- •ВВЕДЕНИЕ
- •1.2. Достижения естественных наук в 1920–1940-е гг.
- •2. РАЗВИТИЕ НАУКИ, ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИЙ ВО ВТОРОЙ ПОЛОВИНЕ XX – НАЧАЛЕ XXI В.
- •2.2. Основные направления развития научно-технического прогресса во второй половине XX в.
- •2.3. Наука на современном этапе развития
- •2.4. Технологии начала XXI в.
- •ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
гены, в том числе и онкогены, запускающие механизм злокачественного перерождения клетки. Роль этих «прыгающих генов» в функционировании хромосомного набора и в эволюции выяснена еще далеко не полностью. Вместе с тем функциональная роль более 90% ДНК еще неизвестна.
|
2.4. Технологии начала XXI в. |
Х м ческ е технологии. Механические технологии. |
|
М кротехнологии. Биотехника. Генная инженерия. |
|
Нанотехнолог . Развитие компьютерных технологий |
|
С |
|
ХХ в. змен л само понятие «технология». Сегодня технология – это |
влияниеначинаеттехнолог превалировать, радикально меняя и биосферу, самого человека. На значительных исторических отрезках отчетливо в дны вза мосвязи и взаимозависимости социальных,
совокупность всех алгор тмов, процессов и средств их реализации. В XXI в. м р вступ л в новую эволюционную фазу, которую можно назвать вторичной эволюц ей, когда в противостоянии «технология – эволюция»
политическихбА, научно-технических и всех других факторов, характеризующих целостное развитие цивилизации.
Все высокие технологии, определяющие лицо современной научнотехнической цивилизации, родились в форме фундаментальных исследований, как правило, Дкомплексного, междисциплинарного характера. Особенно это свойственно химическим технологиям, в настоящее время активно используемым в добывающих производствах. Начиная от первичного сырья, производственные циклы завершаются
выпуском такой продукции, как сверхчистые вещества и монокристаллы. И
Применение микротехнологий: дерево из солнечных панелей (Австрия)
68
Уже возникли и развиваются такие новые методы и технологии, как микротехнология кристаллических информационных структур, в которых синтез вещества, формирование и даже монтаж деталей в готовое устройство высшего уровня сложности ( например, сверхбольшие схемы, кристаллические микроустройства) органически сливаются на физико-
химической основе.
Странспорте, космонавт ке, гидрометаллургии и т.д. В настоящее время переживает свой расцвет комбинаторная химия, являясь методом поиска биологически акт вных веществ путем массового синтеза серий аналогичных соед нен й с различными заместителями и их массового
Почти фантастические перспективы развития наметились в области
химии быстропротекающих процессов – взрыва, пламени, плазмы,
играющих ключевую роль в автомобильном, воздушном и морском
скрининга. Расцвет ком инаторной химии, повлекший за собой фармацевт ческ й взрыв, в совокупности с достижениями генетики
привел к создан ю олее |
сотни |
новых |
лекарств, позволяющих |
||
|
дефектных генов и эффективно излечивать многие |
||||
нормализовать |
|
|
|
|
|
наследственные за олевания. Новые препараты оказались более |
|||||
эффективными, |
езопасными |
и |
при |
этом дешевле |
своих |
предшественников, зачастую в несколько раз. |
|
|
|||
Параллельноработуыли разра отаны новые средства доставки лекарств |
|||||
непосредственно в клетку к определенному участку генома, и даже к |
|||||
конкретному гену. Практический опыт применения первых подобных |
|||||
препаратов позволил заложить фундамент нового класса лекарств, |
|||||
направленных на нормализациюАгенов. Подобные «нормализаторы генов» |
|||||
планируется применять в ближайшем будущем не только для исправления |
|||||
генетических врожденных дефектов, |
но и для исправления |
дефектов |
приобретенных, для восстановления функций тканей и органов
человеческого организма. |
Д |
|
|
|
И |
Развитию химических не уступают механические технологии. На основе гибких автоматизированных линий и обрабатывающих центров преобразуется парк металлообрабатывающих станков, формируется новая научно-технологическая область твердотельной микромеханики, в туннельных и других зондовых микроскопах достигается субатомная точность микромеханического (точнее наномеханического) привода, быстро возрастает число степеней свободы в механических системах роботов, развивается космическая механика свободного полета и невесомости и т.д.
