додати матеріал

приховати рекламу

Чи є майбутнє у науки

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

Малінецкій Г. Г., Курдюмов С. П.

Наука XXI століття буде принципово відрізнятися від науки XX століття. У ній будуть інші надзавдання. Це теорія управління ризиками, нейронаука і теоретична історія. Від того, наскільки успішно вони будуть вирішуватися, залежить доля науки як соціального інституту. У цьому контексті принципову роль набувають міждисциплінарні підходи.

Наша мета - звернути увагу колег на декілька областей, в яких інформаційні технології будуть грати більшу роль. Мені б дуже хотілося, щоб дерева не затуляли лісу, щоб окремі приклади і результати підкреслювали, а не приховували головне - кілька великих проблем, які постали перед усім науковим співтовариством. Цей текст в якійсь мірі відображає "філософію", виконавців декількох великих проектів, "центром кристалізації" яких був або є в даний час Інститут прикладної математики ім.М.В.Келдиша РАН.

На майбутні проблеми природно подивитися "зверху", побачити їх у контексті тих надзавдань, які належить вирішувати дослідникам в новому столітті. У тому, що корінні зміни, в тому числі і що стосуються стратегії наукових досліджень, відбудуться на наших очах, сумніватися не доводиться.

Для цього є вагомі, зовнішні по відношенню до науки, причини. В останні десятиліття докорінно змінюється світова динаміка. Приміром, протягом останніх 100 тисяч років, як стверджують демографи, чисельність населення світу зростала зі швидкістю, пропорційною квадрату числа людей. Протягом останніх двадцяти з гаком років цей закон змінився, і на наших очах відбувається демографічний перехід - різке зменшення швидкості росту населення світу.

Різні моделі дають досить близькі значення чисельності людства, на якій, імовірно, відбудеться стабілізація. (Зрозуміло, моделі будувалися, виходячи з сприятливого сценарію, у припущенні про відсутність світових воєн і глобальних катаклізмів, про збереження нинішніх тенденцій.) Це 10-12 мільярдів чоловік. Однак незалежно від конкретного числа ясно, що стратегія розширеного відтворення, під знаком якої пройшли два попередні століття, себе вичерпала. На перший план виходять стабілізація і стабільність.

Однак є не менш важливі внутрішні причини зміни стратегії. У п'ятдесяті роки один з батьків квантової механіки Е. Вігнер опублікував статтю, присвячену меж науки. На його думку, розвиток науки в майбутньому будуть гальмувати наступні фактори:

- Збільшення шляху до переднього краю науки, що вимагатиме від майбутніх дослідників витратити більшу частину активного життя на освоєння вже накопичених результатів;

- Надспеціалізація і народження нових наук на стику різних дисциплін приведуть до втрати перспективи і спільної мови навіть у вчених, що працюють в близьких областях;

- Економічний ефект більшості досягнень у галузі фундаментальної науки виявиться більш ніж скромним.

Станіслав Лем у відомій книзі "Сума технології" пророкував у 60-ті роки відмова від наукових досліджень "по всьому фронту", спад активності в ряді областей, зниження соціального статусу вчених і зменшення впливу науки на суспільство вже до кінця XX століття.

Коли ці прогнози почали виправдовуватися, коли не тільки у вітчизняній, а й у світовій науці виникли серйозні труднощі, ці погляди стали особливо популярні і ще більш радикальні. Автор одного з недавніх бестселерів Дж.Хорган передрікає кінець більшості природничих наук вже в найближчій перспективі.

Разом з тим багато чого прояснюється, якщо поглянути на те, які саме потреби суспільства задовольняла наука, яких результатів від неї очікували, у що вкладали гроші і зусилля. Для стислості ці потреби назвемо надзавданнями.

