Реферат: Це актуально «Нанотехнології зроблять таку ж революцію в маніпулюванні матерією, яку зробили комп’ютери в маніпулюванні інформацією»

ЦЕ АКТУАЛЬНО


«Нанотехнології зроблять таку ж революцію

в маніпулюванні матерією, яку зробили комп’ютери в маніпулюванні інформацією».

Ральф Меркле – один із «піонерів» нанотехнологій,

керівник компанії з розробки атомних конструкторів


ДО ТИХ, ХТО ВИЗНАЧАЄ СВІЙ ПРОФЕСІЙНИЙ ШЛЯХ


Використання нанотехнологій і наноматеріалів - один із визначальних чинників наукового, економічного й оборонного розвитку держав. На сьогоднішньому етапі розвитку науки та промисловості розробку нових матеріалів і технологій їх отримання та обробки відносять до «ключових» або «критичних» аспектів основи економічної і військової потужностей. Одним із пріоритетних напрямів розвитку сучасного матеріалознавства є наноматеріали і нанотехнології.

Нанонаука зародилась на стику фізики конденсованих систем, неорганічної та фізичної хімії, біохімії, електроніки і є інтегрувальною наукою типу кібернетики. Вона відбиває сучасну, притаманну насамперед електроніці, тенденцію до мініатюризації і визначає межі зменшення структурних одиниць різноманітних пристроїв. У певному сенсі нанонаука є своєрідним містком між атомно-молекулярним та колоїднодисперсним рівнями матеріальних об’єктів.

В аспекті виготовлення та використання нанорозмірних об’єктів нанотехнологію можно розглядати як процес створення і використання матеріалів нанорозмірного масштабу на рівні груп атомів, молекул і надмолекулярних структур. Наноструктури, виготовлені з таких «будівельних» блоків, є найменшими об’єктами, створеними людиною. Нанометровий діапазон вимірів розмірів 1-100 нм відкриває нові властивості і підходи до вивчення речовини. В цьому діапазоні кардинально міняються чимало фізичних та хімічних властивостей. У ньому як ніде так близько сходяться фізика, хімія та біологія і слід очікувати на появу нових явищ та ефектів, нових фундаментальних принципів, які геніально прогнозував ще в 1959 р. Р. Фейман (1918-1988) –лауреат Нобелівської премії в галузі фізики 1965 р (спільно з Д. Швингером та С. Томонагою).

Серед основних складових науки про наноматеріали і нанотехнології можна виділити такі:

фундаментальні дослідження властивостей матеріалів на наномасштабному рівні;

розвиток нанотехнологій як для цілеспрямованого створення наноматеріалів, так і для пошуку та використання природних об'єктів із наноструктурними елементами;

створення готових виробів із використанням наноматеріалів та інтеграція наноматеріалів і нанотехнологій у різні галузі промисловості і науки;

розвиток засобів та методів дослідження структури і властивостей наноматеріалів, а також методів контролю та атестації виробів і напівфабрикатів для нанотехнологій.

Початок XXI століття ознаменувався революційним початком розвитку нанотехнологій і наноматеріалів. Вони вже використовуються у всіх розвинених країнах світу в найбільш значущих сферах людської діяльності (промисловості, обороні, інформаційній сфері, радіоелектроніці, енергетиці, транспорті, біотехнології, медицині). Аналіз зростання інвестицій, кількості публікацій з даної тематики і темпів впровадження фундаментальних та пошукових розробок дозволяє зробити висновок про те, що в найближчі 20 років використання нанотехнологій і наноматеріалів буде одним із визначальних чинників наукового, економічного і оборонного розвитку держав.

Можливості використання нанотехнологій невичерпні: від "проживаючих" в організмі нанокомп’ютерів, що вбивають ракові клітини й ремонтують ушкоджені тканини й органи, до автомобільних двигунів, які не забруднюють навколишнє середовище. Сьогодні Foresight Institute — базис усіх світових нанотехнологій — обіцяє $250.000 тому, хто побудує нано-маніпулятор — "руку", що зможе оперувати на молекулярному рівні, і тому, хто створить 8-бітний суматор, що вміщається в кубику зі стороною в 50 нанометрів (так що у вас ще є всі шанси непогано заробити!).

Чекати залишилося не так уже й довго.