В ХХI в. ожидается радикальная реконструкция всего арсенала аппаратных и методических средств микротехнологии, равно как и принципов проектирования ее конечной продукции. Существенные
69
изменения произойдут и в принципах работы микроэлектронных устройств, а также информационных машин и систем, основанных на них. Квантовые вероятностные и коллективные электронные процессы станут основой действия элементов вычислительных систем. Интересные
изменения произойдут и в области биоподобных структур. Готовится |
|||||
синтез микробиологических исследований на молекулярном и |
|||||
С |
|
|
|
||
субклеточном уровне, медикобиологических исследований иммунных |
|||||
механизмов, |
нейронных |
и |
биоэнергетических |
механизмов |
|
жизнедеятельности, с одной стороны, и функциональных устройств |
|||||
молекулярного уровня, которые совмещали бы в себе принципы действия |
|||||
|
вживляемым |
|
|
|
|
электронных б олог ческих систем, с другой стороны. |
|
||||
|
Уже сейчас б оэлектроника достигла на этом направлении |
||||
достаточно ощут мых результатов. Например, для слепых созданы |
|||||
миниатюрные телев з онные камеры, встроенные в очки. |
Принятое ими |
||||
относится к зображенучастию иологических наук, и в частности биофизики, в |
|||||
изображен |
подвергается |
о работке суперминиатюрной ЭВМ, |
|||
трансформ руется в электрические сигналы и передается в мозг человека |
|||||
по |
|
него электродам, которые покрыты протеином. И хотя |
|||
полученное |
е не |
совсем ясно, слепой человек получает |
|||
возможность ор |
ент роваться в пространстве, различать темноту и свет. |
||||
|
Во второй половине XX в. появился новый термин – биотехника, он |
||||
решении технических про лем, |
в улучшении промышленных технологий. |
||||
Известно, что |
надежность |
иологических систем |
определяется |
||
|
|
|
Д |
||
самовосстановлением и системой дублирования рабочих элементов. Так, |
|||||
сердце человека производитАза жизнь в 100 раз больше сокращений, чем |
|||||
самые надежные механические системы. |
|
||||
|
Сейчас экспериментально доказана возможность создания нового |
||||
типа механохимического двигателя, |
функционирование которого будет |
||||
|
|
|
|
И |
основано на том, что равновесие между двумя формами полимера, имеющего разные механические свойства, сдвигается при изменении химического потенциала среды. Полимер таким образом находится то в растянутом, то в сжатом состоянии. Если раньше исследователи шли в основном по пути воспроизведения в технике принципов, используемых в живых системах, то сегодня создаются гибридные системы, в которых одна часть выполнена в металле, а другая состоит из биоэлементов. Предпринимаются попытки создать компьютер, использующий элементы, характерные для нервной системы. Его предполагают снабдить датчиками на биологической основе и исполнительными устройствами, базирующимися на молекулярных механизмах мышечного сокращения.
70
Следствием «биологической революции» стало появление генной инженерии. В широком смысле этого слова генная инженерия не является наукой, а инструментом биотехнологии. В ее основе лежит знание о свойствах ДНК, полученное благодаря исследованиям в области молекулярной генетики, достижения в области вирусологии, бактериологии, молекулярной биологии.