Першою надзавданням науки в XX столітті, безсумнівно, було створення систем озброєнь та засобів захисту. Бурхливий розвиток фізики, хімії, механіки, інформатики, математики було, в першу чергу, пов'язано зі створенням нових видів зброї. За оцінками наукознавців, більше половини фундаментальних досліджень в розвинених країнах у минулому столітті ініціювалася потребами військово-промислових комплексів.

Проте зі створенням систем стратегічних озброєнь ці напрямки робіт підійшли до природного межі - ряд країн отримали можливість завдати неприйнятний збиток всіх мислимих супротивникам тисячі разів самими різними способами. Відповідні роботи перестали бути стимулом для фундаментальних досліджень і вийшли на інженерний, технічний рівень. Мабуть, створення нового щита і меча не буде надзавданням в почався столітті.

Не буде надзавданням і інший напрям, орієнтований на створення нових технологій, спрямованих на розширене відтворення, на створення нових товарів і послуг.

Тут людство зіткнулося з жорсткими ресурсними обмеженнями. Наприклад, зараз у США річне споживання нафти на душу населення в 250 разів перевищує відповідний показник у багатьох країнах, що розвиваються. І якщо останні захочуть жити за стандартами розвинених, то основна частина багатьох розвіданих і доступних ресурсів виявиться здобута в найближчі п'ять років.

Не можна не погодитися з авторами відомої книги "Фактор чотири" - якщо у XX столітті промисловість прагнула робити більше і різноманітніше, то в XXI столітті їй належить виробляти дешевше і економічніше. Тому і виробництво товарів і послуг не буде надзавданням.

Однак про кінець науки поки говорити рано. Мабуть, у новому столітті будуть свої надзавдання, які й дадуть нові стимули до розвитку досліджень. Поки що можна окреслити три кола таких проблем.

У якості першої надзавдання можна виділити управління ризиком і безпекою складних систем. Однією з головних функцій науки в найближчому майбутньому, мабуть, стане прогноз і попередження лих, катастроф, інших небезпек в природному, техногенної, соціальній сферах. Причин для цього декілька.

Сформована тенденція така, що кількість природних катастроф з великим економічним збитком за останні двадцять років зросла вчетверо. Глобальні кліматичні зміни пов'язані з багатьма новими загрозами. Крім того мегаполіси й техносфера в цілому стали вкрай вразливі, що показали і останні терористичні акти в США.

За оцінками експертів, ліквідація наслідків Чорнобильської аварії тільки в тому році, в якому вона відбулася, обійшлася Радянському Союзу приблизно в 10 мільярдів доларів. Не менш важливо і те, що ця аварія на десятиліття змінила стратегію розвитку атомної промисловості.

"Ціна питання" тут дуже велика. Німеччина і Швеція відмовляються від атомної енергетики, незважаючи на великі витрати і неминуче подорожчання багатьох видів продукції, виробленої в цих країнах. Франція ж, навпаки, розвиває цю галузь форсованими темпами, прагнучи довести до 90% частку електрики, що виробляється на АЕС. У Франції розвиток атомної енергетики розглядається як найважливіший напрям, що забезпечує збереження навколишнього середовища.

Нові технології - створення мікромашин, генна інженерія і та ж атомна енергетика виводять на новий рівень просторових і часових масштабів, на якому людство раніше не оперувало. Наприклад, багато радіоактивні відходи будуть становити небезпеку на часах в сотні тисяч років. З іншого боку, прискорена еволюція мікроорганізмів, яку забезпечило масове застосування антибіотиків, з великою ймовірністю зробить багато, не надто тяжкі на сьогоднішній день хвороби, смертельними завтра. У XXI столітті нас чекає багато нових небезпек і постіндустріальних ризиків. Природно, тут відкривається величезний простір для комп'ютерного моделювання, прогнозування, широкого застосування обчислювальних технологій.