^ Програміст нанороботів чи конструктор молекулярних комп'ютерів? Оптимісти вважають періодом розквіту практичних нанотехнологій першу чверть століття, що настало. Песимісти відсувають строк до середини століття. Виходить, тим, хто сьогодні визначає свою майбутню професію, варто задуматися: можливо, програміст нанороботів і конструктор молекулярних комп'ютерів стануть найбільш популярними спеціальностями вже через кілька років.

Зазначені вище перспективи розвитку наноматеріалів і нанотехнологій вимагають підготовку спеціалістів у галузі наноматеріалів і нанотехнологій шляхом оперативного відкриття нових спеціальностей та спеціалізацій, програм перепідготовки, впровадження в освітні програми дисциплін, необхідних для підготовки фахівців, здатних ефективно і на сучасному рівні вирішувати фундаментальні та прикладні завдання в галузі наноматеріалів і нанотехнологій.

Необхідно також відмітити, що нанонауки не є спеціальною галуззю знань. Дослідження в нанорозмірній галузі ведуться й у фізиці, хімії, біології. А ще частіше на стику наук. Важливі нанопроекти мають міжгалузевий характер та вимагають нових організаційних підходів для їх реалізації. І першим кроком до нових нанопрофесій може стати навчання в Університеті «Україна» за напрямком «Хімічна технологія та інженерія» з подальшою спеціалізацією «Сучасні нанотехнології».

Якщо досягнення минулого століття дозволяють говорити, що ХХ століття було століттям вузькоспеціалізованих професіоналів, то сьогодні, вступаючи до того або іншого навчального закладу, абітурієнт не може бути абсолютно впевнений, що профіль, на який він збирається витратити 5 років свого життя та в подальшому працювати за ним, років через 5-10 не виявиться нікому не потрібним "мотлохом" у світлі сучасних технологій.

Тому виникають цілком зрозумілі питання: «Тож як бути?», «Невже традиційна професійна освіта може знецінитися настільки, що стане не актуальною на ринку праці?». Звичайно, ні, але на сучасному етапі професіоналізму якоїсь вузькоспеціалізованої професії буде явно не вистачати. Нанотехнології — це не просто окрема частина знань, це масштабна, всебічна галузь досліджень. Її досягнення стосуються усіх сфер життєдіяльності людини. І тому провідне становище в майбутньому, природно, будуть займати люди з фундаментальною освітою, заснованою на міждисциплінарному підході. Ймовірно, поступово ця тенденція поширюватиметься й на вузівську освіту, спонукаючи укладачів навчальних програм поєднувати безліч фундаментальних дисциплін в одному курсі. Але навіщо ж чекати, коли це зроблять академіки з Міносвіти, коли в нас сьогодні є всі можливості самим розвиватися в різних напрямках, включаючи не тільки природничо-науковий профіль, але й гуманітарний.

На жаль, сучасна система націлена на формування вузькоспеціалізованих «гвинтиків» застарілого механізму, а не самостійно мислячих і гармонійно розвинених людей. Нерідко можна зустріти людину, яка прекрасно розбирається, наприклад, у комп’ютерній техніці та програмуванні, але при цьому зовсім не знайомої з досягненнями сучасної хімії, біології, або навпаки. Тому, сподіваюся, читач вибачить нас за невеликий «лікнеп» із різних напрямків сучасної науки й техніки.

Яскравим прикладом міждисциплінарного мислення, що досягло видатних результатів у різних галузях науки й мистецтва, був геній Леонардо да Вінчі. Його не можна називати тільки вченим, тільки художником, тільки архітектором або тільки інженером. Леонардо да Вінчі своїм прикладом показав можливість плідного поєднання різних знань і вмінь в одній людині, що б там не стверджували адепти "вузькоспеціалізованого підходу".

До речі, якщо говорити про зв'язок нанотехнологій із фундаментальними науками, то можна сказати, що практично будь-який предмет із тих, що вивчаються у школі, так чи інакше буде пов'язаний із технологіями майбутнього. Найочевидніше прогнозується зв'язок «нано» з фізикою, хімією та біологією. Очевидно, саме ці науки одержать найбільший поштовх до розвитку у зв'язку із нанотехнічною революцією, що вже впевнено крокує. Але не тільки вони. Без розвитку інформаційних систем (особливо таких галузей інформатики, як штучний інтелект, комп'ютерне моделювання, робототехніка й т.п.), фундаментальною базою яких є математичний апарат, неможливі проектування і створення асемблерів та інших пристроїв наноелектроніки.

