Сергей Тараненко - Наполовину мертвый кот, или Чем нам грозят нанотехнологии
Такие исследования — результат совпадения интересов военных и ученых. Военные хотят командовать армией киборгов-насекомых для слежки за вражескими шпионами. А биологи мечтают влезть в нервную систему насекомых, чтобы понять, как же они летают.
Агентство передовых оборонных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) ведет работы по программе создания насекомо-машинного интерфейса уже много лет. Для этого, в частности, необходим уникальный нейрозонд, подключаемый к нервной системе насекомого, что и обеспечивают нанотехнологии. Сопротивления электродов и нервной ткани насекомых, как и другие электрохимические характеристики, должны совпадать. Новый зонд, разработанный исследовательской группой из Массачусетского технологического института, изготовлен из полимидного полимера, заключенного в «рубашку» из золотых и углеродных нанотрубок, полное сопротивление которых значительно ближе к показателям нервной ткани[101].
Общий вес устройства, включающего зонд, беспроводной стимулятор со встроенными радиоприемником, аккумулятором и микрогенератором электрических импульсов, — менее полуграмма и вполне по силам крупной бабочке. В экспериментах использовали табачного бражника (Manduca sexta) с размахом крыльев около 10 см. Эксперименты показали, что при подаче определенного импульса бабочка летит вправо, противоположного — влево.
Это замечательный биологический эксперимент. DARPA, разумеется, видит все это под другим углом; цель агентства — создание управляемых насекомых, несущих микрокамеру и звукопередающее устройство, другими словами, насекомых-шпионов.
Нанотехнологии позволяют не только использовать возможности организма насекомого, но и полностью имитировать их, создавая их механические подобия.
И первые здесь — дроны с машущим крылом, мимикрирующие под мелких птиц. Военные нуждаются в беспилотных летательных аппаратах, которые будут не просто похожи на птиц, но и летать так же тихо и маневренно, как настоящие. Такие механизмы называют орнитоптерами.
Одно из главных препятствий для орнитоптеров — высокая жесткость крыла при его малой массе — для микроаппаратов с применением наноматериалов сегодня уже не проблема.
Самая маленькая птичка, которую пытаются сымитировать в первую очередь, — колибри[102]. Дрон, разрабатываемый компанией Aerovironment, носит наименование Hummingbird, что и означает «Колибри». Колибри взята за прообраз не просто так: при пикировании птичка пролетает за секунду до 400 длин своего корпуса (среди боевых самолетов ничего такого пока нет), способна летать назад без разворота и имеет самую большую скорость воздушного торможения — как в природе, так и среди искусственных летунов. Размах крыльев и масса Hummingbird — 16,5 сантиметров и 19 грамм. Сюда входит вес всех полетных систем и опционального почти невесомого обтекателя в форме тела колибри, призванного придать аппарату сходство с птичкой.
«Колибри» способна весьма быстро ускоряться и останавливаться и даже летать назад без разворота корпуса, при этом транслируя видео через встроенную камеру. Кроме того, дрон может в течение двух минут зависать в условиях бокового ветра со скоростью 2,1 метра в секунду без сноса, пролетать сквозь двери, а его максимальная скорость ограничена 18 километрами в час.
Правда, вызывает сомнение, что в условиях средней полосы «Колибри» могла бы быть столь же неприметной, как воробей, — скорее она выступает по разряду «заблудившегося попугая», способного привлечь внимание каждого. Да и весит она не 2 грамма, как настоящая колибри. Но заметим — это только демонстрационная версия, и результаты еще впереди.
Дроны-насекомые — также важное направление создания систем слежения и, возможно, оружия. При этом технология производства роботов-насекомых, недавно созданная в Гарвардской лаборатории мини-роботов, носит массовый характер, т. е. применяется не отдельный робот-пчела, а пчелиный рой дронов[103]. Это настоящая нанотехнология с печатью электроники прямо на робопчелах, словно на обычных печатных платах. Это технология сборки МЭМС/НЭМС — с ее использованием может быть собрано любое электромеханическое устройство в промышленном масштабе.
На работе и в банке, в компьютерной и в сотовой телефонной сети вы оставляете свои следы, мы под контролем. Возможно, мы захотим забыть об этом. Выключим телефон — и на рыбалку, туда, где только мы и нетронутая природа. И нам невдомек, что стрекоза, присевшая на минуту на стебель травы, смотрит своими фасетчатыми глазами неспроста. Увы — и здесь мы не одни!