Другу надзавдання зараз часто називають нейронаук. Вступаючи в XXI-е століття, важливо усвідомити, що людина залишається однією з головних загадок. Перш за все це загадка в "технічному сенсі". Швидкість спрацьовування нервової клітини - нейрона - у мільйон разів менше, ніж швидкість спрацьовування логічного елемента в персональному комп'ютері. Швидкість передачі інформації в нервовій системі також в мільйон разів менше, ніж в ЕОМ (вона пов'язана не тільки з електричними, а й з хімічними процесами і дифузією, а останні досить інертні).

Багато "вихідні параметри" людини також досить скромні, - наприклад, як показали психологи, він в змозі стежити не більше, ніж за родину змінними, мінливими в часі.

Зрозуміло, це дуже оптимістичний погляд. Число змінних, за якими може ефективно стежити людина, залежить від того, наскільки швидко вони змінюються і наскільки складні керуючі дії зв'язку з їх варіаціями можуть знадобитися. В ергономіці показується, що в разі критичної ситуації на дорозі, в ході повітряного бою або дій комплексу ППО є можливість стежити і оперувати не більше, ніж з 2-3 змінними.

Незважаючи на це людина вирішує багато завдань, пов'язані з розпізнаванням образів, з навчанням, управлінням рухом на рівні сучасних суперкомп'ютерів або краще їх. Це означає, що мозок заснований на інших принципах, у порівнянні з комп'ютером. Ці принципи поки не зрозумілі. І окремі успіхи теорії нейронних мереж тільки підкреслюють цей факт. Величезний, швидко зростаючий масив даних нейробіології, нейрохімії, когнітивний психології та багатьох інших дисциплін поки чекає осмислення і відображення в комп'ютерних моделях, концепціях, теоріях, що використовують подання точних наук.

Соціологія і соціальна психологія показали, що людина опиняється загадкою і в соціальному сенсі. Незважаючи на технологічний прогрес і досить високий рівень освіти сучасного суспільства, воно виявляється вкрай вразливим щодо маніпуляції суспільною свідомістю. Зміна шкали цінностей, еволюція смислів, уподобань, поведінкових стратегій - величезна кількість емпіричного матеріалу - поки не привели до створення теорій, які мають предсказательной силою і використовують методи точних наук.

Можна припустити, що, як і при вирішенні багатьох інших фундаментальних завдань, застосування комп'ютерних технологій тут буде все більш широким і успішним у міру того, як заглиблюватися наше розуміння проблеми.

У зв'язку з цим можна навести таку аналогію. Ключовим досягненням XX століття було відкриття періодичної таблиці - універсального "хімічного коду", на якому можна "записати" всі речовини. І наприкінці минулого століття комп'ютерна хімія завоювала принципові позиції. Кілька років тому вперше Нобелівська премія по хімії була присуджена математику і програмісту за створення програми Gaussian - комп'ютерного "хімічного конструктора", що дозволяє оцінювати і прогнозувати властивості молекул, в яких не більше 200-300 атомів. Зазвичай тільки після такого аналізу в більшості випадків стає ясно, чи можна синтезувати придуману дослідниками молекулу, які її властивості і чи варто це робити. У практику фармацевтичних компаній увійшло комп'ютерне проектування ліків. Глобальні комп'ютерні мережі та технології метакомп'ютингу дозволили розпочати найбільший хіміко-біологічний пошук речовин, що сповільнюють ріст ракових пухлин або знищують їх, не пошкоджуючи здорові тканини.

Одним з найважливіших прогнозованих досягнень науки XXI століття, на думку багатьох експертів, стане відкриття "психологічного коду". Тобто з'ясування способу кодування, передачі, алгоритмів обробки інформації в нервовій системі, біохімічний аналіз роботи свідомості. Сучасні інформаційні технології, використання ряду типів томографів і алгоритмів реконструкції об'ємних структур дозволяють "побачити думка", - зафіксувати активність різних відділів мозку в режимі реального часу. Проте з'ясування "психологічного коду" може відкрити нову главу інформатики.

