Угрозы, связанные с возникновением и развитием природоподобных (конвергентных) наук и технологий

 

Природоподобные технологии, с одной стороны, давая человечеству шанс избежать ресурсного коллапса, с другой стороны, предопределяют возникновение принципиально новых глобальных угроз и вызовов.

Эти угрозы связаны с самим характером природоподобных технологий, построенных на возможности технологического воспроизведения систем
и процессов живой природы. Эта возможность открывает перспективу целенаправленного вмешательства в жизнедеятельность природных объектов и, прежде всего, человека.

Риски, сопровождающие создание и развитие природоподобных технологий, многократно увеличиваются в силу ряда специфических особенностей, присущих последним.

Важнейшими из них являются следующие:

- двойственный характер технологий, размытые границы между гражданскими и военными применениями и, как следствие, неэффективность существующих средств и технологий контроля;

- доступность и относительная дешевизна технологий, возможность создания средств поражения даже в кустарных условиях, отсутствие необходимости в сложнейших и чрезвычайно дорогостоящих системах доставки;

- невозможность предугадать все последствия выхода искусственных живых систем в окружающую среду.

Исследования и разработки в области НБИКС-конвергенции как инструмента создания природоподобных технологий, активно ведутся в ряде зарубежных стран, прежде всего в США.

В частности, в США действует программа Национального научного фонда и Министерства торговли США под названием NBIC – «Nanotechnology, Biotechnology, Information technology and Cognitive science». В других странах аналогичные конвергентные программы известны под аббревиатурами GRAIN (Genetics, Robotics, Artificial Intelligence and Nanotechnology) и BANG (Bits, Atoms, Neurons, Genes). Эти программы
в значительной степени ориентированы на развитие человеческих ресурсов. Так, НБИК программа США называется «Converging Technologies for Improving Human Perfomance», а НБИК программа Европейского союза – «Converging Technologies for the European Knowledge Society) (CTEKS).

В этих условиях обеспечение устойчивого социально-экономического развития и национальной безопасности Российской Федерации становятся зависимыми от способности государства стимулировать и обеспечивать процессы создания, развития и использования конвергентных наук
и технологий как инструмента природоподобия.

 

Исходные условия развития природоподобных (конвергентных) наук и технологий в России

 

Первым ответом на этот стратегический вызов стала президентская инициатива «Стратегия развития наноиндустрии», два этапа которой успешно реализованы в 2007 – 2015 гг. В качестве задачи третьего этапа, начавшегося в 2016 г., указано «опережающее развитие принципиально новых направлений …, обеспечивающих создание в стране надотраслевой научно-образовательной и производственной среды в перспективе
на ближайшие 10-20 лет. …

Главным содержанием этого этапа станут разработка и создание:

- продукции нанобиотехнологий;

- гибридных устройств и приборов бионического типа;

- нанобиосистем и устройств, включая принципиально новые гибридные системы очувствления бионического типа;

- биоробототехнических систем, включая системы искусственного интеллекта нового поколения и нейроморфные процессоры.

Реализация задачи третьего этапа приведёт к созданию принципиально нового технологического базиса экономики в Российской Федерации.».

Таким образом, главный вектор, задающий направление научно-технологического развития, определён.

В ходе реализации Президентской инициативы «Стратегия развития наноиндустрии» заложена идеологическая (интеллектуальная), кадровая
и инфраструктурная база для развития конвергентных НБИКС-природоподобных наук и технологий.

Сформирована национальная нанотехнологическая сеть, объединяющая сотни научных, образовательных, проектных и промышленных центров
и лабораторий, ВУЗов, институтов РАН и других научных организаций, институтов развития и других.

Создан уникальный, не имеющий прямых аналогов в мире, центр конвергентных наук и технологий – Курчатовский комплекс НБИКС-природоподобных технологий. В этом центре проводятся на мировом уровне исследования и разработки по всему спектру конвергентных НБИКС-наук
и технологий.

Сформирована инновационная научно-образовательная система междисциплинарной подготовки кадров, включающая первый в мире факультет нано-, био-, инфо-, когнитивных технологий в национальном исследовательском университете МФТИ.

