Аннотация: Это НЕ художественный текст. Размещается здесь временно, для возможного снятия вопросов по НФ-приему, лежащему в основе этого раздела. Вопросы такого рода - появляются.
"Серая бездна": концепция, возможные подходы к анализу, мера конструктивности
По своему происхождению понятие и концепция "серой бездны" (варианты "серая пыль", "серая слизь") носит двоякий характер. С одной стороны - иррациональный, с другой стороны - четко связанный с прогрессом науки и технологии. Появление такого рода "страшилок" явление не новое, но особенное развитие получило, разумеется, в наше время. Основной причиной их возникновения такого рода фобий является не столько имеющиеся негативные последствия прогресса (атомное оружие, экологические проблемы, СПИД), как это считается обычно.
Скорее, в качестве основной причины можно определить вполне реальную угрозу того, что некоторые открытия фактически отменят и сделают бессмысленными ряд проблем, которые считаются если и не смыслом, то основным наполнением и содержанием человеческой жизни:
Длительное обучение - и весь комплекс связанных с этим проблем способности/неспособности обучаемого, отношений между донором и реципиентом знаний. Все, связанное со старением и смертью. Рождение в муках. Хлеб в поте лица своего. Товарно-денежные отношения. В конце концов - болезни и даже сама по себе неизбежная смерть. Подсознательно основная масса населения считает, что вторжение позитивного знания в некоторые сферы - есть посягательство на прерогативы Бога, вызов, с непозволительной дерзостью бросаемый Божеству. В свое время находились люди, по сходным мотивам защищающие даже оспу от вакцинации: дескать, - наказание божье, всегда было, не нам отменять. В наше время и на явном уровне это прорывается в виде "страшилок" своеобразного, "научного" круга. Ряд носит отчетливо бредовый характер: таковы психоз по поводу генно-модифицированных продуктов и невообразимая чушь по поводу адронного коллайдера. Несколько лучше мотивированное "глобальное потепление", далеко не первое и не самое сильное даже в нашу, после рождества Христова, эру. До этого были "озоновые дыры", успешно затянувшиеся без нашей помощи.
Есть круги, заинтересованные в распространении страшилок экономически, есть журналисты, поднимающие таким способом тиражи, и есть широкие массы населения, которые в высшей степени склонны к такого рода фобиям, по причинам, перечисленным выше, поэтому волна, будучи поднята однажды, может циркулировать в обществе очень и очень долго. Очередным жутиком этого круга является "серая бездна", которая объявлена в качестве неизбежного следствия широкого распространения нанотехнологий, которые, сами по себе, то ли есть, то ли нет, то ли есть, но не очень.
Трактовки разнятся. Самая радикальная, - это безудержное размножение "нанороботов" с постепенной заменой всей Земной коры со всем, что находится на ней и в ней, колоссальной массой их тел.
Компромиссная трактовка ограничивается такого рода преобразованием только органического вещества коры, т.е. всей массы биосферы, продуктов ее жизнедеятельности и органики небиогенной (нефть, пластики, уголь).
Предлагаемый почтенной публике сценарий такого развития событий несложен: подразумевается само собой, что "нанороботы" (НРБ), предназначенные для выполнения какой-то полезной работы, будут необходимы в колоссальных количествах. Предполагается, что в таких условиях неограниченное самовоспроизводство будет оптимальным (или вообще единственно возможным) способом тиражирования в значительных количествах. Рано или поздно такого рода "бестии" прорываются наружу и начинается конец света.
Именно в силу своей простоты и наглядности такая картина превосходно понимается народными массами и поэтому принимается ими на веру. Так же нагляден, например, основной принцип дарвинизма, - естественный отбор, - с ним не поспоришь, но сама наглядность его влечет за собой некритические, предельно односторонние трактовки, крайне осложняющие понимание истинной сути проблемы. Так, достаточно сказать, что существует весьма последовательная концепция, согласно которой истинной единицей живой материи является сложный биохимический цикл ("эпицикл"), и все живые организмы, сколько их ни на есть, НЕОБХОДИМО представляют собой результат синергетического сосуществования этих циклов: абсолютизируемый в дарвинизме антагонизм ("борьба за существование", к тому же воспринимаемая исключительно как конкуренция в непримиримом варианте) действительно существует, действительно важен и совершенно необходим, но на этом фоне является не ведущей закономерностью, а, скорее, частностью, имеющей во многом вспомогательное значение, но уж никак не ведущей силой.
При серьезном анализе фундаментальных концепции увлечение какой-то реально существующей, наиболее наглядной компонентой ее за счет всех прочих и непрофессионально и недопустимо. Можно отказаться от обсуждения концепции "серой бездны" вообще, заявив, что она попросту не стоит выеденного яйца. В этом есть свои резоны, так как, скорее всего, дело обстоит именно таким образом. Так, если удастся указать принцип неограниченного производства НРБ, предназначенных для выполнения конкретных операций, и, при этом, вполне сопоставимым по эффективности с самовоспроизводством, проблема снимается в самом начале, практически не возникнув.
Но, с другой стороны, при всем своем примитивизме, концепция представляет собой своеобразную форму постановки проблемы, которая может оказаться весьма актуальной. Анализ ее позволяет рассмотреть ряд проблем в совершенно неожиданном ракурсе, и поэтому может оказаться очень конструктивным.
Речь идет о том, что у нас, как это ни странно, существует колоссальный массив наблюдений и экспериментальных данных, позволяющих судить о грядущей "серой бездне" весьма основательно и делать обоснованные выводы. Дело в том, что мы сами являемся в некотором роде нанотехнологическими комплексами и продуктами нанотехнологии. Элементы живой материи, молекулы и молекулярные детерминанты, суть объекты как раз подходящего размера. У нас масса примеров, какую бы тему касательно нанотехнологии мы ни избрали, важно только правильно отобрать их и интерпретировать. С другой стороны, обдумав хорошенько, а)можем ли мы сделать собственные создания способными к самовоспроизводству, б) будут ли они, обретя подобное свойство, еще и производить для нас ту работу, для которой их создали, в) какой способ самовоспроизводства наиболее удобен для удовлетворения обоих этих условий, - мы, может быть, лучше разберемся и в самих себе, и в собственной природе.
Для начала можно предложить следующие подтемы обсуждения концепции.
1.Что такое самовоспроизведение вообще? При каком уровне простоты и распространенности исходного "сырья" можно говорит о полноценном размножении? Согласитесь, что, если робот умеет делать себе подобных, свинчивая "детей" из двух-трех частей чрезвычайной сложности, это трудно назвать полноценным размножением. Крайностью другого рода являются зеленые растения-автотрофы, синтезирующие все свое тело из веществ не более, чем двух- трехэлементного состава, нуждаясь, по сути, только в минеральном сырье. Где грань и каковы критерии самовоспроизведения? Или эта грань носит предельно размытый характер и о грани имеет смысл говорить, только как о понятии статистическом? Или ответ лежит вообще в качественно иной плоскости?
2.Почему в состав "истинно живого" вещества, т.е. биополимеров, включены только элементы трех первых периодов таблицы Менделеева? Иначе говоря, - почему в оборот/состав белков и нуклеиновых кислот не включены такие основные составляющие земной коры, как кремний и алюминий, и ситуация с неким аналогом "серой бездны" не возникла пару миллиардов лет назад? Или же она имела место и изжила себя впоследствии?
3.Почему вариант "серой бездны", ныне проецируемый на наноуровень, в ходе нашей практики не возник спонтанно или не создан искусственно на макро- или микроуровне? Потому что, вообще говоря, принципиальных границ тут нет. Почему нет машин сопоставимых с нами размеров, которые, отвечая нашим потребностям, еще и воспроизводили бы себя сами? На эту тему существует хорошая шутка: потому что в таком случае они были бы далеко не наших размеров.
