55. Наноэтика.

Лекция:

• Учение о нравственности, ее происхождении и развитии, о правилах и нормах поведения людей, их роли в личной и общественной жизни

• Нравственные нормы, взгляды и идеалы носят исторический характер, но сегодня определяются, в конечном счете, изменениями экономической основы общества

Комиссия (КОМЕСТ) выделяет некоторые черты НТ, вызывающих наибольшую озабоченность в этическом плане:

• Невидимый характер нанотехнологий, что при их использовании затрудняет контроль и отслеживание их последствий.

• Быстрые темпы развития нанотехнологий затрудняют прогнозирование, особенно в долгосрочном плане, их возможных последствий и принятие соответствующих мер.

• применение нанотехнологий в военных целях и в целях безопасности может вступать в конфликт с правами человека.

• Потенциальное воздействие даже на те страны и общества, которые не принимают участие в нанотехнологических разработках.

• Опасность «наноразрыва» между развивающимися и развитыми странами.

Развитие нанотехнологий ставит такие новые этические вопросы:

• О генетически измененных , «спроектированных» детях

• Об этических подходах для развития и применения искусственного интеллекта

• Должны ли ученые персонально отвечать за последствия своих исследований и их внедрения

• Каким идеалам ценностей субъект глобальных действий будет подчинять свою волю

• Этично ли увеличивать продолжительность жизни

• Этично ли восстанавливать вымершие биологические виды

• Имеем ли мы право генетически изменять нас и наши будущие поколения

Защищенность частной жизни

Нанотехнологии открывают возможности разработки невиданных ранее устройств (от нанокамер до нанотрейслеров с сетью позиционирования ,нейронных имплантантов и др.) поэтому необходимо рассматривать вопрос о допустимости ипользования подобных устройств и условия их применения

Этическое образование

Задачи этического образования школьников, студентов, инженеров и ученых решаются Организацией Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры (ЮНЕСКО) в рамках ее программы этического образования (ПЭО).

КОМЕСТ рекомендует ЮНЕСКО учредить международную комиссию по нанотехнологиям и этике.

Билет 27.

27 и 56

27. Базовые материалы современной и перспективной наноэлектроники.

(Напишите слово «Кремний»).

56. Образование в области нанотехнологии. Гуманитаризация технического образования.

Статья Мейдера В.А. в каком-то журнальчике про науку (выдержка)

Образовательные программы в области нанотехнологий. Овладение человеком новым набором технологий, многократно увеличивающих возможности человека; признание истинности суждения о том, что та страна, которая раньше овладеет нанотехнологией, займёт ведущее положение в техносфере текущего столетия и т. п. требуют существенных тактических и стратегических преобразований в области просвещения.

Просвещение в данном случае – это разновидность образовательной деятельности, направленной на большую аудиторию. Нанотехнологии нацеливают нас на такую аудиторию – молодёжь и научно-педагогическое сообщество. «Просвещение… в контексте философии образования есть неотъемлемая часть человеческой культуры, часть эволюции как геокосмического процесса: когда просвещение включает в себя миропонимание в синтезе современной науки, культуры, искусства и того глобального геополитического и эколого-культурного пространства, которое сложилось к началу третьего тысячелетия» (Наливайко, Паршиков, 2002, с. 87).

Просвещение предполагает небывало интенсивный обмен научной информацией как на национальном, так и интернациональном уровнях между учёными разных специальностей (математиками, физиками, химиками, биологами, психологами, технологами и др.). При этом контакты учёных не должны уходить в тень в угоду политическим и экономическим отношениям. Научные коммуникации требуют единства международных отношений, промышленности и науки на планетарном уровне. Они требуют обмена идеями и высокой мобильности учёного. Трудно, например, переоценить значение стажировок студентов и молодых учёных в зарубежных университетах, а также их личных контактов с коллегами других стран.

Талантливая, тем более, гениальная молодёжь нужна всюду. Наноотрасли потребуют не только высокого уровня образованности специалистов, но и понимания ими интегрированных (синтезированных) знаний из области естественно-математических, технических и гуманитарных наук. Программы подготовки специалистов-нанотехнологов должны обеспечить охват: а) фундаментальных наук (математика, физика, химия, микробиология…); б) инженерных наук (механика, электротехника, биохимия, генетика…); в) информационных наук (молекулярное кодирование, био-вычисление, информационное моделирование…) Нанотехнологии ломают узкопрофессиональную деятельность.

