Сборник - Эта книга сделает вас умнее. Новые научные концепции эффективности мышления
Профессор географии и геологии Калифорнийского университета (Лос-Анджелес), автор книги The World in 2050: Four Forces Shaping Civilization's Northern Future («Мир в 2050 году: четыре силы, формирующие северное будущее цивилизации»)
Как ученому мне нравится вопрос Edge.org этого года. Я и сам много раз его себе задавал после бесплодного дня, проведенного в лаборатории или за компьютером. Если бы только наш мозг мог найти способ быстрее обрабатывать информацию, лучше ее интерпретировать, с кристальной ясностью упорядочивать потоки сырых данных! Короче говоря, если бы только наш мозг смог отказаться от обычной последовательности мыслей и преобразиться!
Слово «инновация» стало своеобразным клише. Оно вызывает в сознании образы упорных руководителей, умных инженеров и неутомимых художников и лишь в последнюю очередь – одержимых ученых. Но как часто мы думаем о роли инноваций в, казалось бы, «сухом» мире проверки гипотез, математических ограничений и эмпиризма?
В мире науки инновации заставляют искать объяснения феноменам, которые Вселенная хочет еще некоторое время подержать в секрете. Такой решительный подход особенно важен в мире, ограниченном непреодолимыми барьерами – такими как единство массы и энергии, абсолютный нуль или уравнение
Клапейрона – Клаузиуса. Для открытий за пределами этих ограничений крайне необходимы инновации. Тогда станут возможными не слишком частые, но впечатляющие прорывы, даже если общепринятое научное мнение против вас.
Пересмотр мира с научной точки зрения напоминает о невероятной силе этого когнитивного инструмента. Посредством инноваций мы можем преодолеть социальные, профессиональные, политические, научные и, самое важное, личные ограничения. Полагаю, всем нам нужно чаще им пользоваться.
Ландшафт Гиббса
КЕВИН ХЭНД
Планетолог, Лаборатория реактивного движения НАСА
Биология редко бывает расточительной. Да, на уровне индивидуального организма воспроизводство и прочая активность связаны с излишними затратами (только подумайте о фруктах на дереве или миллионах сперматозоидов, так и не добравшихся до яйцеклетки). Но на уровне экосистемы отходы одного жука будут кладом для другого – если из них с помощью доступных реакций еще можно извлечь какую-то полезную энергию. Пищевая цепь – не просто лестница, состоящая из отношений «хищник – жертва». Это сложная система организмов – крупных, мелких и микроскопических, взаимодействующих друг с другом и с окружающей средой для заполнения всех возможных энергетических ниш.
Геобиологи и астробиологи могут измерить и картировать эту энергию, которую называют энергией Гиббса. Это полезно для оценки энергетических ограничений жизни на Земле и для поиска потенциально обитаемых областей на других планетах. В экосистеме свободная энергия Гиббса – названная в честь открывшего ее ученого конца XIX века Джосайи Уилларда Гиббса – это энергия биохимических реакций, способная производить работу. Это энергия, оставшаяся после неизбежной выработки некоторого количества тепла и некоторой энтропии. Биологические системы используют ее для восстановления тканей, роста и размножения. Для любого метаболического пути, используемого живой природой, – например, реакции углеводов с кислородом – можно вычислить количество доступных джоулей на моль реагентов. Люди и почти все животные используют пару тысяч килоджоулей на моль сжигаемой пищи. Микробы изобрели самые разные способы использования свободной энергии Гиббса через комбинацию различных газов, жидкостей и минералов. Тори Хойлер с коллегами из Научно-исследовательского центра им. Эймса провели измерения на вырабатывающих метан и поедающих соли серной кислоты микробах и показали, что для жизни ограничением является энергия в 10 килоджоулей на моль. В любых условиях существует много возможных химических способов, и при наличии свободной энергетической ниши жизнь наверняка ее заполнит. Биологические экосистемы можно изобразить в виде карты реакций и способов использования энергии. Это будет ландшафт Гиббса.
С развитием цивилизации, промышленности и технологий появилась проблема поддержания баланса между потреблением энергии и энергетическими ресурсами. Ландшафт Гиббса является удобной абстракцией для концептуализации этого баланса. Можно представить себе любой город, страну или континент в виде карты доступной энергии. Среди прочего сюда входит химическая энергия, используемая в биологических экосистемах. Например, автомобили с двигателями внутреннего сгорания сжигают топливо, смешивая его с воздухом. Здания потребляют электроэнергию, поставляемую генераторными станциями или размещенными на крыше солнечными батареями. Каждый компонент современного индустриального общества занимает свою нишу в этом ландшафте.