4.Какие у нас есть фундаментальные основания для предположения, что наши создания будут утилизировать энергию и преобразовывать субстрат в собственные "тела" неизмеримо эффективнее, нежели возникшие в результате эволюции творения природы? Какие такие преимущества могут быть у искусственных созданий и возможны ли, существуют ли в реальности такие преимущества вообще? Или иначе: может ли "рукотворность" дать те преимущества в распространении, которые прямо невозможны при возникновении в результате эволюции?
5.Каковы варианты, ход и результаты взаимодействия "размножающихся" НРБ между собой? Лежащей на поверхности иллюстрацией того, что проблема существует реально, является следующее: тела окружающих каждый НРБ собратьев суть ТОЖЕ субстрат. Причем НЕОБХОДИМО носящий оптимальный состав, что дает значительные преимущества при использовании именно его. При исходной однотипности НРБ их сосуществование очень быстро превращается в комбинацию антагонистической конкуренции, взаимопожирания и войны на уничтожение, и других вариантов попросту нет.
На этот счет можно привести показательные, но несколько громоздкие рассуждения. Частично они, благодаря тому же дарвинизму - очевидны. Частично такие рассуждения носят характер менее очевидный, но тоже лежащий на поверхности: в зависимости от состояния, которые НЕОБХОДИМО сменяют друг друга в ходе сколько-нибудь активного существования ЛЮБОЕ существо может как потреблять субстрат, так и являться субстратом для кого-нибудь другого. При несовпадении таких фаз с точно таким же соседом это может кончиться плохо. Любого агрессора можно застать со "спущенными штанами". Кроме того, даже самый страшный хищник бывает беспомощным детенышем, беременной самкой, спит или переваривает пищу: это кажется слишком наглядным, но на самом деле причины смены "фаз с различной внешней активностью" фундаментальны и просматриваются уже на уровне биохимических осцилляторов - "эпициклов".
На этом пока можно остановиться, добавив, что уже между этими пунктами возникают промежуточные проблемы: например (1. и 3.) можно ли искусственно создать устройства на основе кремния и алюминия, которые воспроизводились бы "в естественных условиях" поверхности Земли при том, что организмы с такими особенностями в ходе эволюции так и не возникли?
Легко видеть, что некое окончательное разрешение любого из этих вопросов будет, одновременно, решением о состоятельности "всей" гипотезы "серой бездны". Другое дело, что анализ их всех, возможно, окажется более конструктивным. Ниже предлагается ряд тем для более подробного обсуждения.
1.Всепожирающие.
Для того, чтобы воспроизводиться, нужно питаться. На данный момент известно только два способа питания: питание минеральными веществами, и питание продуктами органического синтеза. Первое - присуще фотосинтезирующим растениям и некоторым хемосинтезирующим бактериям, является для них преимущественным. Второе присуще, в качестве преимущественного, всем животным и подавляющему большинству грибов и жгутиковых. Чтобы питаться минеральными веществами, строя из них "с нуля" биополимеры и синтезируя мономеры для них, нужен универсально развитый аппарат синтеза и способность усваивать энергию из какого-то первичного источника: Солнце, нестабильные минеральные вещества, очень редко - радиоактивный распад. Попросту - надо иметь устойчивый источник квантов достаточной энергии для расщепления стабильных минеральных веществ на активные составляющие, из которых строится тело организма. Кванты оптического диапазона, несущие подавляющую часть энергии солнца в тропосфере, имеют как раз подходящую энергию для расщепления воды и углекислого газа. Для того, чтобы создавать тонкие структуры на основе алюминия, кремния, и, тем более, более тяжелых элементов требуются и более "тяжелые" кванты: для своих технологических процессов, сводимых к преобразованию соединений кремния, алюминия, железа и т.д., мы получаем их искусственно. Это означает практически, что, в принципе, такого рода устройства со способностью к воспроизводству в условиях тропосферы могут, - теоретически, - СУЩЕСТВОВАТЬ, но никак не могут ВОЗНИКНУТЬ. Разумеется, прочность связи в молекуле биополимера (и возможная прочность живых тканей, разумеется), а также - между двумя атомами углерода в органических молекулах мономеров тоже соответствует энергии, "колеблющейся" в "оптическом" диапазоне квантов. Закон сохранения энергии в квантовой механике имеет некоторое вполне естественное своеобразие: энергия, необходимая на образование и разрыв связи, в общем, одинакова. И требует одних и тех же катализаторов.
Для того, чтобы переварить один только белок, нам требуется, как минимум, три типа ферментов, хотя связь везде, вроде бы, одна и та же, пептидная: пространственная конфигурация пептидной цепи и вариабельная конфигурация рядом лежащих мономеров являются принципиальным препятствием для "типового" замыкания связи в активный центр фермента. Для того, чтобы переваривать особые белки соединительной ткани, обеспечивающие прочность организма и органов, необходимы еще и специализированные ферменты: коллагеназа и эластаза. Кератин волос, ногтей и перьев, а также покровные белки паразитов вообще практически не перевариваются, их переваривают некоторые моли, пухоеды и другие специализированные существа. Итак: для утилизации одних только протеинов, причем не менее эффективной, нежели это имеет место в живой природе, НРБ должны иметь не меньшее число специализированных катализаторов, не уступающих по эффективности ферментам. В данном случае является спорной только одна позиция: возможна ли сопоставимая с ферментами активность, - и управляемость! - катализаторов, имеющих в своем составе цепи хотя бы на порядок меньше мономеров, нежели энзимы, или вообще лишенных полимерной части и содержащих только активный центр? На данный момент ясности в этоь вопросе не существует. Не является ли сложность протеиновой цепи энзимов избыточной, результатом сохранения ВСЕХ случайно приобретенных черт организации, - вопрос до конца не проясненный, по крайней мере для автора. Собственно говоря, - для практических целей простейший специализированный НРБ как раз и должен представлять собой некоторое подобие фермента, как молекулярной машины, либо же некоторой последовательности ферментоподобных устройств, осуществляющих последовательные преобразования субстрата (сырья).
Кроме протеаз, для универсального поглощения "всего органического вещества", нужны ферментативные комплексы для расщепления полисахаридов, липидов: следует напомнить, что самым распространенным биополимером на Земле является отнюдь не белок, а целлюлоза: безусловно, способность легкой и эффективной ее утилизации дала бы гетеротрофу несравненные преимущества, на самом же деле такая способность исключительно редка. Ею не владеет, кажется, ни одно животное, а потребители целлюлозы, - вроде жвачных, термитов, бобров, на самом деле используют для этой цели жгутиковых, обитающих у них в кишечнике. Существуют микроорганизмы, способные расщеплять парафины (основные фракции нефти), ферменты, предназначенные для их расщепления, как и следовало ожидать, напоминают липазы, расщепляющие жиры, но обладают существенными отличиями от них.