Третю надзавдання іноді називають альтернативної чи теоретичної історією. Це завдання все частіше пов'язують з аналізом стратегічних ризиків - подій, технологій, рішень, які можуть істотно звузити коридор можливостей країн, регіонів чи цивілізацій, привести їх до кризи або до катастрофи.

Масштаб діяльності людства в XX столітті не тільки перетворив його на геологічну силу, як писав В. І. Вернадський. Цей масштаб змусила по-новому осмислити минулу та майбутню траєкторію нашої цивілізації. Глибина і високий темп змін, крах ряду "великих проектів" поставили проблему аналізу можливих історичних альтернатив. Академік М. М. Моісеєв, який залучив до аналізу цього кола проблем обчислювальні технології, назвав це завдання проблемою зміни алгоритмів розвитку.

Йдеться про принциповий перехід від існуючого набору технологій, нерозривно пов'язаних зі споживанням невознобновляемих ресурсів і ієрархічними системами управління, до спектру технологій, що дозволяють існувати не найближчі десятиліття, а століття, від ієрархічних структур до мережевих управляючих систем. Припущення про можливість розв'язання цього завдання - одна з основ концепції стійкого розвитку.

Комп'ютерний аналіз перших моделей світової динаміки, орієнтованих на довготривалий прогноз, показав, що збереження нинішньої економіко-технологічної системи веде до деградації і катастрофи. Подальші дослідження, проведені під керівництвом професора В. А. Єгорова в Інституті прикладної математики АН СРСР, що використовують методи теорії управління, показали, що стабілізація біосфери, техносфери, світового співтовариства можлива тільки за умови створення нових гігантських галузей промисловості (зокрема, пов'язаних з рекультивації землі і переробкою вже накопичених відходів).

З тих часів минуло вже багато часу, дослідницькі центри, які використовують обчислювальні технології, що займаються середньостроковими і довгостроковими прогнозуванням, зараз мають не тільки всі розвинені держави, але і більшість транснаціональних корпорацій. У їх завдання входить аналіз ймовірних майбутніх змін і способів направити події в бажане русло.

Перші роботи, присвячені кількісному аналізу світової динаміки, з'явилися три десятиліття тому. Понад двадцять років тому Олвін Тоффлер, намалювати проект світу майбутнього, була присуджена Нобелівська премія з економіки. Багаторазово збільшилися можливості комп'ютерів. Тим не менше залишається констатувати, що рівень комп'ютерних моделей і систем прогнозу залишається не можна порівняти з масштабом і гостротою проблем, що постали і перед світовим співтовариством, і перед Росією. Зокрема, концепція сталого розвитку, покладена в основу багатьох національних доктрин і стратегій, поки не має переконливого системного, природничо-наукового і комп'ютерного обгрунтування.

Зверну увагу на те, що всі ці надзавдання є міждисциплінарними. Це передбачає наявність спільної мови і загальних уявлень про ціле, про стратегічні, глобальних, а не тільки локальних проблемах. Звідси випливає і необхідність "простіше і зрозуміліше" пояснювати новим поколінням дослідників і керівників наявні досягнення і стоять завдання. Роль "системного інтегратора", що полегшує сприйняття наявних знань та інформаційних потоків, витяг наслідків з наявних фактів, кількісна та якісна оцінка впливу різних факторів на досліджувані явища, прогноз наслідків прийнятих рішень, мабуть, і будуть забезпечувати інформаційні та обчислювальні технології.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Реферат | 31.7кб. | скачати

Схожі роботи:
Предмет і метод статистичної науки Історія розвитку суспільної науки Статистика
Зв`язок педагогічної науки з іншими науками Основні завдання педагогічної науки їх сутність
Науки про природу і науки про культуру
Майбутнє людства
Майбутнє Інтернет
Недалеке майбутнє
Майбутнє освіти України
Internet минуле і майбутнє
Світле майбутнє з Інтернетом
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru