Глобальные проекты Человечества

На дворе декабрь. А значит, самое время подводить итоги прошлого и строить планы на будущее. Сегодня попробуем замахнуться на самые грандиозные задачи, которые стоят перед людской цивилизацией. То, над чем бьются лучшие умы всех стран и национальностей. Я постараюсь разбить их по дисциплинам и описать по пунктам каждый такой долгострой. Сразу скажу, что в список не войдут гуманитарные, социальные дисциплины в виду их субъективности и спорности — у каждого может быть своё видение и своё мнение. Также в список не войдут те задачи, цель которых избавиться/убежать/прекратить и т.д. — там сложно выделить цель и направление. Ну и те, которые кажутся совсем уж фантастическими. Приступим, пожалуй.

Астрономия: поиск внеземной жизни

Что это: Разумная жизнь за пределами Земли, и вероятно, всей Солнечной системы. Пресловутые «зелёные человечки».

Почему это важно: Знакомство с Внеземной жизнью помогло бы лучше освоить Космос, получить несколько неизвестных технологий, научиться лучше понимать друг друга и представителей иных культур. Побочным эффектом могло бы стать встраивание Человечества в некое Галактическое сообщество — и появление Космической дипломатии как следствие.

Какие есть трудности: На сегодняшний день нам известно ровно об одной разумной жизни — той что на Земле. То есть, о нас с вами. Между тем, только в нашей галактике «Млечный путь» порядка 100 миллиардов звёзд. Согласно уравнению Дрейка, в наблюдаемой части Вселенной должны существовать десятки разумных цивилизаций. Тем не менее, существует парадокс Ферми. Парадокс очень простой: «И где они?». Нет даже следов разумной жизни. Ну либо, мы не можем их засечь.

Что есть сейчас: Многочисленные программы по поиску «братьев по разуму» по всей Вселенной. Программа SETI, поиск биомаркеров (например телескоп Джейса Уэбба). Миллионы частных энтузиастов по всему миру подключены к процессу. Увы, пока безрезультатно.

Опасности и риски: Есть риск, что часть разумных рас может оказаться агрессивной. А с учётом превосходящих технологий, мы можем проиграть возможную планетарную войну. Это грозит истреблением всех людей, либо уничтожением планеты. Тем не менее, я считаю, что лучше знать об угрозе заранее, чем в момент, когда она сработает.

Биология: искусственное мясо

Что это: Искусственно синтезированное натуральное мясо (мышечной, жировой ткани) животных путём клонирования живых клеток на питательном субстрате.

Почему это важно: В перспективе, такой метод позволит снизить стоимость продуктов по всему миру, поможет победить голод. Дополнительным бонусом выступит возможность синтезировать любые варианты мяса — в том числе премиумные, экзотические и редкие. Такое мясо будет априори лишено возможных паразитов и химикатов. Кроме того, сократятся площади, отдаваемые под пастбища, сократится выброс парниковых газов, ну и с этической точки зрения — прекратятся массовые убийства животных.

Какие есть трудности: Трудность на данный момент ровно одна — дорого. Бургер из искусственного мяса стоит 11 долларов (на момент 2017 года), что на порядок дороже бургера из натурального мяса. Разработки продолжаются. Когда цена опустится ниже, чем у натуральных аналогов — начнётся лавинообразное внедрение технологии.

Что есть сейчас: На данный момент сама технология разработана. Даже «угощали» видных политиков результатами. Впереди вывод на коммерческие рубежи и внедрение.

Опасности и риски: Существует риск, что такая продукция окажется несбалансированной в питательном плане. А это может привести к массовым патологиям, таким как «болезнь моряков» — цинга. Впрочем, это легко решается введением добавок, компенсирующих недостаток тех или иных компонентов в пище.

Инженерия: управляемая термоядерная реакция

Что это: Реакция слияния лёгких ядер в более тяжёлые. С выделением большого количества энергии. По аналогии с теми процессами, что протекают в звёздах. Требуется спроектировать и возвести энерго-эффективные электростанции на этом принципе.