Следует учесть фундаментальный вопрос: гипотетические фигуранты "серой бездны" будут осуществлять расщепление биополимеров гидролитически, как это имеет место в биосфере, либо же каким-то другим способом? Все гидролитические процессы протекают исключительно в жидкой среде, расщепляемые молекулы должны находиться в одном "водном пространстве" с "расщепляющими". Это обозначает, что НРБ, для которых такое действо возможно, не могут быть отдельными молекулами: это либо подобие клетки, либо периодическая работа, при наличии достаточного количества воды. О правильном, "между звеньями" расщеплении биополимеров "сухим" способом не знаю, грешен, не настолько силен в биохимии. Чисто теоретически можно представить себе только два альтернативных способа: (нано)пиролиз, и (нано)актинолиз. В первом случае подразумевается резкое повышение активности атомов, избранных "центром" за счет переноса на них нескольких квантов малой энергии ("нагревание", изолированное в наномасштабе), во втором - тот же эффект достигается переносом одного высокоэнергетического кванта. Но получившееся в обоих случаях колоссальное количество разноименно заряженных радикалов придется блокировать, разноименными же "заглушками", и что в этом смысле может заменить воду, не могу себе представить: скорее всего, вещества со сходными свойствами и, кроме того, достаточно распространенного, в условиях земли просто нет. Уже по этой фундаментальной причине "всепожиратель" обязан иметь строение, подобное клеточному, для того, чтоб стабильно иметь среду, в которой происходят превращения.
Таким образом, для осуществления такой основной компоненты "серой бездны", как "всепожирание" существует очень на самом деле ограниченное количество вариантов:
1.Наличие всех вышеперечисленных и многих других ферментов или сопоставимых по эффективности катализных систем у каждого отдельно взятого НРБ. Все их надо разработать. Для этого - провести колоссальную исследовательскую работу невообразимого объема. Снабдить каждое устройство "инструкцией" по производству этих систем, неким аналогом нуклеиновых кислот. Средством трансляции (сопряженная система "считывания-производства") этих инструкций в катализную систему. Сохранив при этом способность эффективно выполнять ту работу, для которой они созданы. Появление многоклеточности было ответом на насущную потребность в специализации. По крайней мере, можно утверждать, что если мы не изыщем "универсальный расщепитель" (кстати, - а как управлять комплексом с такой характеристикой?), то его и не будет.
Существует и еще одно замечание, исключающее концепцию "всерасщепления": за три с лишним миллиарда лет живой природе так и не удалось решить проблемы формирования всего спектра необходимых ферментов используя только одну связь - пептидную только одну операцию - образование пептидной связи с отщеплением молекулы воды и один способ специализации устройства: управление первичной последовательностью аминокислот в цепи. Колоссальное количество ферментов содержит непептидную часть (т.н. "коферменты"), зачастую включающую "экзотические" элементы, лежащие "ниже" третьего периода, включая металлы: марганец, железо, медь, цинк, селен, кобальт, никель, алюминий, ванадий, молибден. Есть указания на существование металлопротеинов, включающих редкие земли, но не уверен, врать не хочу.
Одно это существенным образом лимитирует неограниченный характер распространения, практически дезавуируя концепцию "всепожирания".
Одновременное осуществление ряда функций могло прямо противоречить друг другу в пределах одной клетки.
Противоречие могло быть и опосредованным, т.е. через регулятор - генотип, когда продукты одной актуальной функции блокировали ген, ответственный за осуществление другой.
Противоречие, в конце концов, могло быть "ходовым", когда нечто вполне жизнеспособное и эффективное для своего возникновения НЕОБХОДИМО требует прохождения через нежизнеспособные стадии (на графе это выглядело бы, как наличие "висящих" узлов). Многоклеточные организмы в этом плане обладают неизмеримо большей гибкостью, но судя по всему, она тоже является ограниченной: нет высших растений и водорослей, способных непосредственно фиксировать азот, хотя это дало бы АБСОЛЮТНОЕ эволюционное преимущество. Организм животных (человека - в еще большей степени) не может синтезировать ряд витаминов и аминокислот, хотя это очень серьезно повысило бы их независимость, и, тем более, не способен к фотосинтезу. И до сих пор неизвестно (по крайней мере я не имею таких сведений), связано ли это а) со случайными потерями, б) неразрешимыми противоречиями между данными функциями и другими, характеристическими для данного вида, компенсирующими дефект, в) основную роль играют неустранимые дефекты чисто экспериментальной разработки в условиях, когда неудача эксперимента (через гибель экспериментатора) обозначает прерывание разработки. Возможно имеет место некая комбинация, но факт есть факт: за три миллиарда лет биологической эволюции не возникло универсально-всеядного существа. Возможно, таковым станет человек, разработав производство полноценной синтетической пищи, и это - будет венцом БИОЛОГИЧЕСКОЙ эволюции. Мы же требуем этого от гипотетического НРБ, не имеющего смысла в тех случаях, когда он не будет иметь микроскопических размеров.
2. Катализные системы НРБ имеют "простую" природу, не представляя собой сложного полимера, сходного по строению с биополимерами. Ни одного катализного комплекса, хотя бы отдаленно сопоставимого по активности с ферментами, на данный момент нет. Разница, как правило, не в разы, а на 3 - 4 порядка и больше. Такой НРБ попросту не выдержит конкуренции с представителями естественной биосферы и никого не съест. Это его съедят.
3.НРБ снабжается устройством, способным "ощупать" наиболее характерные связи субстрата, определить форму наиболее подходящих к ним "активных центров", конструкцию "поддерживающих цепей" к таким центрам (они - вроде как станок по отношению к резцу), и переписать результат в качестве "инструкции" на производство катализной системы. Фактически это обозначает создать молекулярную систему, осуществляющую полномасштабную программу НИОКР в полностью автоматическом режиме.
К описанию проблемы следует присовокупить, что коллективы, занимающиеся НИОКР пользуются образцами в виде готовых изделий, проектной и патентной документации, а также опыта, содержащего готовые решения сходных задач и подпроблем, в голове сотрудников. На макроуровне - это нормально, информация почти ничего не весит и по нынешним временам занимает мало места, а вот на наноуровне информация "архива" - суть ТАКИЕ ЖЕ МОЛЕКУЛЫ, как и все исполнительные механизмы, ничуть не меньшие, так же требующие обслуживания, управления и воспроизведения.
Есть серьезные основания считать, что решение "в дефинициях и общем виде" такой проблемы ("автоматической постановки - и - решения технических задач") носит предельный характер: оно обозначало бы возможность гарантированного достижения любых мыслимых целей, не противоречащих фундаментальным законам физики. Это было бы подтверждением интуитивной максимы: "Творчество есть запись ситуации в адекватной ей форме". Тут, в очищенном от всего привходящего. от любых предрассудков виде, речь идет именно об этом: ОПИСАНИЕ конкретного варианта связи между мономерами в виде МАШИНЫ, обеспечивающей лизис/образование такой связи.
Указать приблизительную сложность такой системы или, хотя бы, критерии, согласно которым можно было бы обоснованно предположить меру такой сложности, в свою очередь, значило бы в значительной мере решить проблему. Существует ли в живой природе механизм, осуществляющий нечто подобное, пусть сколь угодно медленно и неэффективно, до сих пор остается вопросом дискутабельным. Я исповедую ересь, согласно которой такой механизм есть, и именно с его наивысшим развитием связан неслыханный эволюционный успех класса насекомых: это только один класс типа членистоногих, по числу видов далеко превосходящий все остальные классы животных, включая простейших, вместе взятые, ни родственные им паукообразные, ни ракообразные, что господствуют в водной стихие, и в помине не имеют такого успеха. В "царстве" животных существуют два основных типа регуляторов: нервная система и генотип (возможно, в данном аспекте употребление термина "геном" было бы уместнее: регуляция фенотипа происходит в значительной мере не на индивидуальном, а на поуляционном уровне), и им соответствуют две основных стратегии жизни, - увеличение числа вариантов поведения (состояний "одной" формы) и увеличение числа форм соответственно. Добавим, что существует предельно общий аспект (система координат, способ описания), в котором разница между тем и другим не так уж велика.
