Текст книги "Футурология"

Автор книги: Алексей Турчин

Соавторы: Михаил Батин
сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 19 страниц) [доступный отрывок для чтения: 7 страниц]

Однако закон Мура относится к площади элементов, а не к их линейным размерам. Период уменьшения линейных размеров в 2 раза равен примерно 4 годам, что видно из следующего рисунка.

К 2030–2040 годам закон Мура приведет к тому, что линейные размеры транзисторов приблизятся к размерам одного атома.

Энергопотребление

Мировое энергопотребление удваивается каждые 35 лет. В настоящий момент оно составляет 15 тераватт (это равно мощности 15 000 типичных атомных электростанций).

Расшифровка генома

Стоимость расшифровки генома человека каждый год снижается в 2 раза и даже чуть быстрее. В конце 1990-х годов проект «Геном человека» стоил около 3 млрд долларов, а к 2012 стоимость расшифровки генома человека составляет несколько десятков тысяч долларов.

Принципиально новые технологии обладают даже большей скоростью роста, чем предсказывает закон Мура.

Экономика

Робин Хансен считает, что в настоящее время период удвоения мировой экономики составляет примерно 15 лет. Однако вскоре, по его мнению, произойдет очередной переход, и «следующая сингулярность» создаст экономику, которая будет удваиваться с периодом от недели до месяца. В 2008 году в статье «Экономика сингулярности» Хансен описал ее основные черты: она будет распространяться в Солнечной системе, использовать солнечную и термоядерную энергию, основываться на роботах, способных к саморепликации, и управляться ИИ.

Согласно Хансену, периоды экспоненциального роста в ходе истории сменяют друг друга, и каждый следующий имеет гораздо меньший период удвоения. Каждый период роста завершается кризисом.

И обычно вслед за этим следует новое открытие, новый переход.

Например, перед неолитической революцией рост числа охотниковсобирателей прекратился, поскольку большая часть добычи была уничтожена. Население перестало расти и даже сократилось в несколько раз. До того времени кризисные ситуации разрешались за счет освоения новых земель и новых приемов охоты на новые виды добычи. Охота приобретала индустриальные черты – строились загоны, длина которых составляла десятки километров. Кризисная ситуация заставила искать выход. Он был найден в одомашнивании скота и культивации растений, что позволило принципиально повысить продуктивность экономики и перейти к более быстрому росту.

Важные особенности закона Мура

Закон Мура – больше, чем просто смесь экстраполяции и модели, поскольку дает возможность использовать в качестве инструмента предвидения дорожные карты, опубликованные разными игроками. По ним можно определить, на какой стадии проектирования и внедрения находится тот или иной производственный процесс.

Вторая положительная обратная связь, поддерживающая закон Мура, – способность более эффективных компьютеров быстрее моделировать физические процессы в твердом теле и, таким образом, быстрее создавать новые поколения чипов. Без компьютерного проектирования создание современных микросхем было бы просто невозможно. Еще больше эта петля обратной связи усилится с появлением ИИ – с какого-то момента он начнет принимать участие в проектировании своих новых версий.

Отметим, что суммарная вычислительная мощность всех компьютеров, установленных на Земле, растет гораздо быстрее, чем предсказывает закон Мура, поскольку экспоненциально растет не только производительность компьютеров, но и общее число установленных компьютеров и скорость связи между ними.

В начале 80-х годов ХХ века в мире было только несколько миллионов компьютеров со средней производительностью около миллиона 8-битных операций в секунду. Через 20 лет производительность каждого отдельного компьютера возросла почти в сотни тысяч раз, а суммарное число установленных компьютеров увеличилось до миллиарда, то есть возросло в 1000 раз.

Скорость обмена информацией между любыми двумя произвольными компьютерами раньше составляла дни – информация передавалась на дискетах, а теперь составляет миллисекунды, и стоимость передачи гигабайта тоже падает.

Суммарная вычислительная мощность всех компьютеров Земли растет как произведение трех экспонент, что означает в три раза более быстрый экспоненциальный рост.

