Нанотехнології, роботи та «свідомі» комп’ютери

У статті розглядаються можливості створення «свідомих» комп’ютерів та роботів на базі використання майбутніх досягнень нанотехнологій у конструюванні штучно оживлених матеріалів і сполук. У статті широко використані матеріали спецвипуску американського журналу Scientific American (SA) «Нанотехнологі...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Штучний інтелект
Datum:2012
Hauptverfasser: Сальников, І.С., Сальніков, Р.І., Цапко, Є.В.
Format: Artikel
Sprache:Ukrainian
Veröffentlicht: Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України 2012
Schlagworte:
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/56387
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Нанотехнології, роботи та «свідомі» комп’ютери / І.С. Сальников, Р.І. Сальніков, Є.В. Цапко // Штучний інтелект. — 2012. — № 1. — С. 24-35. — Бібліогр.: 7 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-56387
record_format dspace
spelling Сальников, І.С.
Сальніков, Р.І.
Цапко, Є.В.
2014-02-17T22:26:02Z
2014-02-17T22:26:02Z
2012
Нанотехнології, роботи та «свідомі» комп’ютери / І.С. Сальников, Р.І. Сальніков, Є.В. Цапко // Штучний інтелект. — 2012. — № 1. — С. 24-35. — Бібліогр.: 7 назв. — укр.
1561-5359
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/56387
004.8:681.3
У статті розглядаються можливості створення «свідомих» комп’ютерів та роботів на базі використання майбутніх досягнень нанотехнологій у конструюванні штучно оживлених матеріалів і сполук. У статті широко використані матеріали спецвипуску американського журналу Scientific American (SA) «Нанотехнології».
В статье рассматриваются возможности создания «сознательных» компьютеров и роботов на основе использования будущих достижений нанотехнологий в конструировании искусственно оживлённых материалов и соединений. В статье широко использованы материалы спецвыпуска американского журнала Scientific American (SA) «Нанотехнологии».
In the article, possibilities for creation of smart computers and robots based on use of future development of nanotechnologies in design of artificially revive materials and combinations are considered. In the article, the materials from the issue of Scientific American (SA) Magazine “Nanotechnologies” are widely used.
uk
Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України
Штучний інтелект
Концептуальные проблемы создания систем искусственного интеллекта
Нанотехнології, роботи та «свідомі» комп’ютери
Нанотехнологии, роботы и «сознательные» компьютеры
Nanotechnologies, Robots and Smart Computers
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Нанотехнології, роботи та «свідомі» комп’ютери
spellingShingle Нанотехнології, роботи та «свідомі» комп’ютери
Сальников, І.С.
Сальніков, Р.І.
Цапко, Є.В.
Концептуальные проблемы создания систем искусственного интеллекта
title_short Нанотехнології, роботи та «свідомі» комп’ютери
title_full Нанотехнології, роботи та «свідомі» комп’ютери
title_fullStr Нанотехнології, роботи та «свідомі» комп’ютери
title_full_unstemmed Нанотехнології, роботи та «свідомі» комп’ютери
title_sort нанотехнології, роботи та «свідомі» комп’ютери
author Сальников, І.С.
Сальніков, Р.І.
Цапко, Є.В.
author_facet Сальников, І.С.
Сальніков, Р.І.
Цапко, Є.В.
topic Концептуальные проблемы создания систем искусственного интеллекта
topic_facet Концептуальные проблемы создания систем искусственного интеллекта
publishDate 2012
language Ukrainian
container_title Штучний інтелект
publisher Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України
format Article
title_alt Нанотехнологии, роботы и «сознательные» компьютеры
Nanotechnologies, Robots and Smart Computers
description У статті розглядаються можливості створення «свідомих» комп’ютерів та роботів на базі використання майбутніх досягнень нанотехнологій у конструюванні штучно оживлених матеріалів і сполук. У статті широко використані матеріали спецвипуску американського журналу Scientific American (SA) «Нанотехнології». В статье рассматриваются возможности создания «сознательных» компьютеров и роботов на основе использования будущих достижений нанотехнологий в конструировании искусственно оживлённых материалов и соединений. В статье широко использованы материалы спецвыпуска американского журнала Scientific American (SA) «Нанотехнологии». In the article, possibilities for creation of smart computers and robots based on use of future development of nanotechnologies in design of artificially revive materials and combinations are considered. In the article, the materials from the issue of Scientific American (SA) Magazine “Nanotechnologies” are widely used.
issn 1561-5359
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/56387
citation_txt Нанотехнології, роботи та «свідомі» комп’ютери / І.С. Сальников, Р.І. Сальніков, Є.В. Цапко // Штучний інтелект. — 2012. — № 1. — С. 24-35. — Бібліогр.: 7 назв. — укр.