Итак, теоретическое решение вопроса о возможности "серой бездны" в аспекте "всепожирание", по 1-му варианту по сути сводится к возможности непротиворечивого в пределах одной системы расщепления всех имеющихся биополимеров при эффективности этих процессов не меньшей, чем у живых существ в ныне существующей биосфере. Возможно ли в принципе: а) одновременное или хотя бы последовательное совмещение таких операций, с учетом получающихся конечных и промежуточных продуктов, б) одновременное или хотя бы последовательное производство необходимых для этого катализных систем, в) эффективное управление таким "производством" одним регулятором в различных условиях комбинирования таких операций. Анализом сходных вопросов с формальной точки зрения, судя по всему, занимается развитый аппарат "теории конфликтов", "теории игр".
Другой проблемой 1-го варианта, хотя и не столь принципиальной, следует считать сложность полученной системы. Из существующего ныне для полноценного питания даже в узком диапазоне условий нужно быть, как минимум, клеткой. Для того, чтобы питаться любой органикой, нужно быть клеткой, обладающей очень большим объемом информации. Соответственно этому - очень сложным механизмом трансляции/транскрипции, отдельные устройства которого тоже надо записать. Исходя из известного нам на материале имеющихся форм жизни существование клетки со столь сложным поведением маловероятно. Не факт, что возможен даже многоклеточный организм с геномом такой сложности.
Возражение, что такая "сверхкомбинация" могла попросту "не успеть" возникнуть в силу крайне ограниченных возможностей "заимствования" генетического материала у параллельно развивающихся жизненных форм, на самом деле несостоятельно: когда нужно, симбиогенез преотличнейшим образом происходил: и пластиды в клетках растений, и митохондрии имели в качестве предков самостоятельных свободноживущих существ, а ныне являются частью комплексов более высокого порядка. Аэробная энергетика и фотосинтез, это, конечно, хорошо, но способность к непосредственной фиксации азота, приобретенная путем эндосимбиогенеза с клубеньковой бактерией либо же нитрифицирующим спириллом, по идее, дала бы ничуть не меньшие эволюционные преимущества.
Данный раздел применительно к теме призван решить вопрос: имеют ли искусственные по происхождению объекты некие решающие преимущества по сравнению с природными, устройства - по сравнению с существами. Если таких преимуществ нет, то и проблема "серой бездны" носит мнимый характер, выдвинута на основании причин и обстоятельств, на самом деле НЕСУЩЕСТВУЮЩИХ.
Вообще же вопрос о "рукотворности" на самом деле относится к категории фундаментальных. Его принципиальное решение может оказаться важнейшим вкладом в формирование значительно более целостной понятийной базы естественных и прикладных наук. Непринципиальное отношение приведет к худшей направленности и плохому согласованию частных и прикладных исследований вообще. Дабы сузить тему обсуждения, при анализе артифициальности, рукотворности как явления, мы будем привлекать в качестве примера относительно сложные изделия.
Бросающейся в глаза особенностью сложных по функции изделий по сравнению с творениями живой природы, является их дискретность. Она носит как конструктивный так и функциональный характер.
Под конструктивной дискретностью понимается наличие в конструкции не просто отдельных деталей, но деталей, связанных между собой чисто геометрически, без непосредственного, на уровне молекулярных связей соединения материалов. Колеса, подшипники, оси, валы, редуктора с их зубчатыми колесами и рейками, свободно скользящие (!) рычаги, большинство резьбовых соединений, разъемные контакты, в совокупности представляют собой овеществление этого принципа и практически полностью отсутствуют в живой природе. Все их характеризует и еще одно характерное свойство: у колеса, трансмиссии или подшипника не может быть прототипа: это -либо подшипник, и в этом качестве полезен, либо НЕ-подшипник и совершенно бесполезен. Создание таких структур, помимо всего прочего, еще и не может иметь постепенного характера и может быть только скачкообразным.
С созданием электротехники и электроники можно отметить определенное движение "в сторону" от дискретности в данном виде, но полностью она не достигается, кажется, ни в одном устройстве, кроме, может быть, некоторых систем одноразового действия вроде (может быть) каких-то взрывных устройств. Во всех других случаях конструктивная дискретность имеет место хотя бы в (под)системах, позволяющих включать или отключать устройство.
Под функциональной дискретностью следует понимать возможность по крайней мере для очень многих устройств не функционировать на протяжении тех или иных промежутков времени, с возможностью возврата к действию. Машина может быть полностью отключена без вреда для дальнейшего функционирования. Эта возможность в наше время не носит совершенно универсального характера, но потенциально существует для любого устройства, в то время, как в живой природе это, в конечном итоге, совершенно невозможно. Любые варианты "анабиоза", включая холодовой, не являются опровержениями этого тезиса, равно как и "покоящиеся" формы, вроде бактериальных и грибковых спор. Все это имеет место, но относится к категории явлений "краевых", пограничных, экстремальных, полное по определению прекращение процессов обмена и спорно в одних случаях (споры), и крайне ограничено по видам (замораживание в жидком азоте) в других. Самое же главное, - в условиях полностью остановленной жизнедеятельности по определению не идут процессы, связанные с "ремонтом" или "модернизацией", - поскольку и то и другое осуществляет сам организм, НЕОБХОДИМО будучи активным для осуществления активной деятельности.
В то же время возможность быть выключенной без разрушения, возможность полного и полностью обратимого прекращения функций сопряженного с внесением необходимых поправок (изменений) есть признак, относимый к подавляющему большинству рукотворных устройств, составляющих ядро всего понятия "устройство".
Единственное "твердое" исключение, подтверждающее правило, - вирусы в кристаллической ("минеральной") форме, но они в актуальных условиях и не могут считаться собственно "жизнью". Вирус, для которого более не существует клетки-мишени, не есть жизнь. Так текст на языке, который (по определению) больше некому прочитать, не есть текст.
Легко видеть, что конструктивная и функциональная дискретность тесно между собой связаны и взаимно обусловлены: в конечном итоге отключение, - это всегда частичный демонтаж устройства, прекращение связи между теми или иными деталями, элементами конструкции. Отличие от всех других форм демонтажа состоит только в том, что он осуществляется при помощи особой, конструктивно обособленной подсистемы устройства (выключатель, прерыватель, и т.п.), но принципиальной границы, отделяющей демонтаж от отключения - нет. Это положение подчеркивается в силу того, что может явиться важным "коннектором" изложенного - с дальнейшими рассуждениями, носящими несколько более абстрактный характер.
Итак, базовым отличием рукотворных устройств, приспособленных для выполнения некой полезной работы от живых существ есть (на данный момент) их конструктивная и функциональная дискретность.
Отключенный пылесос (размыкание контакта можно интерпретировать, как частичный демонтаж) не сосет пыль, то есть, строго говоря пылесосом не является. Если возможность включить остается, и процедура этого - дана, мы имеем полное право говорить, что этот объект является пылесосом условно или потенциально.
То же можно сказать о наборе деталей в комплекте с инструкцией по сборке: устройство с функцией "А" - в потенциальной форме.
Пожалуй, - предельным вариантом потенциального бытия устройств можно считать существование в форме чьего-то (надежного) умения сделать, то есть в форме какого-то "ментального образа". Можно сказать по-другому: "Устройство существует в потенциальной форме, как нейрональный ансамбль, возможность активации которого является достоверной" - иными словами: "Позовите А., он такое тыщу раз делал, я у него сам заказывал".
"Степень" (если так можно выразиться) такой потенциальности строго задается сложностью оперативной последовательности, необходимой для того, чтобы преобразовать данную потенциальную форму устройства в то, которое соответствует определению, то есть конкретно функционирует, ("актуальную форму"). Сравните, например, включение пылесоса, - и изготовление его начиная от нефти, руды и песка. Это, пусть и полярные, но концы ОДНОГО спектра процессов преобразования устройства из потенциальной формы - в "актуальную".
