Технологические пакеты
| Вид материала | Документы |
- Рабочей программы дисциплины Пакеты прикладных программ для экономистов по направлению, 36.76kb.
- Математические пакеты и сайты учебной направленности в Интернет, 245.8kb.
- Окно программы Excel 2002. Ввод данных, перемещение по таблице и организация помощи, 510.82kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплины «Технологические процессы в сервисе» 2008, 1343.12kb.
- Информационно-технологические, 968.47kb.
- Программа вступительного экзамена в магистратуру по специальности 6M072400 Технологические, 324.64kb.
- Электронное учебное пособие по дисциплине «Пакеты прикладных программ» Пояснительная, 92.77kb.
- Образовательный стандарт по направлению 551800 «Технологические машины и оборудование», 258.2kb.
- Образовательный стандарт по направлению 551800 «Технологические машины и оборудование», 280.99kb.
- Образовательный стандарт по направлению: 551800. «Технологические машины и оборудование», 368kb.
Основные сценарии развития нанотехнологий (краткие предварительные версии)
Говорить о тенденциях развития нанотехнологий пока крайне сложно, ввиду отсутствия таковых «в железе». На данный момент главный вопрос – какое направление исследований первым станет практически полезным и реализуемым в промышленных масштабах?
Ввиду того, что практически все возможные «нанорешения» находятся на ранних этапах исследования (стадия «молодости» технологического пакета), говорить о перспективной масштабности и стоимости их применения очень сложно.
Следует отметить, что развитие так называемых «эволюционных нанотехнологий» будет присутствовать в любом из сценариев. Улучшенные двигатели, менее токсично действующие лекарства (весьма вероятно создание эффективного лекарства от рака), увеличение эффективности химической промышленности, дальнейшее уменьшение электронных комплектующих и прочее реализуется вне всякой сценарной зависимости. Однако все эти технологии появились бы безо всякой всемирной нанотехнологической PR-кампании и без триллионов долларов Национальной Нанотехнологической Инициативы. Равным образом, «эволюционные технологии» не создают новых рынков, и поэтому не могут оправдать вложенные в нанотехнологический технологический пакет огромные средства.
Сценарии развития нанотехнологий зависит от двух главных факторов – скорости создания прорывных нанопродуктов (например искусственных тканей и органов, дешёвых сверхкрепких пластмасс, квантовых компьютеров и.пр.), а также от стабильности или же нестабильности грядущего мира. Простейшая сценарная матрица 2х2 имеет вид:
| | Стабильность | Военная напряжённость |
| Быстрый прорыв (2010-2020) | Квазирынки Ключевые технологии: - наноэлектроника - фильтры - наномедицина | «Военные нанотехнологии» Ключевые технологии: - наноматериалы - наноэлектроника - сенсоры |
| Дальняя перспектива (2020-2030) | «Неоправдавшиеся ожидания» Ключевые технологии: - наноматериалы - наномедицина | «Подготовка супероружия» Ключевые технологии: - наноматериалы - наномедицина |
Сценарий 1. Квазирынки
Мир сохраняет определённую военно-политическую стабильность. Нанорешения в электронике, медицине и части технологий материалов реализуются в промышленных масштабах уже к 2015 году («Быстрый прорыв»). Ввиду отсутствия потребности в этих решениях, главной проблемой является создание этой потребности.
Компании-технологические лидеры общими действиями корректируют технологические стандарты (например, появляются открытия о сверхэкологичности наноэлектроники и материалов) и искусственно создают потребности в обновлении всего парка электронных устройств, части стройматериалов, некоторых секторов автомобильного парка. Через регулирование экологических норм создаётся масштабный рынок фильтров и средств очистки с применением нанотехнологий – в частности, технологии «чистого угля» могут получить дополнительную поддержку, как расширяющие рынок нанофильтров. Создаётся «лекарственно-токсический» психоз, для расширения рынка «нетоксичных» лекарств, созданных с применением нанотехнологий.
Развитые страны, внедрившие нанорешения, продолжают получать технологическую ренту с остального мира.