work_keys_str_mv AT salʹnikovís nanotehnologíírobotitasvídomíkompûteri
AT salʹníkovrí nanotehnologíírobotitasvídomíkompûteri
AT capkoêv nanotehnologíírobotitasvídomíkompûteri
AT salʹnikovís nanotehnologiirobotyisoznatelʹnyekompʹûtery
AT salʹníkovrí nanotehnologiirobotyisoznatelʹnyekompʹûtery
AT capkoêv nanotehnologiirobotyisoznatelʹnyekompʹûtery
AT salʹnikovís nanotechnologiesrobotsandsmartcomputers
AT salʹníkovrí nanotechnologiesrobotsandsmartcomputers
AT capkoêv nanotechnologiesrobotsandsmartcomputers
first_indexed 2025-11-25T03:41:21Z
last_indexed 2025-11-25T03:41:21Z
_version_ 1850505404282306560
fulltext «Искусственный интеллект» 1’201224 1С УДК 004.8:681.3 І.С. Сальников, Р.І. Сальніков, Є.В. Цапко Інститут проблем штучного інтелекту МОН України і НАН України, м. Донецьк Україна, 83048, м. Донецьк, вул. Артема 118 б, iss@iai.donetsk.ua Нанотехнології, роботи та «свідомі» комп’ютери I.S. Salnikov, R.I. Salnikov, E.V. Tsapko Institute of Artificial Intelligence MES of Ukraine and MAS of Ukraine, c. Donetsk Ukraine, 83048, c. Donetsk, Artema st., 118 b Nanotechnologies, Robots and Smart Computers И.С. Сальников, Р.И. Сальников, Е.В. Цапко Институт проблем искусственного интеллекта МОН Украины и НАН Украины, г. Донецк Украина, 83048, г. Донецк, ул. Артема, 118 б Нанотехнологии, роботы и «сознательные» компьютеры У статті розглядаються можливості створення «свідомих» комп’ютерів та роботів на базі використання майбутніх досягнень нанотехнологій у конструюванні штучно оживлених матеріалів і сполук. У статті широко використані матеріали спецвипуску американського журналу Scientific American (SA) «Нано- технології». Ключові слова: нанотехнології, наномашина, свідомі комп’ютери, асемблери, універсальні фабрикатори, наносистеми, нанороботи In the article, possibilities for creation of smart computers and robots based on use of future development of nanotechnologies in design of artificially revive materials and combinations are considered. In the article, the materials from the issue of Scientific American (SA) Magazine “Nanotechnologies” are widely used. Key words: nanotechnologies, nanomachines, smart computers, assemblers, universal fabricators, nanosystems, nanorobots. В статье рассматриваются возможности создания «сознательных» компьютеров и роботов на основе использования будущих достижений нанотехнологий в конструировании искусственно оживлённых материалов и соединений. В статье широко использованы материалы спецвыпуска американского журнала Scientific American (SA) «Нанотехнологии». Ключевые слова: нанотехнологии, наномашины, сознательные компьютеры, ассемблеры, универсальные фабрикаторы, наносистемы, нанороботы. Не дивлячись на те, що сьогодні відбувається інтенсивний прогрес досліджень і розробок проблематики штучного інтелекту з відповідними численними публікаціями, вчених починає турбувати і викликає занепокоєння застаріла база цих досліджень та стагнація парадигм щодо можливостей створення розумних або «свідомих» машин, які здатні до розумових та фізичних дій на рівні можливостей людини у її розумовій та руховій діяльностях і мають розміри, не більше габаритів самої людини, не кажучи вже про використання штучних матеріалів. Зрозуміло, що не звертати уваги на сучасні досягнення і результати фундамен- тальних досліджень у різноманітних галузях передової науки, а тим більш повертатися спиною до них, – не більш як нонсенс замкнутого у своєму світі вченого-монополіза- mailto:iss@iai.donetsk.ua Нанотехнології, роботи та свідомі комп’ютери «Штучний інтелект» 1’2012 25 1С тора, що йде у глухий кут у сфері своїх досліджень і розробок, тим більше, коли мова йде про майбутнє розробок щодо створення систем штучного інтелекту і систем штучної дії. Історія не збагне такого ставлення до поступу наукової думки світового товариства науковців як творців нового світу, нової цивілізації. Тут не треба нехтувати навіть надзвичайними ідеями, на які покладався Нільс Бор – відомий фізик-ядерник. Справа тільки в тому, за його висловом, чи достатньо надзвичайні ці ідеї, щоб бути новими. Аналогічна ситуація складається сьогодні і у дослідженнях сфери штучного інтелекту. Нам потрібні надзвичайні ідеї. Ідеї на межі розумного. Ідеї, що виходять за межі здорового глузду. Ідеї науки сьогодення і май- бутнього. Ідеї, подібні до ідей книги Еріка Дрекслера «Двигуни створення», з описом богоподібного контролю над матерією і описом самовідтворюваних машин, здатних до створення будь-яких матеріальних речей [1, с. 62-63]. Створення штучного мозку не можна відривати від створення штучних людей- роботів. Думки реалізуються тільки у русі: реальному чи віртуальному, на рівні ре- човини чи полів, часток, атомів чи молекул. Треба тільки мати на увазі існуючі закони природи, бо їх ми не можемо ще створювати, бо самі є частинкою її самої. Не треба виходити на принцип «усе дозволено». Річард Фейнман, відомий нобелівський лауреат, попереджав щодо «послідовного збирання атомів у необхідний нам спосіб»: ми не можемо збирати їх таким чином, щоб вони були хімічно нестабільними, тобто ство- рювати які завгодно складні молекулярні ансамблі. Але, на жаль, сьогодні деякі ори- гінальні фейнманівські передбачення та прогнози трактують як певний тип Євангелія, не враховуючи його попереджень. З другого боку, ми не можемо не враховувати і стану, якого ми досягли на сьо- годні. Все, що зроблено у штучному інтелекті до нашого часу, не можна інакше і трактувати, як створення програмних та апаратних систем, пристроїв та приладів різно- манітного призначення, що тільки з великим натягом можна віднести до штучного інтелекту. Все, що зроблено і робиться, тільки реконфігурує звичайні фоннейманівські комп’ютери і не більше того. Образних технологій як не було, так і нема. Образних комп’ютерів як не було, так і нема. Штучних елементів, здатних до сприйняття ін- формації у вигляді образів як не було, так і нема. Наш світ як був світом наших п’яти органів почуттів, таким він для нас і зостається. Ми ще не можемо вийти за його межі, не дивлячись на те, що вже володіємо різноманітною інформацією про нього як поза- почуттєвого. Ми ще не можемо