Живое существо должно быть живо постоянно, все процессы его перехода из одного состояния в другое НЕОБХОДИМО непрерывны, перерыв в течении некоего минимума таких процессов для общего случая равносилен прекращению существования. Смерти.
Поэтому нельзя ИСПРАВИТЬ и, аналогично, невозможно УСОВЕРШЕНСТВОВАТЬ, если процесс изменений неизбежно идет через стадии, на которых функционирование прекращается. Которые РАВНОСИЛЬНЫ такому прекращению.
Отсюда следует следующий вывод: рукотворные устройства имеют больше возможностей существовать в ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ФОРМЕ (большее число вариантов потенциальной формы), нежели живые существа. Иначе: наличие Творца для устройства равносильно возможности существовать в большем количестве взаимно конвертируемых форм.
/Примечание, которое можно пропустить. Для того, чтобы дальнейшие рассуждения приняли более обозримый вид, предлагается ввести ряд фундаментальных понятий.
"Идентификация" (И.): предрассудочно понимается, как "узнавание", ряд действий, направленных на то, чтобы убедиться, что объект соответствует некоему определению, и, заодно, как результат этих действий. На самом деле И. - фундаментальная категория. Объект идентифицируется, как "топор", "чайная чашка", "самолет" или "пища", в конце концов, только по исполнении своего предназначения. Топор - после того, как нарублены дрова, а он не смялся, не раскололся, и не сломался. Самолет - после того, как взлетел, долетел до места и сел без катастрофы. Чайнаячашка - после того, как не расплавилась и не растворилась от горячей воды, а чай остался нормального вкуса и не ядовитым. Пища - после того, как насытила, будучи переварена, и не вызвала отравления. Пища в итоге превращается в мономеры, никак не отличимые от таковых самого тела: на этом (и не раньше) этапе она перестает быть внешним по отношению к нему объектом. Это - случай крайний, но то же относится ко всему остальному.
Во всех случаях И. - восстановление равновесия Экспериментатора (Э.), утраченного по любой внутренней или внешней причине, через полный цикл взаимодействия с каким-то внешним объектом (ресурсом) который НЕОБХОДИМО кончается прекращением такого взаимодействия.
"Мера существования" - предельно возможное для объекта, соответствующего некоему определению, число идентификаций. Дело в том, что любая идентификация - есть взаимодействие с объектом, изменяющая его. Рано или поздно изменения достигнут порогового уровня утраты идентичности. Красный цвет, как определяющий признак (ОП) ткани, может проявляться только на свету, при этом постепенно "выцветая". Движение в экстремальных условиях, как ОП вездехода быстро его снашивает, исследование тонких структур материи жестким излучением, позволяющее идентифицировать их, может разрушить ее и разрушает, - иногда с первого раза. Общепринятое понятие "стабильность" есть ЧАСТНЫЙ СЛУЧАЙ этого более общего понятия.
Легко видеть, что мера существования тем выше, чем больше "экземпляров" объекта, чем больше стабильность отдельного "экземпляра" и тем больше, чем больше он имеет потенциальных форм и/или обратимых состояний. Совокупность всех ситуаций, в которых объект БУДЕТ идентифицирован, есть пространство ("континуум") идентификации объекта. КОГДА МЫ ГОВОРИМ О СУЩЕСТВОВАНИИ КАКОГО-ЛИБО ОБЪЕКТА, КАКОЙ ЛИБО СУЩНОСТИ, НА САМОМ ДЕЛЕ МЫ ГОВОРИМ ОБ ЭТОМ, несмотря на всю непривычность данной мысли. Такого рода пространство НЕОБХОДИМО является компактным: доказательство этого несложно, но громоздко в силу значительного объема необходимых для него пояснений./
Таким образом, можно сказать, что существование устройства МУЛЬТИПЛИЦИРУЕТСЯ существованием Творца - и его окружения в форме "связного" общества, информационных носителей, инструментов и т.д.: когда существование его временно прерывается, Творец существует "за него".
Это, в конечном итоге явное и очевидное, положение значительно усложняется двумя обстоятельствами.
Во-первых, не только Творец, - применительно к машинам это, разумеется, некий "обобщенный человек", - но даже такая элементарная сущность, как "эпицикл" ("замкнутая оперативная последовательность", применительно к "чистой биологии" - "биохимический цикл", (многозвенный) "осциллятор" и т.п.) может быть "носителем" находящегося в потенциальной форме "вторичного" или "дочернего" осциллятора, который обретает в тех или иных условиях "актуальную" форму. Это - легко показать при необходимости, но демонстрация тоже является достаточно громоздкой, ничего не давая по существу изложению основной темы.
Таким образом, осциллятор "Б" может преодолеть ситуацию, исключающую его существование в актуальной форме (в дальнейшем "запретная точка "Б"), если может существовать в потенциальной форме, как "дочерний" какого-то осциллятора "А", для которого эта ситуация не есть "запретная точка".
Тем более, все это справедливо для более развитых, сложных и совершенных структур, имеющих в своем составе такой эффективный механизм сохранения потенциальной формы объекта, как СТАНДАРТИЗОВАННАЯ запись, естественная или искусственная, - неважно. Генетический аппарат, естественно, относится к группе развитых систем.
Это обозначает, что не только в человеческой практике, но и вне ее, но и до нее возможно то, что выглядит, как ДИСКРЕТНОЕ, прерывистое существование сложных, не могущих возникнуть спонтанно структур. Таким образом преодолеваются "запретные состояния" и "запретные точки" любой природы. Так преодолеваются кажущиеся непреодолимыми препятствия (Кораблик - не пролезает в бутылочное горлышко, и его собирают внутри бутылки. Из деталек, которые - пролезают).
Второе соображение имеет противоположную направленность, но не может считаться "зеркальным": в силу того, что устройства не имеют самостоятельного происхождения, будучи эпифеноменами Творца, "центральной", "объединяющей" частью пространства идентификации каждого из них является структура нервной деятельности Творца, а он - НЕ дискретен. Таким образом, определенные ограничения, связанные с требованием сохранения непрерывности, в конце концов накладываются и на существование устройств. На все процессы, связанные с их разработкой, совершенствованием, включением и отключением, ремонтом и техническим обслуживанием.
Таким образом, вопрос, могут ли иметь "устройства" принципиальные преимущества по эффективности перед "организмами" именно в силу искусственного характера своего происхождения, не может иметь простого и однозначного ответа. Адекватный ответ должен иметь следующий вид.
Во-первых, как показано в данной главе, какой-либо категорической разницы с точки зрения того, что одно - имеет преимущества связанные с дискретностью а другое - нет, между двумя этими группами сущностей нет. В случае с "устройствами", как, надеюсь, удалось показать, дискретность тоже имеет частичный, "внешний" характер. Так что, в рамках данных рассуждений, любые сложности в разработке могут быть преодолены большой длительностью времени, позволяющей "пройти" в разработке к той же цели более окольными путями. Это, безусловно, соответствует истине, но не является всей истиной.
Потому что "во-вторых" представляет ту же истину в более широком аспекте: дело в том, фактор времени важен, качественно меняя и условия и вывод.