Еколог майбутнього також не залишиться без роботи. Навпаки, прогрес у сфері нанотехнологій буде ставити перед ним усе більше питань і завдань: від автоматичних наносистем охорони та збереження навколишнього середовища до надточного прогнозування та боротьби з екологічним забрудненням і природними катаклізмами. Бурхливе освоєння космосу може дати зовсім новий матеріал для астрономічних досліджень і гіпотез.

Історики й суспільствознавці будуть вивчати характерні риси і проблеми «нанотехнологічного суспільства» як наступного за «інформаційним» у ланцюжку суспільно-історичних формацій. Основи безпеки життєдіяльності, можливо, стануть одним із найактуальніших напрямків майбутніх досліджень. Психологи й соціологи будуть вирішувати безліч питань, пов'язаних із адаптацією всіх «непідготовлених» до несподіваних наслідків нанореволюції.

Збільшені вимоги до освіти, потреба в нових методах і концепціях навчання зажадають від майбутніх учителів шкіл і викладачів вищих навчальних закладів новаторства, сміливості мислення й активності.

Перед філософами, економістами та політологами постане безліч нових питань, що вимагають нетрадиційних рішень в умовах нанотехнічного прогресу. Музика, образотворче мистецтво, література, балет, театр і все, що стосується вираження творчого потенціалу людини, завжди стояли трохи осібно від науково-технічного прогресу. З одного боку, це говорить про те, що прагнення людини до прекрасного, піднесеного існує споконвіку, і ніякі досягнення науково-технічного прогресу не спроможні зменшити в очах людини тієї цінності та привабливості, таких моральних категорій, як доброта, краса, істина, шляхетність, чесність, творчість, любов. З іншого боку, за всіх часів мистецтво намагалося відобразити сучасний стан суспільства, не відстаючи від науково-технічного прогресу у своєму індивідуальному пошуку нових засобів і форм вираження. Так, у середні віки відображення теологічної моралі, що панувала у всіх сферах громадського життя, можна побачити у всіх зразках культури того часу, будь то живопис, музика або література.

Епоха Відродження, що проголосила людину вінцем творення й оспівала її божественне походження у прояві чисто «людських» якостей, також залишила чимало свідчень такого світогляду у творах мистецтва того часу. Кінематограф, література й поезія радянського періоду нашої з вами історії також перейняті ідеями й гаслами соціалізму й комунізму.

Знову ж, сучасне мистецтво позиціює себе як «мистецтво нових технологій» і використовує всі останні досягнення комп'ютерної техніки. Медіа-арт, веб-арт, комп'ютерна графіка, голографія — найбільш актуальні на сьогодні напрямки. Іншими словами, мистецтво прямує слідом за прогресом, не бажаючи залишатися «за бортом» і прагнучи завжди адекватно відображати навколишню дійсність. Таким чином, перспективи розвитку науки й техніки також визначають шляхи мистецтва.

До речі, на початку цього тисячоліття японські вчені, використовуючи передові лазерні технології, створили найменшу в світі скульптуру. Вона зображує розлюченого бика, що розвертається для атаки. Розміри «мікробика» вражають: 10 мкм у довжину й 7 мкм у висоту — не більше, ніж у червоних кров'яних тілець людської крові. Побачити його можна тільки в надпотужний мікроскоп. При «висіченні» цієї надмініатюрної скульптури використовувалися два лазери, які працювали в інфрачервоному діапазоні та за спеціальною програмою обробляли заготовку з полімеру, що твердішав тільки під впливом лазерного променя. Чому б цьому бичкові не покласти початок новому напрямку в наноскульптурі?

І хто знає, може не за горами той день, коли групи «Бітлз» і «Машина часу» нових поколінь у новому складі з невідомими досі інструментами вразять майбутній світ новою музичною «нано»-течією...


Віктор Малишев,

директор Інженерно-технологічного інституту

Університету «Україна»,

доктор технічних наук, професор,

завідувач кафедри хімії

та новітніх хімічних технологій


Алла Сущенко,

магістр журналістики

Університету «Україна»