К сожалению, многие ландшафты Гиббса в современном мире имеют множество незаполненных ниш. Разработанные нами системы неэффективно и неполно используют доступную энергию. Многие наши разработки выделяют избыток тепла и производят очень мало полезной работы. Начиная с ночного освещения и заканчивая свалками мусора, современные ландшафты Гиббса предлагают широкий простор для технологических инноваций и развития. Кроме того, ландшафт Гиббса помогает визуализировать неиспользованные возможности – такие как ветер, солнце, гидроэлектростанции и геотермальные источники. Эти примеры показывают, что нужно делать, чтобы замкнуть круг и избежать угроз, нависших над нашей технологической цивилизацией.
Гладя на мир через «призму Гиббса», вы увидите неиспользуемый потенциал во многих областях современных технологических и промышленных экосистем. Это может разочаровывать, но цивилизация не так давно обзавелась технологиями. Такой ландшафт дает основания для надежды, по мере того как мы создаем новые технологии и стремимся к балансу, который так долго и надежно служил биологическим экосистемам Земли.
«Черный лебедь» технологий
ВИНОД ХОСЛА
Предприниматель и венчурный инвестор, Khosla Ventures; бывший старший партнер фирмы Kleiner Perkins Caufield & Byers, основатель Sun Microsystems
Вспомните, каким был мир всего десять лет назад. Google только появился, Facebook и Twitter еще не существовали. Не было смартфонов. Никто и представить себе не мог возможности сотен тысяч сегодняшних приложений для iPhone. Несколько революционных технологий (в противоположность неспешному постепенному прогрессу), появившихся за последние десять лет, – это «черные лебеди». В своей одноименной книге Нассим Талеб так определяет, что такое «черный лебедь»: это событие с низкой вероятностью, непредсказуемое, однако оказывающее огромное влияние. Такие события могут иметь положительный или отрицательный эффект и встречаются во всех сферах жизни. Но главная причина, почему я считаю «черных лебедей» важным концептуальным инструментом, заключается в том, что проблемы климатических изменений и энергетических ресурсов слишком масштабны, чтобы их можно было решить известными методами.
Пятнадцать лет назад, когда мы основали Juniper Networks, никто не хотел заменять традиционную телекоммуникационную инфраструктуру интернет-протоколами. В конце концов, в эту структуру были вложены сотни миллионов долларов, и она выглядела так же непоколебимо, как сегодняшняя энергетическая инфра-
структура. Все предлагали совершенствовать и оптимизировать то, что есть. Такой подход на основе здравого смысла отражает неспособность признать возможность появления «черного лебедя». Вероятное будущее – не то, что сегодня прогнозируют; скорее всего, завтра станет обыденным нечто совершенно невозможное сегодня. Какой сумасшедший мог в 2000 году предположить, что к 2010 году в Индии количество людей, имеющих мобильные телефоны, в два раза превысит количество тех, у кого есть нормальный туалет? Когда-то беспроводные телефоны были роскошью, которую могли себе позволить лишь самые богатые люди. Но с появлением «черного лебедя» не нужно думать об ограничениях существующей инфраструктуры, проектов или рынка. Изменяются сами правила игры.
Многие полагают, что раз у нас уже есть какие-то альтернативные энергетические технологии, их нужно быстро разворачивать. Они не осознают возможности появления «черного лебедя», потому что путают «невозможное» с «неважным» и не могут себе вообразить всех возможностей технологии. Уже одно это несет риск чрезмерных трат на устаревшие представления о здравом смысле, которые не помогут решить насущные проблемы. Концентрация внимания на краткосрочном и частичном решении только отвлекает нас от работы над инновациями, которые позволят изменить само положение вещей. Хотя существующие технологии вполне можно совершенствовать (будь то тонкопленочные солнечные элементы, ветровые турбины или литиево-ионные батареи), даже их суммарный эффект будет ничтожным по сравнению с масштабом проблемы. Они могут казаться перспективным и даже прибыльным бизнесом, но не помогут решить проблему энергетических ресурсов. Поэтому нужно инвестировать в разработку новых технологий, даже если вероятность успеха кажется небольшой. Необходимо создать нового «черного лебедя». Нам нужно умножение ресурсов, возможное лишь с помощью технологий.