Важное значение для развития исследований и разработок в области природоподобных (конвергентных) наук и технологий имеет тот факт, что Россия сегодня прочно интегрирована в международное научное сообщество. Наша страна играет ключевую роль во всех крупнейших международных научных проектах (ITER, CERN, XFEL, FAIR и др.).

Активно реализуются международные проекты мегасайенс
на территории Российской Федерации, такие как Международный центр нейтронных исследований на базе реактора «ПИК», токамак «Игнитор».

Принципиальное значение для формирования и развития природоподобных технологий имеет реализуемая с 2020 года Федеральная научно-техническая программа развития синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры.

В рамках этой программы создаётся качественно новая экспериментальная база мегасайенс, в частности принципиально новый перспективный источник синхротронного излучения «СИЛА», превосходящий по техническим характеристикам действующие
и проектируемые международные источники синхротронного излучения, сочетающий возможности синхротронного источника излучения и лазера
на свободных электронах.

Создание такой базы позволит исследовать не только структуру природных объектов, но и процессы, происходящие в них.

Федеральная научно-техническая программа развития генетических технологий, реализуемая с 2019 года, позволит создать базовый инструментарий для воспроизведения систем и процессов живой природы.

Большое значение для укрепления международных позиций Российской Федерации в мировом научном сообществе имеет расширение круга партнёров по международному научному сотрудничеству, прежде всего,
за счёт стран, готовых проводить самостоятельную научно-техническую политику (страны БРИКС, ШОС, ЕАЭС).

Результаты участия России в крупнейших международных научных проектах служат, в том числе, интересам развития природоподобных (конвергентных) наук и технологий.

 

Цель и задачи Стратегии

 

Цель Стратегии соответствует содержанию поручения Президента Российской Федерации от 25 декабря 2015 г. № Пр-2697 и его выступления
на юбилейной 70-й сессии Генеральной Ассамблеи ООН 28 сентября 2015 г.: «Нам нужны качественно иные подходы. Речь должна идти о принципиально новых, природоподобных технологиях, которые не наносят урон окружающему миру, а существуют с ним в гармонии и позволят восстановить нарушенный человеком баланс между биосферой и техносферой.».

Цель Стратегии – реализация национальных интересов Российской Федерации в глобальном мире XXI века путём формирования базовых элементов природоподобной техносферы.

Основными задачами Стратегии являются:

- Определение, исходя из больших вызовов, стратегических приоритетов развития природоподобных (конвергентных) наук и технологий, позволяющих создать условия для формирования природоподобной техносферы;

-  Формирование системы выявления и предотвращения угроз, обусловленных развитием конвергентных (природоподобных) технологий;

- Формирование научной и кадровой базы развития природоподобных (конвергентных) наук и технологий;

- Создание технологических основ формирования природоподобных научно-технологических кластеров;

- Формирование базовых структурообразующих элементов природоподобной техносферы.

 

Этапы реализации Стратегии

 

Исходя из масштаба вызовов, состояния и перспектив фундаментальных научных исследований, можно выделить три этапа реализации Стратегии:

Этап 1. Формирование научной и кадровой базы развития природоподобных (конвергентных) наук и технологий (2022 – 2026 годы).

Приоритетные задачи этапа:

- создание системы подготовки и сопровождения высококвалифицированных кадров в сфере развития конвергентных (природоподобных) технологий;

- создание ядра экспериментальной базы мега-сайенс нового поколения для исследования систем и процессов живой природы (принципиально нового перспективного источника синхротронного излучения «СИЛА», превосходящего по техническим характеристикам действующие
и проектируемые международные источники синхротронного излучения, сочетающего возможности синхротронного источника излучения и лазера на свободных электронах; источники нейтронов);

- создание уникального лазерного комплекса для исследования экстремальных световых полей на базе использования источников лазерного излучения с пиковой мощностью 200ПВт с возможностью выполнения исследований мирового уровня в области конвергентных технологий с применением квантовой электродинамики, ядерной оптики и моделирования астрофизических явлений;

- развёртывание широким фронтом фундаментальных исследований систем и процессов живой природы, в первую очередь энергетических процессов в живой клетке, метаболических процессов, структуры
и деятельности мозга;

- разработка новых природоподобных энерготехнологий, включая технологии природоподобной ядерной энергетики;