Однако простое уменьшение размеров транзистора, лежащее в основе закона Мура, должно застопориться в районе 2016–2020 годов, когда размеры технологических элементов достигнут 11 нм. После этого индустрия должна будет сделать выбор, какое именно из уже намечающихся решений (графен, оптика, увеличение размеров чипа, трехслойность, спинтроника, ДНК-транзисторы, самосборка, электронная литография, мемристоры) довести до масштабного коммерческого применения. В районе этого перехода возможно временное замедление закона Мура.

Факторы ускорения и торможения прогресса

Прогресс может ускоряться и замедляться под влиянием различных факторов. Это можно проследить на примерах реализации всевозможных технических идей.

Мало придумать некую гениальную идею. Мало найти финансирование и создать опытный образец. Мало даже запустить опытное производство. Все этапы внедрения новых идей требуют времени и имеют некоторые шансы на провал или длительный застой. Когда мы говорим о том, что «в будущем появится нечто важное», надо понимать, о чем идет речь.

От идеи до ее реализации и влияния на жизнь человечества проходят обычно десятки лет.

Сколько времени необходимо, чтобы новая идея реально изменила экономическую ситуацию на Земле? На этот счет было проведено несколько исследований.

Например, если бы сейчас открыли дешевый термоядерный синтез, то только через 20 лет его реализация привела бы к существенному вкладу в экономику.

Ниже в таблице приведен пример моделирования наилучшего реального сценария по влиянию на общество гипотетического открытия недорогого способа добычи биотоплива из водорослей (по информации сайта theoildrum.com).

Год

Ход процесса

Год 0

Группа ученых обнаруживает тонкий слой нефти на поверхности сосуда с водорослями

Год 0,5

Исследования незначительно финансируются из собственного кармана, помогает студент-дипломник. Часть финансирования идет за счет работы в другой области. Результат – большой сосуд с водорослями в лаборатории

Год 1

Начинается рассылка возможным инвесторам предложений о финансировании, но они отвергаются, поскольку по этой теме нет статей в реферируемых журналах. Крупные компании обещают перезвонить, но не перезванивают

Год 2

Ученые организуют презентации для заинтересованных лиц и небольших групп. Появляется венчурный капиталист Дерек

Год 4

Дерек, университет и исследователи создают совместную фирму и получают финансирование

Год 5

Работы в лаборатории ускоряются и выходят на уровень, достаточный для полевых испытании

Год 6

Университет выделят пруд для экспериментов, но требуются различные согласования

Год 7

Весь год в пруду проводятся эксперименты, подтверждающие работоспособность идеи. Биотопливо используется для университетских автомобилей и привлекает внимание губернатора

Год 8

Начинается создание первого прототипа полномасштабной фермы

Год 9

Год уходит на получение документов на отвод земли, несмотря на то, что документы начали собирать заранее

Год 10

Год работы в тестовом режиме

Год 11

Происходит авария (нечистоты попали в пруд), исследуются ее последствия

Год 12-14

Получено разрешение на строительство полномасштабной фермы. Проходят разбирательства с природоохранными организациями. Получено разрешение от правительства на продажу франшиз этой технологии

Год 15-16

Продажа 200 франшиз, которые, однако, требуют своих согласовании

Год 16-19

Выход других объектов на полный уровень производства

Итого процесс внедрения занимает примерно 20 лет при удачном стечении обстоятельств. А более 90% такого рода проектов проваливаются.