овременная генная инженерия позволяет создавать трансгенные организмы, содержащие генетический материал, в который был искусственно введен фрагмент ДНК из другого, неродственного
организма. Так е методы используются в производстве инсулина, |
|||||
интерферона гормона роста человека. Сейчас появилась вполне реальная |
|||||
возможность создан я человека по генетической инструкции в |
|||||
С |
|
|
|||
лабораторных услов ях. Методами генной инженерии получают растения |
|||||
и |
|
с некоторыми заранее запрограммированными свойствами. |
|||
Так, в настоящее время российскими учеными методом тончайшей генной |
|||||
инженер |
уже |
получ ли олее |
100 новых типов животных (овец, |
||
кроликов |
пр.). |
|
|
|
|
|
животных |
|
|
||
|
Пом мо уже существующих областей применения, таких как |
||||
здравоохранен е |
медицина, |
намечается |
широкомасштабное |
||
использование генной инженерии в сельском хозяйстве, промышленности, |
энергетике, экологиибАи освоении космоса. Биотехнология способна оказать решающее воздействие на увеличение производства продовольствия и другой сельскохозяйственной продукции на сокращающихся площадях обрабатываемых земель и с меньшим расходом воды. При этом уменьшатся вредные воздействия на окружающую среду минеральных удобрений и пестицидов, применяемых сегодня для получения оптимальных урожаев. С помощью рекомбинантных ДНК
получены микроорганизмы, помогающиеДбороться с разлившейся нефтью. Подобные биовосстановительные технологии уже использовались для решения проблемы «нефтяных озер», образовавшихся в 1991 г. в ходе войны в Персидском заливе.
Одной из перспективных новейших технологий являются нанотехнологии, которые занимаются процессами и явлениями,
происходящими в мире, измеряемом нанометрамиИ(миллиардными долями метра). Один нанометр составляет расположенные вплотную один за другим самое большое 10 атомов. Сейчас в разных странах проектируют,
строят машины и устройства, компоненты которых в 10–100 раз тоньше человеческого волоса и которые являются гигантами в мире нанотехнологии.
В десятках институтов нашей страны и за рубежом идут работы по кластерной химии, где исследователи изготовляют различные виды крошечных шариков или трубок, содержащих от 10 до 1000 атомов.
71
Подобные структуры могут быть полезны для создания микроконденсаторов и других электронных компонентов, но вообще список возможных применений кластеров почти бесконечен.
На протяжении второй половины XX в. эволюция компьютера шла
по традиционному пути. Процессоры становились все мощнее, а микросхемы – все миниатюрнее. Потребляемая мощность компьютеров
Сстремил сь к дост жен ю мощности, сравнимой с человеческим мозгом, и эта цель, казалось, была уже близка. Сейчас с помощью фотолитограф ческ х технологий производства интегральных микросхем, доведенных до совершенства, стало возможным производить единичные
уменьшалась, а их быстродействие увеличивалось. Тенденции касались как персональных компьютеров, так и суперкомпьютеров. Разработчики
суперкомпьютеры, выполняющие десять в тринадцатой степени операций секунду. При этом человеческий мозг осуществляет в секунду десять в
шестнадцатой |
степени–десять в семнадцатой |
степени операций. Но |
|
, что суперкомпьютеры представляли собой не единичный |
|||
учитывая |
|
|
|
процессор, а |
х сотни тысячи, выполняющих параллельную работу, то |
||
реальное отставан е ед ничного процессора от мощности человеческого |
|||
мозга составляло до десяти миллионов раз. |
|
|
|
Развитиебкомпьютерных технологий |
позволяет |
также |
|
«осовременивать» традиционные технологии. К примеру, в совокупности |
|||
с достижениями в о ласти электронной промышленности они позволили |
|||
известному более пятидесяти лет явлению голографии шагнуть на |
|||
качественно |
новый уровеньАи стать в один ряд с новейшими |
||
технологиями. |
|
|
2.5. Становление информационногоДобщества
Формы современной организации наукиИи техники. Российская
наука и техника сегодня. Информационное общество и его признаки
В современных наукоемких отраслях темпы научно-технического прогресса высоки. Например, в микроэлектронике скорость накопления опыта характеризуется ежегодным удвоением сложности и объема выпуска интегральных схем при 30-процентном снижении издержек и цен. В этих условиях опаздывание чревато не только потерей позиций, но и безнадежным отставанием отраслей, где широко применяется электроника – в лазерном производстве, авиастроении, отдельных видах машиностроения и др.