створювати гомункулюсів або асемблерів того світу – всюдисущих крихітних роботів, що можуть виконувати різні операції й створювати речі за принципом «атом за атомом». Та чи взагалі можливі вони? На ці питання та деякі інші можуть сьогодні дати позитивні чи негативні відповіді лише нанотехнології. Тільки вони сьогодні реально вирішують, чи зможе людина створити собі подібну штучну істоту не біологічним способом, а за якоюсь іншою науково-технічною або фізичною технологією. Негативну відповідь на довічне запитання типу шекспірівського Гамлета «Бути чи не бути самовідтворюваним механічним нанороботам у нашому світі?» дає у своїй статті «Про хімію, кохання та нанороботів» нобелівський лауреат з хімії Річард Смолі [1, с. 64-65]. Як хімік за фахом, він усупереч Річарду Фейнману, який у відомій промові на зібранні Американського фізичного товариства у Каліфорнійському технологічному інституті у грудні 1959 року, яка надихнула нанотехнологів, відзначав, що на най- нижчому рівні місця достатньо, стверджує, що насправді того місця не так вже і багато. Справа в тому, що у звичайній хімічній реакції поблизу реакційного осередку від п’яти до п’ятнадцяти атомів завжди беруть участь в ускладненому тривимірному кружлянні, яке відбувається в обмеженій ділянці простору, що не перевищує одного Сальников І.С., Сальніков Р.І., Цапко Є.В. «Искусственный интеллект» 1’201226 1С нанометра у поперечнику. Коли наноманіпуляторна рука нашого наноробота захоплює атом і намагається вставити його у бажане місце, вона повинна керувати не лише одним цим новим атомом, але й усіма довколишніми. Треба мати додаткову маніпуляторну руку для кожного атома зокрема. У регіоні близько одного нанометра у поперечнику для хімії – це складна проблема з двох принципових ускладнень: «жирних» та «липких» пальців. До того ж самі пальці маніпуляторної руки виготовлені з атомів і мають певні невідновні габарити. Для всіх пальців у нанометровій зоні якраз і бракує місця, щоб повно керувати хімією. Атоми маніпуляторних рук будуть «липнути» до атомів, що безперервно рухаються. Тому той чи інший виготовлений наноблок часто буде абсо- лютно неможливо поставити у точно зазначене місце. Це можуть зробити тільки якісь «магічні пальці» – не жирні і не липкі. Створення такого наноробота залишається прекрасною мрією футуристів, бо хімія є своєрідним вальсом з власним крокорухом і з тричвертним тактом. Неможливо раптово перетворити вальс у запальну самбу, – метафоризує Річард Смолі. Можна було б погодитися з доказами і висловлюваннями Річарда Смолі, коли б реально не виникали різні хімічні сполуки, в тому числі і нові, що одержують хіміки штучним шляхом, створюючи відповідні технології для їх одержання. Мабуть, існує той невідомий ще нікому природно-штучний робот-творець, що дозволяє-таки кон- струювати штучні матеріали під керуванням людини, хоча і опосередковано. Треба його й шукати. Магічним творцем може бути якесь нове фізичне середовище, котре в одному випадку приводить до хімічної взаємодії, у другому – до створення «живих» систем, у третьому – до складних почуттів і станів, в які вступають людські істоти: любов і ненависть, натхнення і занепад, воскресіння і смерть. Якщо кохання між чо- ловіком і жінкою можна назвати доброю хімією, то процес запліднення через злиття двох зигот – це вже творча хімія, що має складні біологічні наслідки. Сьогодні прихильники нанотехнологій передбачають створення малих машин двох типів: перші – аналоги великих прототипів (крихітна субмарина в кілька нано- метрів – десятків чи сотень атомів завдовжки – може плавати у крові, знаходити і знищувати хворі клітини); другі – асемблери – не мають макроскопічного аналога (машини Еріка Дрекслера – універсальні фабрикатори – виготовляють будь-які конс- трукції, включаючи і самих себе, за допомогою атомарного складання). Якщо визначити машину як пристрій, що виконує певне завдання [1, с. 66], то можна вже сьогодні стверджувати, що найрізноманітніші наномашини вже дійсно іс- нують у формі молекулярних компонентів живих клітин: молекули білків або рибо- нуклеїнових кислот (РНК), агрегати молекул, органели («маленькі органи»). Які з цих біологічних конструкцій становлять найбільший інтерес для створення майбутніх наномашин? До речі, кожна з машин, незалежно від її форми, розмірів та призначення, повинна мати такі складові: конструкцію, технологію створення, споживати енергію, функціонувати за обумовленою інформацією, що в ній закладена природою чи конс- труктором. Вже відомо, що клітини містять деякі молекулярні машини, подібні до машин, створених людиною: роторний мотор бактерій обертає вісь подібно до електричного двигуна; процес синтезу білків рибосомою нагадує збиральний конвеєр. Але, напри- клад, процес розкручування подвійної ДНК-спіралі протеїном топоізомеразою не має явних аналогів серед макроскопічних машин. Спосіб продукування органел в клітині – синтез довгих молекул у поєднанні з молекулярним самозбиранням – добра модель для економіки та управління порівняно з грубим методом роботи асемблера. Клітини – це комплекси молекулярних наномашин, здатних до самореплікації. Нам потрібно шукати нові ідеї для їх конструювання. Не треба дуже далеко відходити від біології та її стратегії, інакше може бракувати нових нановерсій існуючих машин, Нанотехнології, роботи та свідомі комп’ютери «Штучний інтелект» 1’2012 27 1С що пропонуються для асемблера. Вибір один: або збиральний конвеєр General Motors, або внутрішня будова Escherichia coli. Клітина – це структура, здатна до самовідтворення. Вона поглинає молекули з навколишнього середовища, частину з них перетворює в енергію, а з решти синтезує сполуки, потрібні для її самореплікації, підтримання життє- діяльності, руху та захисту. В ДНК зберігається інформація, необхідна для синтезу сполук та функціонування клітини, що передається від одного покоління до іншого. Стратегія забезпечення клітиною свого самовідтворення та життєдіяльності шляхом виготовлення своїх компонентів базується на двох ідеях: синтезі лінійних молекул за допомогою полімеризації (проста хімічна реакція) і на використанні явища самозбирання – спонтанного впорядкованого