Реальные примеры инновационных проектов с известным тайм-лайном

№

Проект

Старт

План развития

Срок от старта до ожидаемого сильного воздействия

Подробности

1

Проект фирмы

Nanosolar

по производству дешевых солнечных батареи

Компания основана в 2000 году. Производит тонкие фотоэлементы. В 2006 году получила 100 млн долларов инвестиций на свою первую станцию мощностью 450 мегаватт. Первые поставки панелей – конец 2007 года. Выход на полную продукцию – конец 2008 года. Строительство второго завода в 2009 году

Планировался экс-поненциальный рост производства, но экономический кризис, конкуренция и проблемы технологии замедлили внедрение

15 лет

В апреле 2010 года в компании сменилось руководство и текущее состояние дел неизвестно, но они отстают от своего слишком оптимистичного плана

2

Модульные ядерные реакторы «Гиперион» (

Hyperion modular nuclear reactors

)

Тепловой выход – 75 мегаватт, электрическая мощность – 25 мегаватт. Реакторы безопасны и не требуют обслуживания, их можно закопать под землю, как батарейку. Замена топлива производится на заводе. Патент – 2003 год. Массированное финансирование венчурным капиталом – 2008 год

Первые запланированные поставки по проекту – 2013 год. Производство на уровне 100 штук в год – в 2015 году, экспоненциальный рост. 2,5 гигаватта установленной электрической мощности к 2015 году

12 лет

В 2009 году компания отказалась от наиболее перспективного типа реакторов и будет продавать традиционные реакторы

3

Система подземной газификации угля (

Linc Energy Underground Coal Gasification and Coal to Liquids production

)

Создание компании – 2000 год, пилотный завод по производству синтез-газа – 2003 год. Пилотный завод по производству жидкого топлива – 2008 год

Коммерческое производство 20 тыс. баррелей в день к 2011 году. 400 тыс. баррелей в день к 2015 году, 4 млн – к 2020 году

15 лет

Еще Ленин писал в 1920 году о подземной газификации угля как пути освобождения рабочих от тяжелого физического труда

4

Проект по созданию искусственного сердца методом печати из клеток

В 2010 году в лаборатории поступили первые 3D-принтеры, разработанные для печати тканей, они печатают раствором, содержащим клетки

Напечатать сердце можно будет, вероятно, через 10 лет. Но проверка длины его ресурса потребует всей жизни клиента или сопоставимого срока. Еще лет 15–30 пройдет, пока технология дойдет до подавляющего большинства клиник

45 лет

После создания технологии печати искусственного сердца его 10 лет будут тестировать на животных и на смертельно больных людях, и через 15 лет

FDA

его, возможно, одобрит

5

Сотовые телефоны

В 1947 году был выписан первый важный патент на сотовую связь, в 1969 – еще один. В 1973 году был испытан первый прототип сотовой связи. В 1979 году в Японии, а в 1983 в Америке была развернута первая коммерческая сеть сотовой связи. В 1991 году первые сети пришли в Россию

Задача глобального охвата мобильной связью почти полностью выполнена

36 лет

К 2010 году телефон превратился в многофункциональный центр связи и обработки информации

6

Атомная энергия

В 1850 году было обнаружено, что соли урана засвечивают фотопленку. И это открытие было забыто почти на полвека. В 1898 году Анри Беккерель повторно открыл радиоактивность. Герберт Уэллс придумал атомную бомбу в романе «Освобожденный мир» в 1914 году. Лео Силард под его влиянием предложил цепную реакцию в 1931 году как чистую идею

В 1939 году было открыто деление урана нейтроном, и стала понятна возможность создания атомной бомбы. В 1945 году ее испытали, в 1953 году была взорвана водородная бомба, а в 1961 – «Царь бомба». К 1980-м годам ядерные арсеналы достигают многих десятков тысяч зарядов

130 лет

Создание атомной бомбы – это мегапроект, который снова и снова реализовывают разные государства. Но постепенно это становится все проще сделать

Реализация радикально новых идей обычно требует несколько десятков лет. При этом развитие каждой идеи идет по экспоненте: сначала очень медленное принятие, а потом быстрый рост.

Ускорители прогресса

Инновационный мультипликатор – это форма социальной организации, которая приводит к ускорению создания и внедрения новых технологий.

Пример такого мультипликатора – Силиконовая долина в США.

В будущем возможны различные ускорители развития и внедрения новых идей.