А если эти насекомые жалят? Их жало может быть оснащено любым смертельным ядом. Их рой — верная смерть.
Дроны могут быть разработаны для различных сред и ландшафтов: от пустынь до влажных лесов Амазонки. Одиночество не гарантируется и дайверу, плавающему в глубинах различных морей. Инженеры Политехнического университета Виргинии (США) разработали подводный дрон, который выглядит и плавает, как медуза[104]. При этом он использует инновационную систему движения, в которой нет места электричеству: искусственные мышцы на основе сплавов с «памятью формы» сокращаются под действием тепла. «Мышцы» робомедузы представляют собой многослойные углеродные нанотрубки (диаметром 1,6 миллиметров), покрытые наночастицами платины и завернутые в никель-титановую оболочку. Когда топливо — смесь кислорода и водорода — поступает в трубки, происходящая в них экзотермическая реакция активирует никель-титановые поверхности мышц, и они сокращаются.
В качестве возможной сферы применения подводного дрона авторы называют подводные поисково-спасательные и исследовательские операции. Однако финансирование разработки, ведущейся по программе MURI Отдела исследований ВМС США, показывает, что у робота, копирующего распространенную медузу и не производящего при движении шума (ни моторов, ни винтов, выхлоп — вода), могут быть и иные, не столь мирные приложения.
Коллективное поведение — как это было в случае дронов-пчел — основание для создания дронов, эмитирующих неживые объекты. Так, инженеры Массачусетского технологического института разработали алгоритм взаимодействия автономных миниатюрных модулей — дронов, которые авторы назвали «умный песок»[105]. Алгоритм позволяет модулям копировать форму внешних объектов, не прибегая к централизованному управлению. Устройство-прототип сегодня довольно большое — 10 миллиметров в поперечнике. Однако исследователи намерены дойти до наномасштабов.
Такой «умный песок», или даже более мелкий, называемый «умной пылью», будет в состоянии эмитировать различные ландшафты и скрывать то, что действительно за ним находится. Это обеспечит незаметность большую, чем у хамелеона или камбалы, копирующих на своих кожных покровах раскраску внешней среды.
Вам хорошо знакомо понятие «мираж»? Но речь идет не о таком, который можно руками потрогать, а о мираже смертельно опасном — неожиданно распадающемся на рой смертельно жалящих дронов.
Краткая таблица рисковРиск непреднамеренной «конверсии» военных технологий. Полицейские и иные применения.
Риск любопытства. Совпадение интересов военных при разработке новых систем оружия и «любопытства» ученых в исследовании новых явлений.
Риск тотального контроля. Дроны-насекомые — шпионы и убийцы.
6.4. Самоходный чип и кошмар Дрекслера
Серая слизь — гипотетический, предложенный Дрекслером, сценарий конца света, связанный с успехами молекулярных нанотехнологий и предсказывающий, что неуправляемые самореплицирующиеся нанороботы поглотят всю биомассу Земли.
Роботы, создаваемые с применением нанотехнологий, могут быть самых разнообразных размеров. Нет принципиальных препятствий в создании огромных монстров, таких как в сериалах о трансформерах. Но настоящие чудеса находятся на противоположном полюсе — это нанороботы.
И закоперщиками здесь выступают не только военные. Так, в рамках Национальной ассоциации астрономов (Великобритания) предложено использовать для изучения других планет описанную ранее «умную пыль» — компьютерные микрочипы в пластиковой оболочке, которые смогут менять свою форму при подаче электрического импульса и таким образом двигаться в заданном направлении. По мнению профессора Центра исследований в области наноэлектроники в Глазго доктора Джона Баркера, разработчика таких систем, речь идет о формировании роев нанодронов, взаимодействующих друг с другом при помощи беспроводных сетей.
«Умная пыль» — сложная кибернетическая сеть. Большинство частиц могут осуществлять коммуникации с ближайшими соседями, но когда их много, они могут общаться на куда больших расстояниях. Так ведут себя атомы в кристалле: за счет взаимодействия с ближайшими соседями обеспечивается дальний порядок. Только для «умной пыли» такая связь управляема.