Эффективный, целенаправленный поиск, проводимый Творцом в собственных интересах может далеко превосходить по эффективности неизбежный процесс спонтанных изменений. Пшеницу сеют, параллельно выпалывая сорняки, смещая равновесие в необходимую сторону, и в итоге получается чистое или близкое к таковому поле, ценой чего являются определенные усилия. При "естественном" течении процесса то и другое идет примерно в одном темпе, с одной эффективностью. В лучшем случае будет поле, поровну засеянное пшеницей и сорняками, в худшем - пшеницы не будет вообще. Именно в силу смещения равновесия "извне" фактор ЭФФЕКТИВНОСТИ, обеспечиваемой Творцом, может дать результаты, которые при спонтанном, ведущемся организмом "в собственных интересах" поиске могут быть не достигнуты НИКОГДА. Можно состариться и умереть от старости прежде, чем создашь "философский камень", найдешь Святой Грааль или попросту построишь замок. Если для того, чтобы выжить, совершенно необходимо угадать 16-и разрядный десятичный код методом перебора, дело кончится смертью. Искусственный характер творения обозначает всего-навсего, что деградация, процессы перехода в более вероятное состояние могут далеко отстать от прогрессивных, ЦЕЛЕНАПРАВЛЕННЫХ (буквально "имеющих внешнюю цель") изменений.
Итак, в теоретическом плане сущности, сформированные отчасти искусственно, "устройства", превзойти по эффективности "существ" в конечном итоге могут. Включая в свой состав все конструктивные "достижения" биологической эволюции, такие творения могут включать в свой состав подшипники, колеса, скользящие рычаги, - и все прочее, что не могло развиться в силу явной антифункциональности "недо-деталей", но может эффективно функционировать в составе тех или иных устройств. Кроме того, - конструкция может быть последовательно оформлена в предельно функциональном виде, без деталей, осуществлявших некогда поиск и развитие, а также являющихся результатом конструктивных ошибок.
К этому существует только одно замечание, причем "непрактичное": естественное возникновение человека как раз и можно интерпретировать в качестве того самого "окольного пути" к осуществлению тех преимуществ, которые способна дать та же структурная и функциональная дискретность, и, возможно, многого другого...
3. Зигзаги "техноэволюции": вариант?
Предположим, ряд фундаментальных технологических проблем решен, и перед бизнесом и производственниками встает проблема массированного производства наноустройств.
Этот метод, который раньше насмешливо именовали "если бы да кабы" во многих и многих случаях доказал свою полезность: проектируя самолет под несуществующий мотор, ставишь требования к этому мотору, превращаешь его в конкретную и во многом определенную проблему, которую надо решить.
В очень многих других случаях становится ясно, что сама по себе цель - ложна или бессмысленна, и от достижения ее следует просто отказаться. Пример не из науки и не из инженеринга, но зато яркий и показательный: Наполеон, захватив Москву, продемонстрировал свою уникальную способность добиваться целей, но не соизволил подумать, - а ДАЛЬШЕ ЧТО?
Работа такого рода показывает цели, делая поиск более мотивированным и направленным, и, к тому же, может оказаться уже выполненной частью работы "по факту", после того как некая проблема решена, - или может быть применена в другой области. Такое тоже имело место.
Мы с полным основанием можем предположить, что технологии искомого круга будут иметь черты "автокатализа": решение одной проблемы создает базу для решения следующей, дотоле наразрешимой.
Каким образом мы поступаем, планируя очень быстрый выпуск массовой продукции, имеющей "комплексный", сложный характер: брюки, сигареты, патроны, автомобили? Мы создаем поточное производство. Конвейер или его аналог - для того, что посложнее, и автоматическую поточную линию для того, что попроще.
Линия, по которой так или иначе перемещается полуфабрикат, а вдоль линии расположены специализированные устройства (или работники), которые выполняют одну или ограниченную группу операции. Снова и снова, одно и то же, с каждым изделием.
Нет никаких причин думать, что при производстве комплексных наномеров от этого простого принципа откажутся. Длинная полимерная молекула, чрезвычайно прочная, или монокристалл с наномолекулярным масштабом поперечника, вдоль которых расположены "сборщики" и по которым перемещается будущее изделие. Очевидно, по крайней мере на первых порах, - проще будет "запустить" нить, причем по кольцу, таким образом первая операция - фиксация базовой детали, последняя - отсоединение фабриката, - но не знаю, на уровне наноразмерностей то, что у нас - сложно, оказывается проще всего, и наоборот.
Возможно также, на первом этапе более целесообразным будет монтаж поверхностей из вертикально ориентированных нитей, с возможностью пассажа сверху - вниз (гравитация) или снизу вверх (капиллярность, осмос, ионофарез, хромотография, или что-то подобное). В случае гравитации она может быть искусственной (центрифуга, ультрацентрифуга), а ориентация нитей - соответственно ее направлению, поверхности со временем неизбежно будут собраны в сотовые структуры, но, скорее с прямоугольной ячеей поскольку мы заинтересованы в большей рабочей поверхности. Вариант подкупает тем, что обещает принципиальную возможность работы с реагентами, находящимися в ГАЗОВОЙ фазе.
Фабрикатом, т.е. тем или иным наноэффектором (см. "Дорожная Карта") неизбежно будут а) крупные молекулы, и/или б) макромалекулярные комплексы, состоящие из нескольких субъединиц: боюсь, только практика покажет, какой из вариантов будет более целесообразен в том или ином конкретном случае с точки зрения эффективности/технологичности.
Тут следует пояснить, что макромолекулярные комплексы могут быть как устройствами для осуществления одной операции (на этом этапе речь именно о них), так и "кластерами" осуществляющими ряд сопряженных во времени (одновременная "обработка" детали несколькими инструментами) или пространстве (передача "с инструмента на инструмент") операций, - вроде "обрабатывающих центров" в машиностроительной практике.
Вариант "б" НЕОБХОДИМО требует нескольких "поточных линий" с дальнейшим объединением продукта в одном оперативном пространстве для возможности самосборки, инициации еще одной (дополнительной) поточной линии или комбинации того и другого. В этом случае возникает дополнительная проблема комбинирования нескольких разнотипных "потоков" в одном устройстве таким образом, чтобы не возникло противоречия: следует ожидать, что вначале она будет решена на макроуровне или, в крайнем случае, на микроуровне (НЕ "нано").
Такого рода устройства (с комбинированным, а точнее ХИМЕРНЫМ масштабированием) неизбежны на каком-то этапе, но очень скоро такого рода противоречие проявит себя ввиду проблемы поистине фундаментальной: речь идет о сопряженной проблеме падения выхода годного фабриката/ в силу накопления "поломок" отдельных наноустройств/ необходимости ремонта на соответствующем уровне. При накоплении "поломок" до некоего критического уровня, придется выбрасывать весь макроагрегат, неизбежно - очень еще недешевый на этом этапе.
К счастью, у нас есть колоссальный массив решений данной, - и подобных, - проблем. Ключ, как это ни парадоксально, состоит в УСЛОЖНЕНИИ системы. Очевидная, казалось бы, максима: чем сложнее устройство, тем меньше его надежность, на самом деле верно только для "критических" устройств, т.е. таких, у которых все детали направлены на выполнение "заявленной" функции исключительно. (Интересно, что в практике спокойно действуют вопреки логично выглядищим очевидностям, никак не обобщая своих действий: всякого рода дублирующие устройства, равно как и аварийные системы, явно усложняют конструкцию - и ничего! Все равно устанавливают всякого рода противопожарные системы.)
Для начала макроустройство начнут собирать из сменных устройств - блоков-субъединиц нескольких типов, каждый тип - в достаточном количестве, чтобы не останавливать работу всего агрегата при удалении некоторого, заранее рассчитанного числа их.
Для ответственных случаев введут нечто вроде "регламентных работ", статистически вычислят понятие "ресурса", т.е. периода, после которого в среднем процент брака достигает критического уровня, и плановый ремонт будет проводиться по истечении, скажем, 80% статистического ресурса.