об’єднання синтезованих молекул у функціональні тривимірні структури. Ця подвійна біологічна стратегія, як видно, не вимагає важкого, складного процесу точкового збирання: слід тільки нанизати нами- стинки (наприклад, амінокислоти), а утворена низка сама сформується в машину (білки). У багатьох випадках білки спонтанно об’єднуються з іншими молекулами, утворюючи великі функціональні структури. Ця стратегія створення складних тривимірних стру- ктур, – як реакція ланцюгового синтезу з наступним молекулярним самозбиранням різних рівнів, - є до сих пір неперевершеною за своєю ефективністю. З іншого боку, клітина є сукупністю каталізаторів та інших функціональних ком- понентів: сенсорів, структурних елементів, насосів, моторів. Більшість наномашин клітини – це ензими. Вони синтезують ліпіди, молекулярні компоненти самовідтворення, виробляють і контролюють споживання енергії, забезпечують зберігання архівних та поточних даних, підтримують гомеостаз внутрішнього середовища в межах допустимих параметрів. Особливий інтерес на сьогодні викликають такі молекулярні наномашини клітин: рибосоми, хлоропласти, мітохондрії, джгутикові мотори бактерій. Рибосома є ключовою наномашиною, знаходиться між інформацією та дією – між нуклеїновими кислотами та білками – це надзвичайно розумна машина, яка зчи- тує інформацію з іРНК та на її основі синтезує білки, складається з рибосомної РНК (рРНК) та білків. Хлоропласти в клітинах рослин і водоростей – це великі структури груп молекул, що вловлюють фотони світла і використовують їх для синтезу хімічного пального для споживання його клітиною, вивільняючи кисень. Мітохондрії – це клітинні електростанції. В них керовано відбувається окислення органічних молекул, що знаходяться у клітині, переважно глюкози, та виробляється енергія для систем. Функції електронів у мітохондрії виконує аденозинтрифосфатаза (АТФ), молекули якої переміщуються в клітині внаслідок дифузії і входять компо- нентом у численні біологічні реакції. Джгутиковий мотор бактерій (ДМБ) – спеціалізована наномашина високо- конструктурованої сукупності білків, закріплених у мембрані багатьох бактеріальних клітин, що забезпечує обертовий рух джгутика, що нагадує батіг, і, як наслідок, рух самих клітин у воді. Джгутиковий мотор не використовує енергію електричного струму для генерування змінного магнітного поля, а використовує енергію розпаду АТФ для зміни форми молекул, що в поєднанні з хитромудрим молекулярним храповиком при- мушує обертатися білковий вал. Як бачиться, ми вже мріємо про використання біологічних аналогів як прототипів майбутніх штучних наномашин. Але чи можна створювати наномашини, що повто- рюють великі машини, винайдені людиною? На сьогодні досить розвинута надзви- чайна технологія виготовлення малих електронних пристроїв – транзисторів та інших компонентів чипів. Застосування цих технічних прийомів до простих машин з рухо- мими частинами, зокрема механічних осциляторів та рухомих дзеркал, виявилося ус- Сальников І.С., Сальніков Р.І., Цапко Є.В. «Искусственный интеллект» 1’201228 1С пішним з технічної точки зору. Але мікроелектромеханічні системи (МЕМС) ще не є наномашинами. Перші справжні НЕМС (наноелектромеханічні системи) були сконс- труйовані лише в останні роки і тільки експериментально – Майкл Рукс «Місця справді вистачить» [1, с. 32-39]. Тут поряд з відомими виникає ще й багато цікавих власно нанопроблем – тертя і залипання, наприклад. Але технічний прогрес не можна зупи- нити. Будуть і будуть створюватися нові і нові мікромашини та наномашини, не див- лячись на жодні обставини. Принциповими питаннями на шляху до створення наномашин різноманітного призначення стають такі: по-перше, чи будуть здатні вони до самовідтворення і як це зробити. З останніх біологічних досліджень відомо, що мінімальний рівень складності живих клітин, який дозволяє самовідтворення, – це система з 300 генів. Але як це за- стосувати до механічних машин звичного для нас типу, щоб вони самозабезпечувались та самовідтворювалися? По-друге, звідки будуть отримувати автономні наномашини енергію? Треба ще винайти відповідну стратегію. По-третє, яким чином наномашини, здатні до самовідтворення, будуть зберігати та використовувати інформацію? Якщо не ДНК, то ще не зрозуміло, з чого починати. Асемблер з пінцетами для точкового збирання усуває багато проблем, якби він з хімічної точки зору був можливий. Щоб захоплювати атоми, він мусить бути мен- шим за атоми, а не навпаки. Друге обмеження спричиняється природою атомів, або їх схильністю утворювати міцні зв’язки зі своїми сусідами. Важко собі уявити, яким повинен бути пінцет асемблера, щоби, вихоплюючи атоми з будівельного матеріалу, він не прилипав, не кажучи вже про труднощі, про які говорить Річард Смолі – хімічна точка зору. Щодо наносубмарини, яку би вдалось сконструювати, то тут нездоланною пе- репоною перед нею стають випадкові бомбардування її молекулами води, що будуть її збивати з курсу. Клітини в потоці крові – об’єкти в 10 або 100 разів більші за нано- субмарину – не керують своїм рухом; потік крові їх просто несе. А як вона буде вияв- ляти, яка клітина «нормальна», а яка «патогенна»? Треба мати свою власну лабора- торію чи аналог імунної системи живого організму. А це вже додаткові витрати енергії. А де її взяти? Імовірність створення малих машин існує, але стратегію їх розбудови ще треба винайти. Біологія нам демонструє ряд блискучих прикладів: у живих системах нано- машини дійсно існують і виконують надзвичайно складні функції. Що справді вражає, то це відмінність між принципами роботи цих наномашин та макромашин, створених людиною. Якими ж шляхами треба йти, щоб створити реальні наномашини? Перший шлях – це вивчати існуючі наномашини, що присутні в клітині. Запози- чити концепції та принципи цих систем і створювати їх модифікації за нашими цілями і розробляти інші наномашини з принципово новими функціями. Це шляхи генної інженерії і нової хімії, яка уможливить застосування біологічних принципів у моле- кулярних системах, що не складаються з білків та нуклеїнових кислот. Другий шлях – це почати все наново і незалежно винайти нові типи