За последние десятилетия развитые страны накопили значительный опыт организации инновационной деятельности. Возникли различные формы внедрения научных разработок в производство – ведь сами по себе
72
технологии никому не нужны, если нет их практического использования.
Это |
обуславливает |
развитие |
технологической |
кооперации, |
|
межгосударственных |
технологических |
трансфертов, |
создание |
||
территориальных научно-промышленных комплексов, научных парков и |
|||||
технопарков (прил. 9). |
|
|
|
|
|
|
распадом в 1991г. Советского Союза в России произошло обострение |
||||
С |
|
что весьма негативно проявилось и в |
|||
многих разрушительных тенденций, |
научно-технической сфере. На фоне катастрофического развала производства ощутимо пострадало разв тие техники, отрицательно это сказалось и на науке. Огромный ущерб страна понесла в результате утечки мозгов (массовой
специалисты, ученые). Согласно подсчетам Российского фонда
эмиграциисследований, в результате которой по различным причинам выезжают
фундаментальных , только за первую половину 1990-х гг. страну
покинуло не менее 80 тыс. ученых, отправившихся в США, Израиль,
разделившемубее с немецким физиком Г. Крёмером, вместе с которым они открыли и развили ыстрые опто- и микроэлектронные компоненты, создаваемые на азе многослойных полупроводниковых структур.
Великобр тан ю Герман ю. В американской Силиконовой долине работают около20тыс. ученых з ывшегоСССР.
И все же росс йская наука двигалась вперед. Об этом, в частности,
свидетельствует факт пр своения в 2000 г. талантливому российскому ученому-ф з ку Ж.ИАлферову. Нобелевской премии (прил. 10),
Производимые на их основе ыстрые транзисторы используются в сверхбыстрых компьютерах, спутниковойДсвязи и в мобильных телефонах. Лазерные диоды, сконструированные по этой же технологии, позволяют передавать информацию по оптическим сетям.
И
Жорес Иванович Алферов
(1930–2019)
73
Нобелевской премией по физике за 2003 г. отмечены Королевской академией наук Швеции «за революционный вклад в теорию
сверхпроводимости и сверхтекучести» три ученых-физика – А.А. Абрикосов |
||
(Аргонская национальная лаборатория, штат Иллинойс, США), В.Л. |
||
Гинзбург (Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Москва, Россия) |
||
С |
|
|
(прил. 11), Э. Леггетт (Университет штата Иллинойс, Чикаго, США). В 2010 |
||
г. Нобелевская премия по физике была вручена К.С. Новоселову (российско- |
||
британскому ф з ку) |
А.К. Гейму |
(советско-нидерландско-британскому |
физику) за новаторск е эксперименты по исследованию двумерного |
||
материала |
|
|
графена (пр л.12). |
|
|
бА |
||
|
Д |
|
Виталий Лазаревич Гинзбург |
И |
|
Алексей Алексеевич Абрикосов |
||
(1916–2009) |
|
(1928–2017) |
|
|
74
С |
|
|
|
и |
|
|
|
Констант н Сергеев ч Новоселов |
|
ндрей Константинович Гейм |
|
(род. в 1974 г.) |
|
|
(род. в 1958 г.) |
Несомненно, подо ные успехи явились итогом сформированного |
|||
ранее научно-технического |
потенциала, |
совмещавшего не только |
|
|
|
Д |
|
реальные интеллектуальные и технические результаты, но и людские |
|||
ресурсы, а бАтакже сложившийся научно-технический менталитет и |
|||
традиции научных и инженерных школ. |
|
||
Позиции России в современной мировой науке определить |
|||
однозначно трудно. Сегодня |
в качестве |
осевых координат мирового |
|
|
|
|
И |
интеллектуального пространства предстают информационные технологии и науки биологического цикла. Как отмечалось ранее, уже к 1980-м гг. сформировалось отставание российской (тогда еще советской) науки в сфере новейших методов биоинженерии, исследованиях генома человека, а также в изучении способов борьбы с наиболее распространенными болезнями (особенно в сфере трансплантологии и иммунологии). Эта непростая ситуация, сложившаяся в биолого-медицинском цикле фундаментальных наук, усугубилась в постсоветские годы.