Почему это важно: Такие реакции потенциально дают в 10 раз больше энергии, чем реакции деления тяжёлых элементов (урана, тория, плутония). При этом, в качестве сырья можно использовать водород (и некоторые его изотопы), выделяемый из обычной воды. Сырьё практически неисчерпаемое. Кроме того, в результате реакции образуется стабильный изотоп гелия. Таким образом, потенциальная термоядерная электростанция не давала бы активных отходов (не считая узлов и конструкций самой станции, получившие наведённую радиоактивность). Дополнительным фактором безопасности служит тот факт, что для поддержания реакции требуются особые условия — в случае аварии процесс прекращается сам собой, не вызывая опасности взрыва и/или заражения местности.

Какие есть трудности: В естественных  условиях, то есть в недрах звёзд, термоядерные реакции происходят при высокой температуре и высоком давлении. Всё это нужно для преодоления так называемого «кулоновского барьера» — силы отталкивания между одноимённо заряженными атомами. При этом важно, чтобы разогретая до сотен миллионов градусов Кельвина плазма топлива не касалась стенок реактора — поскольку ни один материал не способен это выдержать. На Земле воссоздать такие условия удаётся либо в эпицентре «классического» ядерного взрыва, либо в токамаках. Первое небезопасно и врятли получится приспособить для мирной эксплуатации. Со вторым дела обстоят лучше. Сегодня учёным удаётся «зажигать» плазму. Проблема в эффективности — для начала и поддержания реакции уходит больше энергии, чем выделяется в процессе её протекания. Кроме того, если изотопа дейтерия (водород-2) достаточно много, то изотоп трития (водород-3) редкий и дорогой. В мире удалось накопить всего несколько килограммов его.

Что есть сейчас: на юге Франции вот уже больше 20 лет весь мир вскладчину строит ITER — экспериментальный термоядерный реактор. Его цель пока номинальная — доказать, что энергетически-эффективная термоядерная реакция в принципе возможна.

Опасности и риски: С учётом больших температур, возможны кратковременные разрушения на прилежащей территории в случае возможной аварии на такой установке. Кроме того, актуальной остаётся проблема наведённой радиации.

Информатика: сильный искусственный интеллект

Что это: Концепция сильного искусственного интеллекта (Strong AI) представляет собой идею о создании искусственной системы, которая обладает осознанием, самосознанием и общим интеллектом, равным человеческому (текст сгенерирован ИИ ChatGTP).

Почему это важно: Искусственный интеллект сможет решать самый разнообразный круг задач, многократно ускоряя прогресс во всех областях знаний и отраслях хозяйства. Сложно оценить весь вероятный эффект.

Какие есть трудности: Фундаментальная проблема заключается в том числе том, что мы сами не до конца понимаем, каким он должен быть. Классическое функциональное программирование, в котором преуспели специалисты за много лет, не очень  подходит для этой задачи, поскольку жёстко-заданный алгоритм априори не может решать тех задач, на которые он не был запрограммирован. Ситуацию меняют так называемые искусственные нейронные сети, имитирующие способ мышления в живой природе. Но они требуют колоссальных вычислительных мощностей. И между тем, даже самые современные сети всё ещё создаются для решения уже заданных задач, они не могут сформулировать новую задачу, «заглянуть за грань».

Что есть сейчас: Современные нейронные сети могут поддерживать несложный осмысленный диалог, консультировать «в свободной форме» по многим областям науки, решать какие-то задачи, которые в обычных условиях потребовали большого количества времени за счёт выявления закономерностей. Собственно, это главная особенность нейронных сетей — они умеют обобщать. Обобщать множество малосвязанных параметров и находить в них закономерности. Такой «эмулятор интуиции», если можно так выразиться.

Опасности и риски: Как и в случае с внеземными цивилизациями, сильный искусственный интеллект может оказаться враждебным. Есть и ещё более насущная опасность — технологии ИИ могут попасть в «плохие руки», такие как террористические организации: кибер-атаки, идеально спланированные теракты с множеством жертв, разработка автономного вооружения, разработка химического и биологического оружия «в гараже», технологические аварии, манипуляция политиками, крупными бизнесменами, общественным мнением — далеко не полный список вещей, которые можно осуществить, если использовать технологию с вредоносными целями. Ядерная война покажется детской забавой.

Космос: космический лифт

Что это: техническое устройство, которое позволит выводить грузы на околоземную орбиту, просто подтягивая их на сверхпрочном тросе, без использования ракетных двигателей.