наносистем, покладаючись на те, що існують і інші способи синтезу, окрім біологічних. Треба спро- бувати перевершити в проектуванні еволюцію, кинути виклик природі. Існуючі способи конструювання машин сьогодні у своїй масі не підходять до способів конструювання наномашин. Асемблер теж є ілюзорним, не дивлячись на усю його привабливість. Нові системи, на думку багатьох, скоріш усього будуть нагадувати первісні біо- логічні системи. Тобто треба повторити найпростішу живу клітину або створити щось подібне. Але чи є біологічні наномашини вінцем еволюції? Чи перебрала ево- Нанотехнології, роботи та свідомі комп’ютери «Штучний інтелект» 1’2012 29 1С люція всі варіанти, щоб винайти найефективніший? Загальної відповіді на ці питання ще не знайдено. Щодо ензиму тріозофосфатізомераза (ТІМ), то Джеремі Ноуліс із Гарвардського університету (США) встановив, що цей ензим є «ідеальним» каталіза- тором і кращого для реакції, яку він супроводжує, не існує. Проте ще не зроблено нічого, щоб виявити альтернативні ензими проти існуючих складних структур. Біологічні структури функціонують переважно у воді з вузьким діапазоном тем- ператур та концентрації солей. Погано проводять електричний струм. Не виконують бінарних обчислень та передачі інформації. Їхня механіка не є особливо міцною. Як видно, треба винайти багато різних типів процесів, щоб наномашини досягли успіху в небіологічному середовищі. Щодо здатності майбутніх наномашин до самовідтворення і небезпеки, яка на нас може чекати, треба сказати таке. Щоб самовідтворюватись, система повинна міс- тити повну інформацію, необхідну для свого відтворення, а також мусить мати змогу добути з навколишнього середовища всі необхідні матеріали як для забезпечення енер- гією, так і для виробництва, а ще виготовити та зібрати всі частини, потрібні для ство- рення своєї копії, або уможливити їх збирання Біологія всі ці проблеми вирішила. Такі ауторепродуктивні біосистеми, як па- тогенні бактерії та ракові клітини вже нам загрожують. У комп’ютерних системах також існують послідовності бітів, що можуть створювати свої копії (комп’ютерні віруси), хоча це й нематеріальні об’єкти. Вони створюють нам лише великі незруч- ності і можуть становити для нас загрозу тільки опосередковано. Таким чином, загрозу слід чекати не від асемблерів, що вийшли з-під контролю, а від систем автокаталітичних реакцій, які зараз нам важко навіть уявити. «Свідомі» комп’ютери до нас прийдуть не зі сфери машинобудування, а як гості від біології та хімії, де вже є безліч конструкцій і стратегій, котрі виявилися успішними на найвищих рівнях організації як для самовідтворення, так і для життя у різноманітних середовищах навколишнього світу. А що ж на сьогодні створено зі сфери нанотехнології, що, на нашу думку, наближує, не дивлячись на жодні перепони та труднощі, світ до ство- рення «свідомих» комп’ютерів ? Сьогодні наносвіт складається з думок, міркувань та дій у таких сферах людського пошуку і занепокоєння: нанотехнології у широкому і вузькому розумінні цього слова або терміну, нановиробництва як мистецтва виготовлення малого, нанофізики, нано- електроніки, наномедицини, нанопередбачення, наноманівців, нанонатхнення, нано- роботів, нанофантазій. У цьому комплексі і веде нанотехнологія свій наступ. За визначенням Майкла Роко, працівника NSF (Національного фонду феде- ральних досліджень), відповідального за Нанотехнологічну ініціативу Білла Клінтона, сфера нової нанотехнології, на відміну від старої, має справу з матеріалами та систе- мами, які мають такі ключові властивості: вони щонайменше в одному напрямі мають розмір від одного до сотень нанометрів, створюються у процесах, які дозволяють кон- тролювати фізичні та хімічні властивості молекулярнорозмірних структур, з них можна формувати більші структури. Наноструктури можуть володіти електричними, хіміч- ними, механічними та винятковими оптичними властивостями. Нанотехнології, за Майклом Роко, вже існують, бо вже створено: – зчитувальні пристрої дискових накопичувачів з неабиякими характеристиками за рахунок розташування один над одним кількох немагнітних та магнітних шарів, кожен товщиною менше нанометра; з 1997 року – базові технологічні елементи для мультимільярднодоларової промисловості збереження інформації США; – сканувальні мікроскопи, тунельний та атомний, здатні керувати окремими молекулами та атомами і спостерігати за ними, здатні створювати зображення окремих атомів, а також переміщати їх з місця на місце – символи нової ери нанотехнології; Сальников І.С., Сальніков Р.І., Цапко Є.В. «Искусственный интеллект» 1’201230 1С – гострі нанометричні наконечники на більш ніж 1000 консолей на мікрочіпі для переміщення атомів в атомному мікроскопі – дослідна лабораторія IBM у Цюріху (Швейцарія); – наконечники приладу Millipede можуть записувати цифрові біти на полімерній стрічці (у перспективі це дозволить створювати накопичувачі інформації з густиною запису у 20 разів більшою, ніж у існуючих); – мікрочіпи з доріжками завширшки близько 100 нанометрів є одними з най- кращих (низхідний метод створення наноструктур); – нанотрубки, графітові циліндри з незвичайними електричними властивостями є хорошим прикладом самоорганізованих структур (висхідний метод для збирання більших структур з процесом самоорганізації). Нанотехнологія йде на зміну кремнієвої технології. Про це свідчить наступне: – зменшення розміру схем в електронних чіпах; – електронні пристрої, створені нанотехнологами, можуть прокласти собі шлях до приладів, які викривають секрети найменшої машини – біологічної клітини; – біонанотехнологія знаходиться у пошуку свого застосування напередодні при- ходу посткремнієвих нанокомп’ютерів; – використання напівпровідникових квантових точок як міток у біологічних ек- спериментах, дослідженнях нових ліків та діагностичних тестах (компанія Quantum Dot Corporation); – наночастинки використовують для вдосконалення основних властивостей ма- теріалів (нанорозмірні частинки оксиду цинку для застосування у сонячних екранах для прозорості звичайного білого крему – Nanophase Technology); – наноструктурні матеріали передбачається застосовувати у майбутньому для