В то же время в развитии информационных технологий российский научный потенциал выглядит значительно весомее. Компьютерные технические средства, их программное обеспечение, а также базы данных и большие информационные сети обеспечиваются наземными и подводными оптическими кабелями, спутниками. Именно космос играет важнейшую роль в современных информационных системах.
75
В России сегодня действуют 18 инновационно-технологических
центров, 266 |
малых |
предприятий |
в научно-технической |
сфере и |
70 технопарков; |
в регионах создано |
30 узлов, составляющих основу |
||
национальной системы |
компьютерных |
сетей и коммуникаций |
в науке; |
организовано 5 суперкомпьютерных центров. Таким образом, «точки роста» для отечественного научно-технического потенциала в переходный период сформированы, и теперь дело за реализацией намеченной стратегии развития сферы исследований и разработок.
Как отмечено ранее, научно-технический прогресс затронул все сферы |
||||||||
общественной ж зни. В современных развитых сообществах он создал |
||||||||
традиционных |
к |
постиндустриальному, или |
||||||
условия |
перехода |
от ндустриального |
||||||
Синформац онному |
ществу. С появлением микропроцессоров началась |
|||||||
стремительная компьютеризация, развитие наукоемких производств, |
||||||||
внедрялись энерго- |
ресурсос ерегающие технологии. Стремительно росло |
|||||||
|
|
большого |
|
|
|
|||
число занятых в сфере услуг и в о разовании. На фоне свертывания многих |
||||||||
|
|
|
отраслей уменьшалась численность занятых в сфере |
|||||
материального про зводства. Значительно возросли средства, выделяемые на |
||||||||
развитие |
науки |
|
разования. Но все это сопровождалось большими |
|||||
социальными издержками: ростом безработицы и стоимости жизни, |
||||||||
появлением |
|
|
числа людей,выбитыхизпривычнойжизненнойколеи. |
|||||
Технотронная революция, став планетарным явлением, происходит в |
||||||||
глобальном масшта е, осуществляется новое международное разделение |
||||||||
труда. Современные транснациональные корпорации и интеграция |
||||||||
экономик |
|
в ряде регионов |
мира создают |
условия |
для глобального |
|||
|
|
|
|
А |
|
|||
распространения новой технологии, новых систем управления. В |
||||||||
результате формируется новая – постиндустриальная цивилизация, |
||||||||
характерными |
признаками |
которой |
являются |
принципиальная |
Д структурная перестройка хозяйственной системыИс преобладанием сферы
услуг, высокий уровень и качество жизни большей части населения за счет высокой эффективности экономики, общественное согласие и толерантность на основе широкой демократизации политических процессов.
Первые упоминания понятия «информационное общество» относятся к 60-м гг. ХХ в. В настоящее время сложилась следующая основная совокупность его характеристик. Важнейшей социальнопсихологической установкой такого общества является культ знаний, означающий, что в общественной морали преобладает тяга к духовному самосовершенствованию над стимулом материального благополучия. Подобное общество ориентировано на создание информационной экономики, базирующейся на высокие технологии (микро-, наноэлектронику, глобальные коммуникации, накопление и
76
распространение данных и знаний, экономию времени, энергии и других общественных ресурсов, разработку и внедрение интеллектуальных продуктов). Информационная экономика страны должна вписываться в глобальный информационно-экономический процесс. Определяющей частью общей культуры в таком социуме является информационная культура, организующая общественную жизнь через информационную сферу (коммуникации и управление, культуру познания). Более 50% трудовых ресурсов общества должно работать в информационной сфере (компьютерные технолог и, телекоммуникации, информационные услуги,
включая |
|
б бл отеки |
|
сферу искусства; СМИ и рекламное дело; |
|||||
микропроцессорные |
|
нанотехнические системы и устройства; наука и |
|||||||
образован е |
|
т.п.). |
Информационное |
общество |
насыщено |
||||
С |
|
нфраструктурой, |
включающей |
аппаратно- |
|||||
информац онной |
|
|
|||||||
программные средства поддержки всех сфер деятельности социума, в том |
|||||||||
числе |
образован |
я, |
государственного |
управления, избирательных |
|||||
кампаний, |
документоо орота. Тем самым информационные технологии, |
||||||||
|
|
рующ е рут нные операции, должны освобождать человека |
|||||||
автоматиз |
|
|
|
||||||
для решен я м творческих задач. Наконец, в подобном обществе |
|||||||||
возникает |
нформац онное законодательство как совокупность законов |
||||||||
и нормативных актов |
правового регулирования |
в сфере |
обращения и |
производствабАинформации, применения информационных технологий.