Скорее всего, регламентные работы будут сводиться к замене "блоков", выработавших ресурс - на новые, только что изготовленные и прошедшие контроль: мы, в нашей обыденной практике, уже давным-давно поступаем таким образом. Не чиним то, что очень легко изготовить, и то, что очень трудно отремонтировать. Еще в каменном веке выкидывалась "обыденная" битая посуда, которую легче слепить, чем склеить, поломанные каменные наконечники-"микролиты", а мы - отказались от попыток ремонта не то, что уже электронных ламп, но и самых обыкновенных ламп накаливания... Выкидываются процессоры с производительностью суперкомпьютеров 12-летней давности, в металлолом идут дорогущие авиадвигатели, выработавшие ресурс, - да мало ли что.
Такой уровень, будучи достигнут, уже может поддерживаться достаточно долго. Но, там, где достигается некое "плато", включаются механизмы конкуренции. Кто-то неизбежно придет к выводу, что "ремонт" целесообразно автоматизировать: та же автоматическая смена блоков по выработке "ресурса". Более того: управление регламентыми работами можно сделать "стереотипическим" и "автоматическим".
"Стереотипический" вариант кажется более простым: производство сменных блоков сохраняется на одном уровне, исходя из расчетных потребностей. На самом деле простота эта во многом кажущаяся: "плывет", постепенно деградируя, производство отдельных (нано)компонентов сменных блоков, и потребность "конечного", продуктивного производства в блоках со временем перестает удовлетворяться. Предусматриваются резервные мощности, вводимые по мере нужды, заменяются, по мере нужды, уже рабочие блоки производства "второй линии", а следит за этим наблюдатель, выполняющий, таким образом, функцию "обратной связи"... А ЗАЧЕМ?
Таким образом, как практически всегда в последнее время, рано или поздно избирается вариант АВТОМАТИЧЕСКОГО управления. Запуск - в зависимости от 1) некоего субкритического числа брака вообще (т.е. всех его типов. выявляемых всеми способами), 2) падения до некоторого надкритического уровня производства готовой продукции, 3) уровню "индикатороного" или "маркерного" брака, т.е. такого, о котором на практике становится известно, что он четко коррелирует с общим уровнем брака. "Индикаторный брак", почти неизбежно, - результат операции, НАИБОЛЕЕ подверженной сбоям и ошибкам, автоматизация по этому признаку более выгодна постольку, поскольку выявление его, при близкой эффективности в обеспечении "обратной связи", требует ОДНОГО способа выявления, а не многих. Разумеется, с совершенствованием производства природа (конкретный тип) "индикаторного брака" меняется, но наличие его вообще - НЕИЗБЕЖНО, поскольку предопределяется физикой мира вообще и термодинамикой в частности.
На этапе продолжающегося "плато" такого рода система обратных связей автоматического ремонта и восстановления продолжит эволюционное развитие, преимущественно в сторону "гибкости": помимо регламентного ремонта и обслуживания производства "А" (конечный, "потребительский" фабрикат) такого рода кооперация удобна при наращивании (куда чаще, особенно поначалу) и сокращении такого рода производства. При этом одной линии "обратной связи", управляющей динамикой производства "Б", окажется недостаточно. Одна реакция должна быть, когда отношение "маркерного брака" к фабрикату достигает пускового значения, другая - когда отношение сохраняется или даже уменьшается, а количество фабриката - растет: в последнем случае реакция на достижение УРОВНЯ "маркерного брака" может оказаться преждевременной, а на достижение СООТНОШЕНИЯ слишком запоздалой и/или недостаточной. Данный этап достигнет своего предела, когда будет обеспечено как адекватное восстановление, так и достаточно гибкое и оперативное реагирование на изменение масштабов производства "А".
Практически одновременно с этим наступит очередной кризис организации с тяжелым периодом нестабильности. То, что в любом эволюционном процессе, будь то живая материя, общество или техника в каждом случае наступает, вроде бы, неожиданно и тогда эмоционально именуется словом "тупик".
Читатели уже обратили внимание на предпосылки этого кризиса: для обслуживающего "А" "ремонтно-производственного" производства (производств) "Б", в свою очередь, потребуется свое "обслуживающее" производство, какое-то "Б*". Потом - Б**, Б*** - и так далее, сказка про белого бычка. Собственно то нелепое, ведущее к катастрофе, но привычное и кажущееся единственно возможным положение, которое мы имеем на настоящий момент, когда производство средств производства, как минимум, не уступает по масштабу фабрикации конечного, "потребительского" продукта.
Тот, кто не имеет отношения к такого рода деятельности непосредственно, не может себе представить, на что способны люди, профессионально занимающиеся сложными техническими системами изо дня в день. На каком-то этапе, скорее рано, чем поздно, начнутся попытки обеспечить пересечение линий, создать такую ситуацию, чтобы как можно больше фабриката и "А", и "Б", производились на одних и тех же линиях.
Для решения этих проблем можно смело предположить действия на следующих направлениях.
Для возможно большей части изделий "внутреннего", "обеспечивающего" назначения активно подыскивают применение "во вне", придавая им характер конечного, коммерческого продукта. Так начали торговать электродрелями и гайковертами, изначально придуманными только для целей собственного производства, - вообще примеров колоссально много, и очень разнообразных. Идеалом является, понятное дело, вариант когда коммерческим продуктом является каждый продукт, используемый в собственном производстве.
Каждый специализированный "сборщик" используется в производстве не одного устройства, а многих: в конце концов конструкция каждого из них начинает определяться ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬЮ "сборщиков", к которым поступает полуфабрикат.
Стандартизация наноэффекторов: постепенный переход к производству их ВСЕХ из все меньшего количества типовых элементов, с высоко вероятным увеличением общего их числа соединяемых при помощи все меньшего количества типовых операций (пределом является детский конструктор вроде "лего" - ОДИН способ соединения для некоторых комплектов, - и бесконечное число возможных конструкций). Таковы фонетические алфавиты, позиционно-разрядные системы исчисления, протеины, нуклеиновые кислоты, электрические сети, электронные устройства (в значительной мере и в конечном итоге, - сложная сеть триодов), сколь угодно сложные редукторы - и т.д., и т.п. Разумеется, до конца такого рода процесс в реальном мире не дойдет НИКОГДА.
Тем не менее кажется очевидным, что общим направлением техноэволюции является стремление, как к ПРЕДЕЛУ (близкая к математическому трактовка термина), к состоянию так называемого "функционального замыкания" (ФЗ) производственного комплекса, т.е. ситуации, когда комплекс, помимо полезной продукции может изготовить любой свой компонент, любое составляющее его устройство, при этом встроив его именно в необходимом месте. Тот же термин (ФЗ) можно применять и к самому комплексу, достигшему в своем развитии такого состояния.
Из соображений объективности необходимо упомянуть о сопряженном изменении во "внешнем" относительно производства мире: сфере потребления вообще и рынка в частности. Речь идет о том, многие потребности неизбежно начнут удовлетворяться по-другому и/или при помощи других устройств и прочих товаров. Тех, производство которых особенно технологично при помощи новых, более эффективных способов. Конструктивные и иные потребительские особенности продукции будут неизбежно изменены в силу требований, предъявляемых наиболее эффективными технологиями. Тут наиболее показателен "дрейф" в структуре питания: не самые вкусные яблоки и картошка, а самые урожайные, а из самых урожайных - те, которые удобно собирать (невысокие яблони) и хранить. Не суп, сваренный сидящей дома женой, а фастфуд, не сорванное с грядки в собственном огороде, а стабилизированное и консервированное. Речь идет о том, что предлагаться будет то, что наиболее технологично, далеко не оязательно - худшее, скорее - наоборот, но, поначалу, достаточно непривычное. Так что эволюция в сфере "производство-потребление" есть процесс двусторонний.