Почему это важно: Человечеству для своего дальнейшего развития важно всё больше использовать космические технологии, а так же осваивать ближний и дальний космос. Между тем, главной проблемой на пути такого развития остаётся дороговизна космических полётов. По некоторым оценкам, на сегодня стоимость вывода 1 кг полезной нагрузки на орбиту обходится от 5 до 40 тысяч долларов. Частные запуски должны в дальнейшем удешевить доставку, но она всё равно остаётся очень дорогой. Космический лифт в потенциале своём смог бы снизить расходы на порядки.

Какие есть трудности: Проблема в том, что на земле нет материала, из которого мы могли бы изготовить трос длиной в сотню (или тысячи, если использовать противовесы) километров и который смог бы не сломаться под собственным весом, если его подвесить где-то на орбите. Есть и политические сложности: где можно разместить это устройство, как защитить его от возможных атак террористов или от попытки захвата каким-либо государством. Сложности представляет также поддержка и ремонт сего технологического чуда.

Что есть сейчас: Материал из углеродных нанотрубок мог бы дать необходимую прочность, необходимую для создания космического лифта. Между тем, их получают в лабораториях в масштабах, годных для экспериментов, но непригодных для промышленного производства.

Опасности и риски: В случае обрушения такой конструкции, событие обещает стать крупнейшей техногенной аварией, породив целый каскад стихийных бедствий.

Кибернетика: квантовые компьютеры

Что это: Компьютеры, построенные на принципах квантового мира. Вместо обычных битов, находящихся только в двух состояниях (0 либо 1), такие компьютеры использую кубиты, которые могут одновременно находиться сразу в обоих состояниях.

Почему это важно: Возможности кубитов таковы, что система, построенная на них, будет способна обрабатывать сразу все возможные состояния задачи. Тем самым превращая задачу экспоненциальной сложности в задачу линейной сложности. Таким образом достигается так называемое «квантовое превосходство«. Это может быть крайне полезно, например, в вопросах криптографии, в химическом моделировании реакций, или в вопросах обучения искусственных нейронных сетей.

Какие есть трудности: В современной реализации используются куперовские пары — связанные на квантовом уровне частицы. Такая связь возможна при очень низких температурах, и при этом остаётся чувствительной к внешним воздействиям. Другой проблемой является тот факт, что чем больше кубитов находятся в связанном состоянии — тем более чувствительна к внешним воздействиям (т.н. «проблема масштабирования»).

Что есть сейчас: Государство или организация, впервые достигшие «квантового превосходства», получат в своё распоряжение огромное преимущество за счёт возможности решать ранее неразрешимые задачи. Кроме того, рынок квантовых вычислений продолжает расти год от года, являясь «лакомым кусочком». Поэтому многие компании и целые страны активно инвестируют в квантовые компьютеры. 1 декабря поступило сообщение, что группа учёных из Японии создала квантовый компьютер с 64 кубитами «на борту».

Опасности и риски: Вся современная безопасность в Интернете построена на сложности перебора алгоритмов криптографии. Было подсчитано, что если бы каждая частица во Вселенной была компьютером класса Pentium-4, то для взлома, например, алгоритма PGP потребовалось бы время, сопоставимое с возрастом самой Вселенной. Между тем, квантовые компьютеры смогут справляться с такими задачами практически в два счёта. Тем самым, делая возможным подделку любой информации в глобальной Сети. Это то, что некоторые исследователи называют «квантовым апокалипсисом». Другие же исследователи утверждают, что в таком случае программисты просто изобретут ещё более изощрённый алгоритм, который будет неподвластен квантовым компьютерам.

Материаловедение: высокотемпературный сверхпроводник

Что это: Явление полной потери электрического сопротивления в проводнике. Ток течёт без потерь на протяжении всего участка цепи. Такие материалы уже существуют, но для поддержания в них нулевого сопротивления требуется создавать сверхнизкие температуры либо колоссальные давления. Учёные бьются над отысканием проводника, который мог бы поддерживать сверхпроводящее состояние в нормальных условиях.