зменшення розмірів, маси та енергоємності космічних кораблів, створення екологічно чистих виробничих процесів, які мінімізують генерацію небажаних побічних проду- ктів та сформують базу для виробництва сконструйованих на молекулярному рівні пестицидів, які розкладаються мікроорганізмами; – створення головок з гігантським магнітоопором за допомогою нанотехнології (IBM - США); – створення ДНК-комп’ютерів. Можна навести декілька прикладів останніх винаходів та знахідок у нанотехно- логії принципового характеру: – відкриття вуглецевих нанотрубок – 1991, Суміо Айіджима з Цукуби, Японія; – система віртуальної реальності, що дозволяє бачити та торкатися атомів – 1993, Ворен Робінет та Стенлі Вільямс, США; – створення транзистора з вуглецевої трубки – 1998, група Ціса Деккера, Нідерланди; – показано, що одиничні молекули можуть працювати як молекулярні переми- качі – 1999, Джеймс Тур та Марк Рід, США; – розроблено квантовий міраж (розміщення магнітного атома в одному фокусі еліптичного кільця атомів створює міраж того ж атома в іншому фокусі) – майбутній метод бездротової передачі інформації – 2000, Ейглер та інші, США. Не слід думати, що нанотехнологія буде корисною через двадцять або тридцять років. Вже є зразки її сучасних комерціалізованих застосувань: – каталізатори – фірма Exxonmobil: цеоліти – мінерали з порами діаметром менше одного нанометра – служать ефективним каталізатором розпаду великих молекул ву- глеводню й утворенню бензину; – збереження даних – фірма IBM – у дискових накопичувачах використовують додаткові наномасшабні шари, які завдяки гігантському магніторезистивному ефекту дають велику щільність збереження даних; Нанотехнології, роботи та свідомі комп’ютери «Штучний інтелект» 1’2012 31 1С – ліки – Gilead Sciences: ліпідні кульки – ліпосоми діаметром близько 100 нм – слу- жать оболонкою для ліків проти раку, що лікують пов’язану зі СНІДом саркому Капоші; – виробництво нових матеріалів – фірма Carbon Nanotechnologies: компанія, за- снована Річардом Смолі, відкривачем фулеренів, завдяки використанню нових вироб- ничих процесів зробила вуглецеві нанотрубки дешевшими; – удосконалення властивостей матеріалів – фірма Nanophase Technologies: нано- кристалічні частинки додають до інших матеріалів для створення міцнішої кераміки, прозорих сонячних фільтрів для захисту від інфрачервоного та ультрафіолетового випромінювання, а також каталізаторів, які мають екологічне застосування. Мікроелектроніка базується не технологіях, які виробляють структури аж до 100 нм у поперечнику (тобто 100 мільярдних метра). Цей розмір є крихітним за повсяк- денними стандартами (приблизно одна тисячна товщини людської волосини), проте у масштабах атомів і молекул він – величезний. На діаметрі 100-нанометрової дротини поміститься близько 500 атомів кремнію. Розвиток мікроелектроніки – від транзистора до сукупності транзисторів у мікро- процесорах, кристалах пам’яті та контролерах – створив ріг достатку з машин, які управляють інформацією завдяки протіканню електронів у кремнії. Ідея створення наноструктур, які складаються лише з одного чи кількох атомів, була дуже привабливою як з погляду наукової проблеми, так і з практичних міркувань. Розмір атома є фундаментальною межею розміру структури. Щоб створити щось мен- ше, потрібно буде діяти на атомні ядра, фактично перетворюючи один хімічний еле- мент на іншій. На сьогодні науковці вже вивчили різноманітні технології виготовлення нано- структур. Справа за дослідженнями їх властивостей та потенцій застосування. Настає ера нановиробництва, ера нанонауки, ера нанотехнології – пошуку практичного за- стосування наноструктур. Наночастинки селеніду кадмію, виготовлені за спеціальною нанотехнологією, є одними з перших серійних виробів нанонауки. Корпорація Quantum Dot у Гарварді (штат Каліфорнія, США) вже продає кристали для використання у ролі біологічних міток. Ними можна помітити білки та нуклеїнові кислоти як квантовими точками, які при освітленні ультрафіолетовим світлом випромінюють флюоресцентне свічення на характерній довжині хвилі і, таким чином, видають положення білків. Науковці також вивчають можливість виготовлення структур з колоїдних дис- персних систем – суспензій наночастинок у таких розчинниках, як вода чи толуол. Кріс Мюррей з дослідного центру IBM імені Томаса Вотсона досліджує використання подібних суспензій, щоб створити середовище для накопичення даних із надвисокою щільністю. Суспензії Кріса Мюррея містять магнітні наночастинки діаметром 3 нм, кожна з яких складається зі 100 атомів заліза та платини. Ці структури можуть по- тенційно зберігати трильйони бітів даних на квадратний дюйм – а це в 100 разів біль- ша емність, аніж у сучасних запам’ятовувальних пристроях. Зацікавленість наноструктурами на сьогодні є настільки високою, що перевіря- ється кожна ймовірна технологія виробництва. Головне навантаження несуть фізики і хіміки. Але зробити важливі внески можуть і біологи, бо в них є достатньо об’єктів дослідження за розмірами, близькими до наноструктур і дивовижно складних. На- приклад, рибосома виконує одну з найважливіших клітинних функцій: синтез білків з амінокислот, – використовуючи інформаційну РНК (іРНК) як шаблон, демонструє той факт, наскільки ще природа випереджає людські технології. Або роторні двигуни джгутика бактерії, які ефективно приводять у рух одноклітинні організми. До речі, типова бактерія має довжину близько 1000 нм, а клітини ссавців – іще більші. Сальников І.С., Сальніков Р.І., Цапко Є.