни, сделают достижимыми цели, о которых сейчас можно только мечтать. Но нельзя забывать и о возможных рисках развития технологий.

Так или иначе, внедрение новых нано- и биотехнологий в обозримом будущем почти неизбежно, и значительно изменит многое в нашей жизни. Необходимо быть готовыми меняться самим в соответствии с постоянно меняющимися условиями. А один из главных принципов обращения с новыми технологиями — это ответственность за свои решения и готовность принять их последствия.

Мы верим, что за наукой будущее всего человечества, поэтому отношение государства и общества к науке должно изменится. Развитие науки и технологий потребует от каждого человека осознания возможных последствий применения тех или иных достижений, а также общего понимания действия технологий. Иначе дезинформация и появление новых теорий заговоров неизбежны. Развитие нано- и биотехнологий способно повлиять не только на технические аспекты и качество жизни, но и на общественную жизнь, на общечеловеческие ценности и взаимоотношения между людьми. Поэтому особенно важно освещать научные открытия в СМИ и развивать связь научного сообщества с широкой общественностью.

Вы можете рассмотреть схемы и карты сценариев, разработанные участниками лаборатории, скачав их в pdf-формате.