Минобнауки в 2003 г. принял решение об открытии нового направления подготовки специалистов – «Нанотехнология». В январе 2006 г. был утвержден Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования по этому направлению, который установил перечень специальностей: «Нанотехнология в электронике» и «Наноматериалы», а также квалификацию выпускника – «Инженер».

Если достижения ушедшего века позволяют говорить, что XX век был веком узкоспециализированных профессионалов, то сегодня, поступая в то или иное высшее учебное заведение, молодой человек не может быть абсолютно уверен, что специальность, на которую он собирается потратить 5 лет своей жизни, через очень короткое время не окажется «старой». Нанотехнологическая «волна» докатилась до школьников и их учителей. Речь идёт не о специальном предмете «Нанотехнология», а о создании кружковой работы специально подготовленными педагогами, учёными, инженерами. Цель таких дополнительных занятий, в основе которых интерес и любознательность, – ознакомление с новой отраслью знаний. Их задачи: а) расширение представлений школьников о физической картине мира, о структуре материи; б) установление тесных межпредметных связей в области естественно-математических наук; в) обретение знаний из истории возникновения нанотехнологий, методов создания нанообъектов, их применения в различных отраслях производства, медицине, быту и т. д.

Школьные программы по естественным наукам в основном несут знания уровня XVII – XIX веков. Но школьники будут работать в XXI веке. Школьное образование должно соответствовать не только сегодняшним реалиям, но и опережать их. Особое значение имеет естественно-математический и информационно-логический блоки учебных предметов.

Национально-государственные нанотехнологические программы. Первой страной, оценившей возможности нового научного направления, а также задавшей научную, экономическую, финансовую тактику и стратегию его развития, стали США. Финансирование соответствующих исследований начал в 1991 г. Национальный научный фонд. К концу 90-х годов (после тщательного и долгого анализа нового феномена) группа высокопрофессиональных учёных – экспертов (во главе с этим фондом) сформулировала программу, которая легла в основу Национальной Нанотехнологической Инициативы (National Nanotechnology Initiative, NNI), принятой в 2000 г. Но уже в 1994 г. Президент США Б. Клинтон в своей речи подчёркивал единство науки, техники и образования: «Будущее наших детей определяется тем, будем ли мы продолжать вкладывать средства в фундаментальную науку… Для того, чтобы сохранить высокий уровень исследований, их необходимо вести широким фронтом. Различные научные направления и соответствующие передовые технологии тесно связаны друг с другом. Прогресс в одной области часто приносит непредсказуемые важные результаты в совсем других областях. Более того, природа раскрывает свои наиболее ценные секреты тем, кто хорошо подготовлен и настойчив, причём этот процесс не поддаётся детальному планированию» (Цит. по: Третьяков, Гудилин, 2009, с. 5).

В 2000 г. он выделил три направления исследований в области нанотехнологий: 1) создание новых более лёгких и прочных материалов; 2) разработку запоминающих устройств повышенной мощности; 3) развитие новых методов борьбы с раковыми заболеваниями, позволяющих обнаружить опухоль на начальной стадии появления поражённых клеток.

В плане реализации NNI в США развернулись курсы переподготовки специалистов, работающих не в отраслях нанопромышленности; началась подготовка молодёжи по новым программам, ориентированным на нанотехнологии; началась реконструкция всей системы образования, включая школьное, с целью повышения качества естественнонаучного образования. В США имеется тенденция концентрировать систему образования вокруг нанотехнологий и преподавания таких учебных дисциплин, как физика, химия, биология. Их изучение осуществляется не отдельно, а в гармоническом комплексе. Комплексный подход переносится и на преподавание социальных наук.

Билет №28

28 и 57

28. Основные функции наноэлектроники (гражданские и военные).

57. Необходимость международной кооперации и взаимодействия.

Билет № 29.

29 и 58

29. Пределы миниатюризации и масштабирования.

58. Возможные последствия нанотехнологического развития.

На всякий случай:

Новейшие достижения

Наноматериалы

Материалы, разработанные на основе наночастиц с уникальными характеристиками, вытекающими из микроскопических размеров их составляющих.

• Углеродные нанотрубки – протяжённые цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких сантиметров состоящие из одной или нескольких свёрнутых в трубку гексагональных графитовых плоскостей (графенов) и заканчиваются обычно полусферической головкой.

• Фуллерены – молекулярные соединения, принадлежащие классу аллотропных форм углерода (другие — алмаз, карбин и графит) и представляющие собой выпуклые замкнутые многогранники, составленные из чётного числа трёхкоординированных атомов углерода.