- разработка и создание гибридных и биоподобных материалов
и структур, составляющих элементную (компонентную) базу природоподобной техники первого поколения, прежде всего материалов для регенеративной медицины, лекарственных средств нового поколения и средств их целевой доставки;

- разработка и создание комбинированных (гибридных) технических систем и технологических процессов с использованием природных компонентов, в первую очередь, биосенсоров, биотопливных элементов, интерфейсов «мозг-компьютер», аддитивных технологий для создания отдельных биоподобных и искусственных биологических объектов, технологий ядерной медицины и лучевой терапии;

- создание первого поколения отечественного нейроморфного процессора и реализация пилотных проектов по его применению в реальных секторах экономики и военно-промышленном комплексе;

- поиск имеющихся разработок в области природоподобных (конвергентных) наук и технологий, готовых к промышленному освоению.

В результате реализации первого этапа будут:

- создана, в основном, экспериментальная база, обеспечивающая комплексные фундаментальные исследования систем и процессов живой природы;

- созданы научные заделы для формирования природоподобной техники
и технологий первого поколения;

- созданы опытные (опытно-промышленные) образцы природоподобной техники и технологий первого поколения;

- сформировано ядро системы междисциплинарного образования.

Этап 2. Создание технологических основ для начала формирования отдельных природоподобных научно-производственных кластеров (2027 – 2032 годы).

Приоритетные задачи этапа:

- трансфер результатов первого этапа в экономику;

- исследование и технологическое воспроизведение отдельных объектов
и процессов живой природы, прежде всего в области:

• синтетической биологии (искусственная клетка, искусственный вирус);

• биофотонных устройств;

• биороботов;

• аддитивных производственных технологий и оборудования для создания синтетических биологических материалов и искусственных органов из них;

• лекарственных средств нового поколения и средств их целевой доставки;

• систем энергообеспечения имплантируемых устройств, искусственных органов и биороботов за счёт энергетических процессов в живых организмах;

- разработка и создание нейроморфных мозго-машинных и мозго-мозговых интерфейсов, антропоморфных биопротезов, антропоморфных робототехнических устройств;

- разработка и создание нейроморфных систем искусственного интеллекта, в том числе с способностью к самообучению без подключения к центрам хранения и обработки данных;

- создание полнофункционального (включающего функцию обучения) отечественного нейропроцессора с характеристиками, не уступающими или превосходящими зарубежные аналоги;

- разработка технологий биокомпьютинга;

- создание опытных образцов компонентов природоподобной ядерной энергетики;

- развитие системы междисциплинарного образования.

В результате реализации второго этапа будут созданы:

- опытное производство техники и технологий, созданных на этапе 1;

- технологические основы для начала формирования отдельных природоподобных научно-производственных кластеров,
как структурообразующих элементов природоподобной техносферы.

Этап 3. Формирование базовых элементов природоподобной техносферы (2033 – 2037 годы).

Приоритетные задачи этапа:

- трансфер результатов этапов 1 и 2 в экономику;

- технологическое воспроизведение систем и комплексов живой природы, прежде всего:

• природоподобных энергетических систем, включая природоподобную ядерную энергетику;

• киберфизических аддитивных производственных комплексов («интернет всего» – «internet of everything»);

• медицинских систем, основанных на технологиях коррекции психофизиологической сферы человека;

- формирование базовых элементов антропоморфной биоробототехники,
в том числе сообществ антропоморфных биоробототехнических систем;

- создание на основе разработанных нейропроцессоров сверхбольших нейрокомпьютеров, приближающихся по своим когнитивным возможностям к человеку;

- создание нового поколения систем искусственного интеллекта
с когнитивными возможностями, обеспечение подходов к созданию «сильного» искусственного интеллекта;

- развитие системы междисциплинарного образования.

В результате реализации третьего этапа будут сформированы отдельные природоподобные научно-производственные кластеры,
как структурообразующие элементы природоподобной техносферы.

Результаты реализации Стратегии определят перспективы социально-экономического развития и обеспечения национальной безопасности Российской Федерации на десятилетия вперёд. Глубина их воздействия
на решение национальных стратегических задач отражена в следующей таблице.

 

	ЭТАП	1	2	3
Стратегические цели	Качество жизни
	Национальная безопасность
	Развитие личности и общества