В. «Искусственный интеллект» 1’201232 1С Важко сьогодні сказати, чи «наномашини» клітинного походження будуть кори- сними для людини, чи ні, але говорити про них як цінне знаряддя у хімічному синтезі та у давачах вже можна. Карло Монтемагно з Корнельського університету (США) сконструював примі- тивну наномашину з біологічним двигуном, видаливши роторний двигун джгутика з бактеріальної клітини і приєднавши його до металевого наностержня – циліндра дов- жиною 750 нм та шириною 150 нм, виготовленого літографічно. Роторний двигун висотою лише 11 нм живився аденозинтрифосфатом (АТФ) – джерелом хімічної енергії у клітинах – і обертався з частотою 8 обертів на хвилину. Розвиток нанотехнології залежить від наявності наноструктур. Сучасна проблема – як створити впорядковані структури та сконструювати їх таким чином, щоб вони були наділені новими корисними функціями. Важливість застосувань електроніки має тен- денцію сфокусовувати увагу на наноприладах, які можна впровадити у майбутніх ін- тегральних схемах. Нові підходи у нановиробництві є нетрадиційними, бо не спира- ються на мікротехнологію, розроблену для електронних приладів. Хіміки, фізики й біологи швидко сприймають ці технології як найвідповідніші шляхи створення різних типів дослідних наноструктур. Ідеї для нановиробництва сьогодні надходять звідусіль у чудовому різноманітті відкриттів. Нині навколо нанотехнології – золота лихоманка. Чи не кожна головна фінансова установа, яка опікується розвитком науки і техніки, проголосила власну зацікавленість у цій царині. Безліч дослідників та інституцій бо- рються за участь у даній галузі [1, с. 16-19]. Кожна солідна фірма має за честь мати дослідників або лабораторію з нанотех- нології. Інтерес до нанотехнології підігрівається ще й передбаченнями окремих ра- дикальних футуристів, які розмірковують над біблійною тривалістю життя та необ- меженим багатством або ж, навпаки, погрожують голокостом, який викличуть легіони неконтрольованих самовідтворювальних роботів, лише трохи більших за ейнштейнів- ські молекули цукру. Коли у 2000 році Білл Клінтон проголошував Нанотехнологічну ініціативу, він багато говорив про передбачення, але мало про конкретні справи. «Нанотехнологія, – зауважував він, – зможе одного дня вмістити всю бібліотеку Кон- гресу США у пристрої з грудку цукру, або створити матеріали в 10 разів міцніші, але набагато легші за сталь». Але це не перешкодило забезпечити велику фінансову під- тримку нанонауки, що склала у бюджеті США 2001 року 422 мільйони доларів за федеральний фінансовий рік з перспективою збільшення її у 2002 році приблизно на чверть і далі таке ж збільшення кожного чергового фіскального року. Наноманія квітне усюди. В університетах працює більше 30 нанотехнологічних дослідницьких центрів та міждисциплінарних груп. Наноманія перекинулась і на інші країни. Загальне світове фінансування нанотехнологій на сьогодні вже перебільшує один мільярд доларів США. Не слід виключати того, що і розробки з проблематики штучного інтелекту бу- дуть пов’язуватись з досягненнями нанотехнологій, особливо у створенні необхідної матеріальної бази майбутніх «розумних» машин і робототехнічних систем, що прин- ципово будуть відрізнятися від існуючих сьогодні. Надії останніх років на сьогодні базуються на досягненнях швидко прогресуючої нанонауки і нанотехнології в галузі конструювання неживих елементів людського тіла та на відкритих в останній час стволових клітинах, які дають можливість конструювати живі елементи різних тканин людського тіла. В Інституті проблем штучного інтелекту (м. Донецьк) останніми роками було ви- конано комплекс досліджень, в результаті яких було доведено, що створити повноцінні антропоморфні системи роботів-автоматів можливо тільки конструктивним шляхом, Нанотехнології, роботи та свідомі комп’ютери «Штучний інтелект» 1’2012 33 1С тобто шляхом їх конструювання або як організмів людиноподібного типу, або як штуч- них тіл чи корпусів з повним набором елементів або функцій людиноподібного тіла, користуючись великим об’ємом знань і вмінь, якими володіє людство на сучасному етапі свого розвитку, і що штучний інтелект і штучний робот-антропоморф можливі тільки за умови, що буде повністю скопійовано штучну людину і відтворено вже як штучну конструкцію [2]. Відомий американський винахідник і футуролог Рей Курцвайль бачить дійсні можливості створення штучного розуму вже до 2029 року [3]. Його оптимізм базується на можливостях неформального з’єднання людського організму і, особисто, мозку з вбудованими апаратами і засобами із застосуванням нанотехнологій та інших мож- ливостей проникнення у головний мозок (крізь капіляри і безпосередню взаємодію з людськими нейронами), породжуючи здібності відчувати емоції – одного з необхідних факторів забезпечення творчих можливостей людини. Наступним кроком стане безпосереднє злиття людини з машиною. Особливу роль в реалізації цієї ідеї і наукового напряму повинні відіграти останні досягнення нанонауки або нанотехнології, які набувають все більшого значення і ваги у розв’я- занні багатьох задач, які здавалися взагалі не вирішуваними або їх відносили до сфери фантастики, навіть не наукової, а тієї, що стосується до породжень хворого розуму або хворого уявлення. Сьогодні вже багато нанотехнологій працюють на людство і продовжують дивувати вчених та дослідників своїми новими проявами, новими за- конами і закономірностями, про які вчені та інженери навіть і не мріяли: безпосередньо бачити атоми і молекули та грати з ними, як з м’ячиками, з’єднувати і роз’єднувати їх та комбінувати, створюючи нові матеріали і речовини, пізнавати їх колективістські властивості і можливості. Нанотехнології навіть того рівня, якого вони досягли на сьогодні, вже дозволяють як з принципової точки зору, так і з практичної вести розробки з конструювання тіла людини на атомно-молекулярному рівні з наступним переходом на клітинний, тка- нинний і організмічний рівні, а потім і конструювати всі системи та підсистеми орга- нізму в цілому [4]. Беззаперечно, зараз ще рано казати про серйозні та видатні результати та до- сягнення на цьому шляху, але цей шлях вже стоїть на порядку денному, про нього говорять, він набуває все більшого інтересу і привертає до себе все більше і більше уваги як окремих вчених, так і організацій і навіть фірм. Учасники цього шляху згодні з тим, що жива природа – це першокласна нанотехнологія [5]. Сам нанотехнологічний процес конструювання людини у самому загальному вигляді може бути представлений у такий спосіб. У початкове поживне середовище або набір середовищ занурюється повний набір необхідної кількості атомів. Потім з них створюється повний необхідний набір молекул людського тіла. Потім молекули об’єднуються в набір усіх необхідних і різноманітних клітин, які існують у людини з їх необхідною локалізацією і спеціалізацією, створюються всі тканинні структури і відповідні їм органи й органели, які потім об’єднуються в системи органів, які утво- рюють цілісний організм вже штучної людини. При точному копіюванні живої лю- дини Homo sapiens сконструйована модель відтворюватиме і всі можливі функції людини і піддаватиметься відповідно навчанню, освіті, володітиме інтелектом і здат- ністю до виконання будь-яких за різноманітністю та складністю фізико-механічних дій або рухів. У цьому випадку її можна вже розглядати як антропоморфну модель робота-андроїда або антропоморфа гуманоїдного типу, або штучної людини [6]. Насамкінець можна ще раз підкреслити, що штучний інтелект і антропоморфні бездоганні роботи-автомати можливі тільки на базі конструювання штучних моделей або конструювання людини як її прототипу. Сальников І.