• Графен – монослой атомов углерода, полученный в октябре 2004 года в Манчестерском университете (The University Of Manchester). Графен можно использовать, как детектор молекул (NO2), позволяющий детектировать приход и уход единичных молекул. Графен обладает высокой подвижностью при комнатной температуре, благодаря чему как только решат проблему формирования запрещённой зоны в этом полуметалле, обсуждают графен как перспективный материал, который заменит кремний в интегральных микросхемах.

• Наноаккумуляторы – в начале 2005 года компания Altair Nanotechnologies (США) объявила о создании инновационного нанотехнологического материала для электродов литий-ионных аккумуляторов. Аккумуляторы с Li4Ti5O12 электродами имеют время зарядки 10-15 минут. В феврале 2006 года компания начала производство аккумуляторов на своём заводе в Индиане. В марте 2006 Altairnano и компания Boshart Engineering заключили соглашение о совместном создании электромобиля. В мае 2006 успешно завершились испытания автомобильных наноаккумуляторов. В июле 2006 Altair Nanotechnologies получила первый заказ на поставку литий-ионных аккумуляторов для электромобилей.

Наномедицина и химическая промышленность

Направление в современной медицине, основанное на использовании уникальных свойств наноматериалов и нанообъектов для отслеживания, конструирования и изменения биологических систем человека на наномолекулярном уровне.

• ДНК-нанотехнологии – используют специфические основы молекул ДНК и нуклеиновых кислот для создания на их основе четко заданных структур.

• Промышленный синтез молекул лекарств и фармакологических препаратов четко определенной формы (бис-пептиды).

Компьютеры и микроэлектроника

• Центральные процессоры – 15 октября 2007 года компания Intel заявила о разработке нового прототипа процессора, содержащего наименьший структурный элемент размерами примерно 45 нм. В дальнейшем компания намерена достичь размеров структурных элементов до 5 нм. Основной конкурент Intel, компания AMD, также давно использует для производства своих процессоров нанотехнологические процессы, разработанные совместно с компанией IBM. Характерным отличием от разработок Intel является применение дополнительного изолирующего слоя SOI, препятствующего утечке тока за счет дополнительной изоляции структур, формирующих транзистор. Уже существуют рабочие образцы процессоров с транзисторами размером 45 нм и опытные образцы на 32 нм;

• Жесткие диски – в 2007 году Питер Грюнберг и Альберт Ферт получили Нобелевскую премию по физике за открытие GMR-эффекта, позволяющего производить запись данных на жестких дисках с атомарной плотностью информации;

• Атомно-силовой микроскоп – сканирующий зондовый микроскоп высокого разрешения, основанный на взаимодействии иглы кантилевера (зонда) с поверхностью исследуемого образца. Обычно под взаимодействием понимается притяжение или отталкивание кантилевера от поверхности из-за сил Ван-дер Ваальса. Но при использованиии специальных кантилеверов можно изучать электрические и магнитные свойства поверхности. В отличие от сканирующего туннельного микроскопа (СТМ), может исследовать как проводящие, так и непроводящие поверхности даже через слой жидкости, что позволяет работать с органическими молекулами (ДНК). Пространственное разрешение атомно-силового микроскопа зависит от размера кантилевера и кривизны его острия. Разрешение достигает атомарного по горизонтали и существенно превышает его по вертикали;

• Антенна-осциллятор – 9 февраля 2005 года в лаборатории Бостонского университета была получена антенна-осциллятор размерами порядка 1 мкм. Это устройство насчитывает 5000 миллионов атомов и способно осциллировать с частотой 1,49 гигагерц, что позволяет передавать с ее помощью огромные объемы информации;

• Плазмоны — коллективные колебания свободных электронов в металле. Характерной особенностью возбуждения плазмонов можно считать так называемый плазмонный резонанс, впервые предсказанный Ми в начале XX века. Длина волны плазмонного резонанса, например, для сферической частицы серебра диаметром 50 нм составляет примерно 400 нм, что указывает на возможность регистрации наночастиц далеко за границами дифракционного предела (длина волны излучения много больше размеров частицы). В начале 2000-го года, благодаря быстрому прогрессу в технологии изготовления частиц наноразмеров, был дан толчок к развитию новой области нанотехнологии — наноплазмонике. Оказалось возможным передавать электромагнитное излучение вдоль цепочки металлических наночастиц с помощью возбуждения плазмонных колебаний.