Применительно к теме статьи можно предполагать, например, что в очень многих случаях металл будет заменен полимерными материалами, обладающими многими ныне непривычными свойствами: включая, например, токопроводящие полимеры, углеродные структуры, имеющие как уникальные полупроводниковые свойства (модификации тубулярного углерода), так и прочностные характеристики (аламазная, карбиновая нить, фуллерены, тубулярные структуры).
В силу особенностей образования я заметно хуже представляю себе возможности НТ по формированию сложных структур из элементов, более тяжелых, чем кремний. Речь идет прежде всего о чистых металлах, а также прочной, твердой, жаростойкой и тугоплавкой керамике на основе оксидов, боридов, нитридов, карбидов этих металлов: в нынешней практике изделия из них делаются с применением очень высоких удельных энергий, дающих расплавы, газовую фазу, и даже частично ионизированную плазму - потоки ионов. Не могу сказать, в какой мере наноэффекторы могут работать в таких условиях, с такими фазными состояниями сырья, и/или в той или иной форме заменять или модифицировать то, что мы именуем нагревом, расплавлением, испарением - и переводом в ионизированное состояние. Принципиальных запретов, кажется, - нет, возможным вариантом наноэффектора может являться молекулярная структура, аккумулирующая энергию так, как это делает рабочее тело лазера, а потом "адресно" переносит ее в виде одного или нескольких (представляется возможным обеспечить точное, "по счету" количество квантов!) высокоэнергетических квантов на субстрат, разрушая или создавая прочную химическую связь. При данном варианте (если он осуществим!) в значительной мере снимаются известные ограничения на производства, традиционно связываемые с высокими температурами: деградация оборудования, вредное воздействие на персонал, меры безопасности и неразрывно связанные со всем этим значительные размеры и узкое назначение соответствующих устройств.
При наличии принципиальных возможностей для данного класса материалов не исключена возможность работы наноэффектора или комплекса их в газовой фазе, по крайней мере - на протяжении какого-то периода времени: в этом случае на протяжении того же времени будут существовать два принципиально разных, существующих в значительной мере параллельно принципа производства. Впрочем - это не отрицает того, что и там, и там эволюция способов организации будет происходить сходным образом. Не исключено, в конце концов, и определенное перекрещивание двух принципов: даже наш организм, функционирующий, казалось бы, исключительно в жидкой фазе, работает по "гибридной" схеме, - речь идет о внешнем дыхании. То, что многие металлы с достаточно высокой температурой плавления можно превратить в жидкость, без нагревания, факт: это жидкие, с избытком ртути амальгаммы. Таким образом, не исключено возникновение особых феноменов, вроде "холодного расплава" отчасти напоминающего ртуть, но состоящего из субстрата и эффектора, тем или иным путем получающего энергию извне, но не излучающего ее ни на что, что не есть субстрат.
Итак, главный вывод, который мы можем сделать, обсудив "внешний", "потребительский" аспект решения общей проблемы стандартизации/унификации/рационализации, как это ни парадоксально, может заключаться в следующем: 1)как минимум, на протяжении очень долгого времени в потребительской продукции нанопроизводства будут использоваться разнообразные химические связи и, следовательно, 2) при планировании поточного производства придется ориентироваться именно на это положение.
Иначе говоря, рассчитывать на то, что в сколько-нибудь обозримый срок удастся перейти к производству большей части номенклатуры конечной продукции из считанного количества типовых элементов при помощи одной "монтажной" операции, как это имеет место при синтезе протеинов - нельзя. Не прямо, опосредованно, и не столь явно это же относится и к производству самих наноэффекторов -"сборщиков".
Дело в том, что, благодаря использованию при биосинтезе протеина одной типовой "монтажной" операции, т.н. "информационная РНК" определяет только один организационный аспект производства: логистический, т.е. - какой именно (строго один) тип деталей к какому из "универсальных станков" доставлять с целью присоединения к полуфабрикату.
Там, где монтажных операций - несколько, а "станки", тем самым, специализированные, этого оказывается недостаточно: помимо управления движением нормалей, так или иначе приходится управлять движением "полуфабриката", т.е. изделия, находящегося в процессе сборки. И такое, казалось бы незначительное, усложнение требований к управлению на самом деле радикально меняет всю ситуацию. При совершенно неизменной номенклатуре это незаметно. Зато обеспечение сопоставимой "гибкости" производства дает иную картину. При сколько-нибудь подробном анализе она может служить почти идеальным примером "перекрещивания" информационных потоков.
Не исключено, что определенным решением проблемы парадоксальным образом может послужить постепеное расширение номенклатуры наноэффекторов: в ряде случаев, возможно, удастся добиться ФЗ комплекса, использующего в ходе своей деятельности только один тип "монтажной" операции. В другом случае возможна кооперация таких устройств, становящихся, таким образом, СУБКОМПЛЕКСАМИ. Нечто подобное происходило с клетками, которые поглощали иные, с другой спецификой биохимии: и митохондрии, и пластиды и, даже, вроде бы само ядро имели свободноживущих предшественников, а потом - скооперировались, создав шедевр - клетку эукариота "современного" типа. Это явление называется заковыристым словом "эндосимбиогенез".
Можно с полным основанием предположить, что решение в пользу того или иного варианта будет приниматься исходя из чрезвычайно сложного комплекса соображений, предвидеть который загодя попросту невозможно. В некоторых случаях практически невозможно загодя определить даже неоптимальность иных решений, как это бывает с теми или иными экономическими моделями, и они действуют годами и десятилетиями. Разумеется, очень высока вероятность параллельного применения всех этих и еще других подходов.
Наконец, последний тезис спекуляции: предположим, по истечении полного цикла техноэволюции, для комплексов со значительной мерой ФЗ, будет достигнута некоторая оптимальная плотность устройств (прежде всего наноэффекторов). Возникает вопрос о значительном, в разы повышении производства. Это может быть задано директивно, Творцом, а может быть - за счет рутинного действия автоматики, инициированной возросшим потоком сырья: знаком становится полное задействование всех "резервных" потоков. Ответом становится а) временное уменьшение производства конечной продукции и б) производство новых наноэффекторов для производственных целей и формирование из них новых потоков. В прежних объемах плотность устройств начинает превышать оптимальную, поэтому комплекс увеличивается в размерах, включая все большее количество блоков-субъединиц. В конце концов теряет оптимальность отношение поверхности к объему, она становится недостаточной для обеспечния транспортной функции (сырье на входе - фабрикат на выходе), и тогда возникает решение продублировать еще и общие для всего комплекса структуры и вместо одного создать два (или больше) дочерних производства. Когда будет автоматизирован и этот процесс, аналогия с делением клетки станет полной.
Если это возможно в принципе, а с человечеством ничего не произойдет, то вышеукзанный процесс будет носить автокаталитический, ускоряющийся характер, и от момента "0", - создания ДВУХ разнотипных наноэффекторов ОДНОВРЕМЕННО с надежными способами их позиционирования и до момента "1", формирования функционально-замкнутого комплекса со способностью к самовоспроизведению пройдет не менее 25 - 30 лет (1949 - 1973 для аналогичного пути у компьютеров).
Так что сами по себе НРБ - нет, комплексы по их поточному производству, в принципе - да, способны к самовоспроизводству в смысле, сходном с размножением живых организмов. Опасно ли это? Не более, чем все остальное. Если контролировать, то из под контроля не выйдет. Само по себе. Куда сложнее возможная динамика комплекса "нанотех-человечество", когда (и если) он сложится. Очень сильно рассчитываю на то, что у читателя возникло по крайней мере больше возможностей судить самому.