Гонка вооружений перед войной и во время войны. Пример этому – развитие ракетных, ядерных и компьютерных технологий в годы Второй мировой войны. К сожалению, именно военная наука позволяет реализовывать самые масштабные инновационные проекты. Очень важно, чтобы в будущем появилась более эффективная гражданская альтернатива. Необходимо создать новый мирный мультипликатор, который будет развивать технологии быстрее, чем военно-промышленный комплекс.

Крупный проект отдельной страны или богатого фонда с длительным финансированием. Например, в медицине, в области борьбы со старением, это может быть проект одной крупной страны по «спасению» от пенсионеров.

ИИ или по крайней мере некие его слабые формы в виде баз данных, Интернета, систем автоматизированного проектирования.

4. Рост числа экспериментов/энтузиастов, действующих на свой страх и риск. Появление широкого общественного движения, пренебрегающего рисками и моральными нормами. Реализация идеи «гражданин-ученый». Также соревнование за некий приз или первенство – как это было при покорении Южного полюса. Сюда же входит эффект моды и завышенных ожиданий.

Соревнование стартапов в условиях рыночной экономики, обусловленное жаждой наживы и амбициями людей.

В обществе есть «иммунная защита» от нововведений – система отсева и тестирования разных идей. Основной дилеммой является скорость развития против устойчивости развития.

В принципе можно утверждать, что в каждый момент реализуется только 0,001 часть идей, которые появляются в обществе исходя из текущего уровня развития технологий.

Например, огромное колиество космических проектов, из которых реализованы единицы. Вместе с тем на данный момент уже реализованы все идеи, разработанные на уровне технологий 1950–1960-х годов, то есть полное исчерпание потенциала технологий идет с лагом в несколько десятков лет.

Помимо мультипликаторов существуют и тормоза прогресса, большинство из которых следовало бы «отключить». Единственный тормоз прогресса, который имеет смысл, – это оценка безопасности происходящих изменений.

Как писал Генрих Альтшуллер в книге «Как стать гением», если бы все предлагающиеся нововведения реализовывались, то общество погибло бы.

Основные тормоза прогресса

Политические

Отсутствие научного соревнования между сверхдержавами, окончание гонки вооружений, гибель советской науки.

Засекречивание военных технологий и разработок, затрудняющее обмен информацией. Некоторые открытия делаются параллельно и повторно.

Отказ политических партий способствовать развитию прогресса, поскольку изменение ситуации грозит им потерей власти. Необычные решения чаще предлагают те, кто находится вне властных структур.

Экономические

Недостаток финансирования научных исследований. Всего около 1% валового мирового продукта выделяется на научные исследования и внедрение их результатов. Даже простой рост мировой экономики должен приводить к росту расходов на исследования.

Столкновение коммерческих интересов и прогресса:

компании, которые понесут убытки в случае внедрения новых технологий, противостоят этим технологиям, защищая свои коммерческие интересы. Пример: нефтяные компании и электромобили;

компании, которые заинтересованы в поддержании определенной скорости инноваций, противодействуют быстрому развитию технологий.

Сложность финансирования проектов с долгосрочной отдачей и небольшой вероятностью успеха.

Экономические кризисы, резко сокращающие вложения в науку.

В сфере организации науки и образования

«Мегабитовая бомба» – концепция кризиса науки, сформулированная Станиславом Лемом – резкое усложнение задачи перебора при переходе от простых открытий к сложным. Заранее неизвестно, какое исследование приведет к важному открытию. Поэтому по мере расширения фронта науки постоянно растет и число необходимых исследований.

Система финансирования науки через гранты, приводящая к диктату заказчика. Ученый вынужден тратить около 40% своего времени на поиски грантов.

«Научные мафии», лоббирующие дорогостоящие проекты с небольшой отдачей в ущерб другим направлениям исследований. Травля конкурентов.

Дилемма «скорость/безопасность», приводящая к тому, что в некоторых областях исследования замедляются, чтобы учесть все возможные риски. Например, были временно запрещены опыты по пересадке органов животных людям, чтобы учесть риски переноса животных вирусов к человеку. Большую проблему также представляют длительные сроки испытания новых медицинских технологий и высокая стоимость внедрения их во врачебную практику.