Ключевые технологии сценария:
- Компьютеры из наноструктурированных комплектующих. Квантовые компьютеры.
- Дешёвые сверхкрепкие пластмассы (приводит к изменению технологий создания автомобилей, самолётов, жилищ)
- Нанофильтры и наносенсоры (внедряются везде, где хоть что-то может хоть как-то загрязнять атмосферу)
- Нанодиагностика (включая перманентный мониторинг состояния здоровья) и точная доставка лекарств
- Инжиниринг тканей (дорог, но имеет шансы удешевиться через десяток лет).
Сценарий 2. Неоправдавшиеся ожидания.
Мир сохраняет определённую военно-политическую стабильность. К 2020 году большая часть нанотехнологий не выходит на этап практической реализации и остаются потенциальными возможностями («дальние перспективы»). Финансовая «накачка» сектора прекращается. Финансирование примерно половины направлений приобретает гораздо более скромные масштабы.
Оставшиеся исследования поддерживаются за счёт экологического психоза и сырьевого психоза (поддерживается концепция, согласно которой наноматериалы являются единственным выходом из кризиса, вызванного исчерпанием месторождений ключевых полезных ископаемых), а также обещаний скорой реализации технологии создания искусственных тканей и прочих технологий, необходимых стареющему «золотому миллиарду».
Ключевые технологии сценария:
- Нанофильтры и наносенсоры (внедряются в малых количествах, имеют тенденцию не являться собственно «нано»).
- Нанодиагностика и точная доставка лекарств (существует, но крайне дорога).
Сценарий 3. Военные нанотехнологии.
Середина 2010-х годов знаменуется экономическим кризисом, войнами в странах «Третьего мира», в том числе нефтеносных странах. Запад втянут в многочисленные конфликты со странами, слабочувствительным к человеческим потерям. Реализованные уже к 2015 году сверхпрочные наноматериалы («Быстрый прорыв») находят массовое применение в военной области. Развиваются технологии экзоскелетов и сверхлёгкой брони солдат.
Ведутся разработки боевых киборгов, за счёт чего большое внимание уделяется наноэлектронике. Развитие медицины приводит к тому, что как угодно искалеченный, но неубитый солдат может быть приведён в состояние прежней боевой готовности за короткое время. Данная «регенеративная способность» вкупе с медицинскими средствами подавления боли и страха позволяет Западу использовать прежние профессиональные армии малого масштаба.
В качестве противодействия террористической угрозе инфраструктурные узлы снабжаются сенсорами чувствительным к химическому и бактериологическому оружию, а также к стандартной взрывчатке. Развиваются технологии маркировки всех грузов, возможно расширение её и на людей, в зависимости от успешности действий террористов.
Нанотехнологии рассматриваются как гарантия военного преимущества развитых стран.
Ключевые технологии сценария:
- Сверхкрепкие дешёвые пластмассы. Самовосстанавливающиеся материалы.
- Инжиниринг тканей. Точная доставка лекарств.
- Наносенсоры.
- Наноэлектроника.
Сценарий 4. Подготовка супероружия
С середины 2010-х годов мир впадает в серию малых войн. Западные страны ведут их с большим трудом. Нанотехнологии, не давшие результатов к началу конфликта, теряют добрую часть своего финансирования, перераспределённого на традиционные оборонные нужды, и сохраняются в качестве своего рода «атомной бомбы 21 века» - гаранта неуязвимости развитых стран в будущем («дальние перспективы»). Наиболее активные разработки ведутся в области наноматериалов и наномедицины – для военных нужд.
Ключевые технологии сценария:
- Сверхкрепкие пластмассы (дорогие образцы внедряются в оснащение спецподразделений)
- Инжиниринг тканей (изредка применяется, но баснословно дорог).
- Наносенсоры (распространяются везде. Не всегда являются именно «нано», скорее тяготеют к «микро», однако на это никто не обращает внимания).