Почему это важно: Возможность передачи энергии без потерь приведёт к прорыву в энергетике и технике. Сверхмощные магниты, упомянутая передача энергии на большие расстояния, электродвигатели с рекордным КПД — всего и не перечислишь. Упомянутые квантовые компьютеры также содержат в себе сверхпроводящие элементы. Дополнительным «побочным эффектом» таких материалов является эффект «выталкивания» магнитного поля за пределы образца. Что даёт проводнику возможность «магнитной левитации» — парить в магнитном поле без дополнительных источников энергии.

Какие есть трудности: Упомянутые свойства проявляются лишь при очень низких температурах (на сегодня этот порог повысили до температуры кипения азота), либо при очень высоком давлении (порядка миллионов атмосфер — в «алмазных наковальнях» материал зажимается между гранями двух алмазов). На данный момент неизвестен материал, который мог бы оставаться в сверхпроводящем состоянии при нормальных условиях (23 градуса Цельсия, 1 атмосфера).

Что есть сейчас: Учёные исследовали механизмы возникновения сверхпроводимости. Одним из таких механизмов является создание «куперовской пары» (привет, Шелдон!) — связанных электронов, которые проходят сквозь кристаллическую решётку без столкновений. Кроме того, в этом году группа Южно-Корейских учёных представила материал LK-99, который по их словам показывал сверхпроводящие свойства вплоть до 130 градусов Цельсия. Однако, независимые команды не смогли повторить эксперимент, и в данный момент есть сомнения в корректности представленных данных.

Опасности и риски: Возможные негативные экологические последствия. Открытые материалы могут оказаться вредными для окружающей среды, а при их повсеместном использовании, такие материалы будут всё больше накапливаться повсюду. Также, я уже упоминал о «Квантовом апокалипсисе», высокотемпературные сверхпроводники откроют прямую дорогу к развитию квантовых компьютеров.

Медицина: бессмертие

Что это: Все люди смертны. С возрастом организм изнашивается, что рано или поздно приводит к полному отказу — смерти. Так было на протяжении всей истории. И не смотря на все успехи медицины, победить полностью старость человечеству не удаётся по сей день.

Почему это важно: Наверное, одной из самых больших трагедий каждого человека является потеря трудоспособности, а впоследствии — и всей жизни. Всем хотелось бы оставаться вечно молодым, и никогда не уходить из этого мира. Величайшие люди, приходящие в этот мир, могли бы не останавливать свою незаменимую деятельность, продолжая нести прогресс.

Какие есть трудности: Уже известно о существовании «Предела Хейфлика» — человеческие клетки могут поделиться только 50-52 раза, после чего теряют такую способность и умирают. Это связано с тем, что при каждом делении «откусывается» небольшая часть ДНК. Возможно, этот механизм заложен самой природой как «анти-раковый». Тем не менее, он напрямую ответственен за деградацию внутренних органов. К тому же, с возрастом, при делении клеток накапливаются ошибки деления, что также ведёт к деградации всех тканей.

Что есть сейчас: Учёные активно исследуют механизмы старения. Возможно, определённых успехов получится добиться, используя генную терапию или терапию стволовыми клетками. Многие «сильные мира сего» инвестируют в такие исследования.

Опасности и риски: Риски прежде всего социальные. Возможное перенаселение и нехватка ресурсов. Однако, на сегодня, населённые пункты составляют около 1% от площади суши. Но не стоит забывать, что помимо площадей для жизни, нам нужны площади для сельскохозяйственных угодий (около 35% на сегодня), нужны ресурсы, которые сосредоточены компактно, а часть площадей непригодны или малопригодны для жизни — пустыни, ледники, солончаки и т.д. Дополнительно встанет этический вопрос. Не все люди и не все страны сразу смогут получить доступ к технологии бессмертия, что породит горячие споры, вплоть до вооружённых конфликтов.

Такие задачи стоят перед всеми нами на конец 2023 года. Конечно, это далеко не полные список. Конечно, это очень непростые вещи, и ими вплотную занимаются самые высококвалифицированные кадры. Мы же можем «держать за них кулачки», продолжать выполнять свои, пусть и не столь масштабные задачи — и с надеждой смотреть в будущее. Тем более, совсем скоро состоится его новый виток со сменой календаря. Всех с наступающим Новым Годом»