Исчерпание числа «простых открытий», которые можно было сделать «на коленке». Эффективные исследования требуют участия крупных организаций с большими капиталовложениями в сложные эксперименты.

Отсутствие внятных глобальных стратегий по развитию науки. Например: решить энергетические проблемы, продлить жизнь человека. Однако в военной науке такие стратегии работают.

Отсутствие свободного доступа к знаниям (например, научные журналы и книги) и современной системы сертификации и упорядочивания добытых знаний.

Снижение среднего уровня естественно-научного образования. Деградация школ.

Социальные

Трансляции разными религиями различных представлений о том, каким должен быть мир. Факты, которые противоречат этим представлениям, вызывают гнев, яркий пример которого – дискуссии о вреде Интернета в конце 1990-х годов.

Превращение биоэтики в ограничение научных исследований на основании верований и спекулятивных представлений о благе других людей. Например, запрет опытов на животных, запрет на клонирование, искусственную матку, использование стволовых клеток и т. д.

Мошенники от науки, паразитирующие на идеях о прорывных технологиях, подрывающие доверие инвесторов и формирующие негативное общественное мнение.

Существующие в обществе системы ценностей, не способствующие привлечению талантливых людей в науку. Например, работать в банке престижнее и выгоднее, чем в научной лаборатории.

Постоянное нагнетание в обществе экологических страхов, что приводит к неприятию многих идей прогресса.

Недоверие многих людей науке, вызванное разочарованием в ней после несбывшихся обещаний 1960-х годов. Ведь до сих пор «не цветут яблони на Марсе».

Психологические и биологические

Когнитивные искажения, не позволяющие увидеть значимость новых технологий.

Удовлетворенность многих людей жизнью и достигнутыми благами цивилизации, которые также не хотят никаких изменений и испытывают страх перед всем новым. Они не способны осознать важность прогресса как для личного выживания, так и для сохранения цивилизации.

Ограниченность человеческого интеллекта, не позволяющая понять новые задачи, и ограниченность человеческой памяти, не хватающей для достижения необходимой скорости обработки информации.

Тем не менее, несмотря на наличие тормозов прогресса, наука относительно быстро развивается. Этому способствуют:

глобальный масштаб мировой экономики;

рост «накопленного интеллекта» в виде совокупных результатов труда других людей (знания, методы, технологии и изготовленные ими приборы);

наличие внятного заказа в некоторых областях науки.

Примечания

74. Огюст Конт (1798–1857) – французский философ и социолог, родоначальник позитивизма, основоположник социологии как самостоятельной науки.

75. Джон Смарт (род. 1960) – американский футуролог, основатель и президент фонда Acceleration Studies.

76. Генри Брукс Адамс (1838–1918) – американский писатель, историк, автор «Письма к американским учителям истории», в котором предлагал теорию истории, основанную на втором законе термодинамики и принципе энтропии.

77. Станислав Мартин Улам (1909–1984) – польский физик и математик, работавший в США.

78. Бен Гёрцель (род. 1966) – американский специалист в области ИИ, директор и ведущий ученый компании Novamente, осуществляющей эксперимент по созданию сверхчеловеческого ИИ.

79. Гордон Эрл Мур (род. 1929) – основатель корпорации Intel, в 2005 году вошел в число 25 самых влиятельных миллиардеров мира по версии Financial Times.

80. 1 терафлопс = 1 триллион операций в секунду = 1000 миллиардов операций в секунду.

81. Антуан Анри Беккерель (1852–1908) – французский физик, лауреат Нобелевской премии по физике и один из первооткрывателей радиоактивности.

82. Генрих Саулович Альтшуллер, псевдоним Генрих Альтов (1926–1998) – советский и российский инженер-изобретатель, писатель-фантаст, автор теории решения изобретательских задач – теории развития технических систем и теории развития творческой личности.