Зарубежные форсайтные исследования в области нано-, био-, информационных технологий (краткие результаты)
1. Результаты форсайта, проведенного в 2002 году, организацией Technology Futures, Inc. по заказу Техасского Государственного Технического Колледжа43, показывают, что большинство респондентов рассматривают развитие нанотехнологий в языке: «дальние перспективы» - «стабильный мир», то есть предполагают реализацию сценария «Неоправдавшиеся ожидания».
| Скромная коммерческая значимость. | ||
| Быстро реализуемые (0-3 года) | Реализуемые за средний срок (3-5 лет) | Реализуемые за долгий срок. (Более 5 лет) |
| Аппаратура/Инструменты | Аппаратура/Инструменты | Аппаратура/Инструменты |
| Наноматериалы (нанопорошки, фуллерены, углеродные нанотрубки) | Наноматериалы (нанопорошки, фуллерены, углеродные нанотрубки) | Наноматериалы (нанопорошки, фуллерены, углеродные нанотрубки) |
| Средняя коммерческая значимость. | ||
| Быстро реализуемые (0-3 года) | Реализуемые за средний срок (3-5 лет) | Реализуемые за долгий срок. (Более 5 лет) |
| Нет | Диагностика | Диагностика, скрининг(массовые обследования), маркировка. |
| нет | Наноэлектроника/ Нанооптоэлектроника | «Умные» наноматериалы. |
| Большая коммерческая значимость. | ||
| Быстро реализуемые (0-3 года) | Реализуемые за средний срок (3-5 лет) | Реализуемые за долгий срок. (Более 5 лет) |
| нет | Точная доставка лекарств. | Точная доставка лекарств. Создание лекарственных препаратов. |
| нет | Наноэлектроника (хранение данных, микропроцессоры) | Наноэлектроника/ Нанооптоэлектроника (хранение данных, оперативная память, оптические устройства, квантовые компьютеры) |
Выявление тенденций развития нанотехнологий проводилось путём опроса представителей бизнеса и высшего образования штата Техас. Исключительной чертой прогноза является то, что он «заточен» под региональные нужды, описания развития нанотехнологий сопровождается комментариями по способности конкретных направлений привлечь к себе выпускников техасских вузов. Даётся сравнительная таблица расходов на наотехнологии по некоторым штатам США.
Прогноз содержит оценку перспектив выхода на коммерческий уровень ряда нанотехнологических направлений:
2. Более традиционную форму имеет форсайт, проведённый голландской фабрикой мысли TNO, на основе опроса голландских и американских исследовательских организаций, работающих в сфере военного применения нанотехнологий44.
Предполагаемые продукты технологий были разделены на 8 групп:
Группа 1: «Человек»
| | Ожидаемые в течение 5 лет. | Ожидаемые в течение 15 лет. |
| Материалы | «Умные» ткани. | Гибкие дисплеи. Экзоскелет. Робототехника. Системы 360°- го обзора. Лёгкие бронежилеты. Носимые датчики здоровья. |
| ИТ | Улучшенные портативные компьютеры. Устройства обнаружения позиции и движения. | Беспроводная сеть (на поле боя). Биометрическая идентификация. Цифровая идентификация. «Умный» шлем. Разведка внешней среды электронными средствами. |
| Биология | Улучшенные продукты питания. Точное действие лекарств (уже отмечалось, что подобная перспектива вступает в противоречие с современной фармакологической индустрией и тенденциями ее развития, поэтому дешевых лекарств с точным действием и доставкой не будет – примечание авторской группы) | Устройства стимуляции нервов и мускул. Искусственные органы и кровь. Биохимическая защита. Регенерация тканей. |
| Энергия | Улучшенные носимые источники энергии. Носимые солнечные батареи. («солнечная фольга») | Атомные микробатарейки. Биотопливо. (И то, и другое можно производить уже сейчас. Развитие изотопных источников питания сдерживается угрозой терроризма. Биотопливо, представляя собой низкоуглеродное природное топливо, уступающее по содержанию углерода даже торфу и горючим сланцам, не может иметь сколько-нибудь значимого рынка (хотя для него может быть создан квазирынок – примечание авторской группы) |