С., Сальніков Р.І., Цапко Є.В. «Искусственный интеллект» 1’201234 1С Сучасний рівень розвитку науки, техніки і технологій дозволяє говорити і ста- вити задачу конструювання штучної людини на рівні атомно-молекулярної будови її організму і послідовного синтезу його клітин, тканин, органів і органел, а потім і сис- тем органів у відповідних організму рідинних середовищах з наступним виходом на природні для мешкання і життя людини середовища в умовах суші і спілкування у соціумі інформаційного людського суспільства. Найбільш відповідною на сьогодні технологією конструювання людини є нано- технологія, розвиток якої йде в наш час виключно швидкими темпами. Вже з’явились нанороботи, здатні до самовідтворення, створені прототипи молекулярних машин, таких, наприклад, як «DNA BOX» (Йорген К’ємс, 2008), які мають рухому частину, яка керується за допомогою додавання до середовища специфічних фрагментів ДНК, і які можуть працювати як «ДНК-компьютер» та ін. [6]. Можливості нанотехнологій зараз ще повністю не окреслені і не названі, не на- звані також і задачі, якщо такі є, котрі вони не могли би розв’язувати. Є надії і реальні наукові передумови, що вони внесуть свій вклад і у справу конструювання людини як одного з найбільш важливих прототипів як штучного інтелекту, так і «свідомих» людиноподібних роботів-автоматів гуманоїдного типу з підвищеними можливостями штучного мислення і механічної дії. Література 1. Нанотехнологии. Scientific American (SA). – 2001. – № 5 (11). 2. Шевченко А.И. О принципах построения искусственного интеллекта в антропоморфных системах / А.И. Шевченко, И.С. Сальников, Р.И. Сальников // Искусственный интеллект. – 2010. – № 3. – С. 3-19. 3. Курцвайль Р. Искусственный интеллект появится через 20 лет [Электронный ресурс] / Р. Курцвайль. – Режим доступа : www.membrana.ru. 4. Сальников И.С. Принципы и возможности конструирования человека как антропоморфного робота- андроида / И.С. Сальников, Р.И. Сальников, Е.В. Цапко // Искусственный интеллект. Интеллекту- альные системы ИИ-2011 : материалы Международной научно-технической конференции ИИ-2011. – Донецк : ІПШІ «Наука і освіта», 2011. – С. 243-248. 5. Сальников И.С. Нанотехнологии и конструирование человека / И.С. Сальников, Р.И. Сальников // Системы и средства искусственного интеллекта ССИИ-2011 : материалы Международной научной молодёжной школы ССИИ-2011. – Донецк : ІПШІ «Наука і освіта», 2011. – С. 38-44. 6. Никитина Н.Е. Нанороботы на страже человека. 16 марта 2010 [Электронный ресурс] / Н.Е. Ники- тина, В. Твердислов. – Режим доступа : www.nanometer.ru. 7. Ковальчук М.В. Конвергенция наук и технологий – прорыв в будущее [Электронный ресурс] / М.В. Ковальчук. – Режим доступа : www.portalnano.ru. Lіteratura 1. “Nanotehnologii”, Scientific American (SA). № 5 (11). 2001. 2. Shevchenko A.I., Sal’nikov I.S., Sal’nikov R.I. Iskusstvennyj intellekt. № 3. 2010. S. 3-19. 3. Kurcvajl’ R. Iskusstvennyj intellekt pojavitsja Materialy Mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii II- 2011 “Iskusstvennyj intellekt. Intellektual’nye sistemy”. Doneck: Nauka і osvіta. 2011. S. 243-248. 5. Sal’nikov I.S., Sal’nikov R.I. Materialy Mezhdunarodnoj nauchnoj molodjozhnoj shkoly SSII-2011 “Sistemy i sredstva iskusstvennogo intellekta”. Doneck: Nauka і osvіta. 2011. S. 38-44. 6. Nikitina N.E. Tverdislov V. Nanoroboty na strazhe cheloveka. 16 marta 2010. www.nanometer.ru. 7. Koval’chuk M.V. Konvergencija nauk i tehnologij – proryv v budushhee. www.portalnano.ru www.membrana.ru. www.nanometer.ru. www.portalnano.ru. www.nanometer.ru. www.portalnano.ru Нанотехнології, роботи та свідомі комп’ютери «Штучний інтелект» 1’2012 35 1С I.S. Salnikov, R.I. Salnikov, E.V. Tsapko Nanotechnologies, Robots and Smart Computers In the article, possibilities for creation of smart robots and computers based on use of modern and future development of nanotechnologies in design of artificially revive materials and combinations are considered. Data for development of understanding of design means at the levels of single atoms and molecules from Niels Bohr and Richard Feyman till Eric Drexler and Richard Smoley are given. The problems of building of small machine, such as submarines and assemblers, which are universal fabricators for designing of any construction as well as themselves by the method of atomic composition, are considered. The problems of building of nanomachines, which reproduce large machines created by a human being, are discussed. Numerous examples of existed nanotechnologies, nanodevices and nanomaterials used in different sciences, medicine and in everyday life are given. The problem of creation of Homo Sapiens, which is the most distinguished creature of Nature by its biotechnologies, with all their intellectual and physical and mechanical capabilities on the basis of obtained results and future advances in nanotechnologies is defined. The other tasks with use of nanotechno- logies for element connection of a human being to created human and animal artificial organs and organelles, including cellular structures and living bacteria with their extraordinary live mechanisms and nanomachines, such as ribosomes, chloroplasts, mitochondria, flagellant motor, etc., are considered. Стаття надійшла до редакції 20.12.2011.