В целом же главным отличительным признаком информационного общества будет информационная экономика, а основным продуктом и ресурсом станет информация и ееДвысшая форма – знание; основной функцией – экономия времени с помощью информационных технологий. Очевидно также, что такое общество должно быть многогранным, учитывающим все стороны жизни человека и социума, в том числе и духовные потребности. И, конечно, информационное общество неизбежно сталкивается с рядом серьезных проблем (прилИ. 13).
Все признаки информационного общества должны «работать» вместе. Вычленение хотя бы одного приводит к ликвидации подобного общества. Так, известны многие государства с развитой информационной инфраструктурой, но с отсутствием информационной культуры, культа знаний, действующего информационного законодательства и др. В таких государствах нет информационного общества, как нет его и в тех странах, которые не вписались в глобализационные процессы планетарного масштаба и исповедуют изоляционизм, закрытость, попрание демократических норм и прав человека. Потому локальные информационные общества нежизнеспособны. Приоритетным для человечества является глобальное (планетарное) информационное общество. Однако насколько оно достижимо в современном мозаичном и часто разнополярном мире?
77
|
|
|
Вопросы и задания к разделу 2 |
|
1. |
Проанализируйте причины и основные направления развития научно- |
|||
технической революции. |
|
|||
2. |
Выделите два важнейших этапа научно-технической революции. |
|||
Охарактеризуйте их. |
|
|
|
|
3. |
Какова роль государства в развитии науки и техники во второй половине |
|||
СССР |
|
|
||
XX в.? Как и почему она изменялась? |
|
|||
4. |
Назовите разработки, реализованные в СССР в области военной техники в |
|||
послевоенный пер од. Пр ведите примеры применения «мирного атома» во второй |
||||
половине XX в. |
|
|
|
|
5. |
Оцен те дост жен я в развитии кибернетики во второй половине XX в. |
|||
ки |
|
|||
Какой вклад внес |
|
в развитие вычислительной техники? |
||
6. |
Назов те |
сследователей, чьи труды |
способствовали продвижению |
|
космонавт . |
|
|
|
|
7. |
Дайте оценку вкладу СССР и современной России в освоение космоса. |
|||
8. |
области |
|
||
Как разв т |
е космонавтики повлияло на науку и технику? |
|||
9. |
Переч сл те новые тенденции в |
химии и биологии, проявившиеся |
||
во второй полов не XX в. К каким изменениям в хозяйственной и повседневной |
||||
жизни они пр вели? |
|
|
|
|
10. |
Охарактер |
зуйте развитие транспорта во второй половине XX в. |
||
11. |
Оцен те досто нства и недостатки протекания научно-технического |
|||
прогресса в СССР. |
|
|
|
|
12. |
Дайте определение понятиям: постнеклассическая наука, синергетика. |
13.Какие важнейшие открытия были сделаны в области биофизики в последние десятилетия? Каковы перспективы применения данных открытий?
14.Приведите примеры использования новейших технологий в современной
жизни.
15.Оцените состояние постсоветской и современной российской науки.
16.Какие ученые, уроженцы СССР, были отмечены Нобелевскими премиями
вначале XXI в.? Назовите области знаний, в которых осуществлены их открытия.
17.Что такое информационное общество? Перечислите основные характеристики информационного общества.АД
И
78