Группа 2. «Автомобиль»
| | Ожидаемые в течение 5 лет. | Ожидаемые в течение 15 лет. |
| Материалы | «умные материалы» для шин. | Уменьшение веса автомобилей. «Стелс» Амортизаторы из нанотрубок. Материалы изменяющиеся по гибкости/негибкости. Теплоустойчивые пластики. Адаптирующийся камуфляж. («хамелеон») Наноструктурированная реактивная броня. Половина вышеперечисленного (технология «стеллс», адаптирующий камуфляж) будет немедленно запрещено в гражданском автомобилестроении. Военное использование этих технологий будет иметь довольно ограниченное применение, как показывает опыт авиации. – примечание авторской группы |
| ИТ | Идентификационные метки. | Автопилот по GPS. Радары. Болометры для электронного наблюдения. |
| Энергия | Датчики качества топлива Могут быть созданы уже сейчас, но на практике не нужны, поскольку формируют очередной квазирынок – примечание авторской группы | Атомные микробатареи. Биотопливо. Микротопливные элементы на основе водорода. Микротопливные элементы на основе водорода будут дороги и небезопасны в применении – опять-таки, квазирынок – примечание авторской группы |
| Дистанционное управление | | Дальнее дистанционное управление автомобилем. Будет запрещено соответствующими ведомствами (по крайней мере, в Европе) – примечание авторской группы Датчики наблюдения. |
| Управление без человека. | Гироскопная навигация. | Биороботы. Автономные роботы-машины. |
Группа 3. «Корабль»
| | Ожидаемые в течение 5 лет. | Ожидаемые в течение 15 лет. |
| Материалы | Наноструктурированные покрытия. | Более лёгкие материалы. Улучшенные полимеры. «Стелс» Самовосстанавливающиеся материалы. Материалы изменяющиеся по гибкости/негибкости. |
| ИТ | | Акустические решётки микроразмера. Нанодатчики обнаружения подводных лодок. Устройства дальнего обнаружения. Датчики содержимого контейнеров. |
| Энергия | Полностью электронный корабль. Датчики качества топлива. | Атомные микробатареи. Микротопливные элементы на основе водорода. |
| Дистанционное управление | | Гироскопная навигация. Дальнее дистанционное управление |
| Управление без человека. | | Биороботы |
Группа 4. «Аэронавтика».
| | Ожидаемые в течение 5 лет. | Ожидаемые в течение 15 лет. |
| Материалы | Уменьшение веса материалов. Улучшенная твёрдость материалов. | Датчики двигателя. «Стелс» Увеличение мощности радаров. Датчики угла скольжения. Универсальные датчики. |
| ИТ | Идентификационные метки. Микрогироскопы. | Микрорадары. Устройства дальнего обнаружения. |
| Биология | | Самовосстанавливающиеся материалы. Биоподобные лёгкие материалы. Биомеханические гибриды. |
| Энергия | Датчики качества топлива. | Микродвигатели малой тяги. Каталитические наномембраны. Микро топливные элементы. Атомные микробатареи. |
Группа 5. «Спутник»
| | Ожидаемые в течение 5 лет. | Ожидаемые в течение 15 лет. |
| Структурные материалы | Приводы монолитных интегральных схем. | Высокопрочные наноматериалы. Независимый модульный спутник. Полностью кремниевый спутник. Полная интеграция систем спутника. Улучшенная твёрдость материалов. |
| Компоненты. | | Микроболометр. Микроспутники-шпионы. Сверхмалое исследовательское оборудование. |
| Энергия | Микродвигатели малой тяги. Микроохладители. | Умные материалы. Микродетонаторы. Контроль температуры. Микроэнергетические системы. Микротопливные элементы. Многофункциональные структуры. |
| Управление | Фильтры на основе микроэлектромеханических схем (MEMS) Акселеолометр на основе MEMS. Гироскоп на основе MEMS. | Цифровые солнечные датчики. Улучшенное ракетное топливо. Системы из нескольких спутников. |
| ИТ | | |