Реферат: Цивилизация богов. Прогноз развития науки и техники в 21-м столетии

<strong/>

Андрей Капаций

Выделение из генетики новых наук и направлений. Ростчастных инвестиций в генетику и медицину. Восстановление функций стареющегоорганизма человека. Восстановление функционирования желез внутренней секреции.Применение сенсоров слежения и контроля в организме человека. Универсальныепрививки. Увеличение средней продолжительности жизни человека на двадцать лет.Понимание в основном механизмов формообразования человеческого организма.Расшифровка множества маршрутных карт «ген – белок – биохимическая реакция».Создание базы данных строения и функций белков человеческого организма. Работанад созданием компьютерной модели метаболизма человеческого организма. Созданиекомпьютерной модели эталонного генома человека. Компьютерная модель нейроначеловека с элементами интерактивности. Генное конструирование. Достижения всельском хозяйстве. Успехи генной инженерии в фармацевтике. Массовое применениетехнологий генной инженерии в мировом хозяйстве. Изучение генетических текстовредких, экзотических, исчезнувших видов микроорганизмов, животных и растений.Исследовательские работы по улучшению человеческого организма. Применение медицинскихмикромашин для оперативного и профилактического воздействия на человеческийорганизм. Средства доставки нормализаторов генов к большим массивам клеток.Способы извлечения из клеток ненужных веществ. Ликвидация рака как заболевания.Препараты, регулирующие температуру человеческого организма и скорость обменавеществ. Расшифровка маршрутных карт вида «ген – белок – биохимическая реакция»некоторых морских животных и рыб. Улучшение природных молекул белка путемкомпьютерного моделирования. Начало работ по созданию человека с эталоннымигенами. Тайные попытки создания улучшенного человека для военных целей.Трудности создания искусственных генов. Восстановление геномов вымершихживотных и растений. Управление процессами роста растительных трансгенных организмов.Конструирование новых продуктов питания. Единая база данных компьютерныхмоделей химических соединений. Высокий уровень развития нанотехнологий.Получение сверхчистых химических элементов и соединений. Крупнотоннажноепроизводство неорганических материалов методами молекулярной сборки.Эволюционирующие катализаторы. Катализаторы последовательного действия какоснова безотходных технологий. Разработка саморазрушающихся после выполненияфункций материалов. Отработка химических технологий в «едином пространствевиртуального моделирования». Искусственные фотокатализаторы для различныхчастот электромагнитного излучения. Создание новых классов химическихсоединений. Технологии сверхдавления и сверхплотные материалы. Конструкционныематериалы, полученные под высоким давлением. Сверхпроводящие конструкционныематериалы. Применение водорода в промышленности и в быту. Биологическоеизвлечение химических соединений. Применение систем компьютерной визуализации вбыту. Изучение деятельности мозга при помощи молекулярных роботов. Медицинскиепрепараты, улучшающие запоминание. Эксперименты по введению простых программповедения, мышления и чувствования в мозг человека. Понимание механизмоввозникновения психологических состояний у человека. Оперативный контроль надпараметрами человеческого мозга. Первые эксперименты по корректировкепсихологических состояний человека. Настоящее и будущее ЕПВМ. Применениероботов-воспитателей для воспитания молодого поколения.

Ведущей наукой современности по-прежнему оставалась генетика.За последние годы из этой важнейшей для человека науки выделилось более десяткасамостоятельных наук и множество новых направлений. Диапазон, охватываемыйновыми науками и направлениями, был чрезвычайно широк и включал в себя изучениевсех живущих ныне представителей земной биосферы, а также по возможностивымерших ее представителей. Огромную ценность для дальнейшего прогрессагенетики представляла зачастую самая незначительная информация, наработаннаяестественными науками. Одинаково важной была информация как об устройствегенома человека, так и о метаболизме самого бесполезного вида микроорганизмов,как о причинах мутации вируса гриппа, так и о строении генома вымерших животныхи растений. Интерес к генетическим и биологическим исследованиям со стороныобщественности был велик как никогда. Причиной этого являлось то, что мировоеобщественное мнение приняло генетику как всесильную науку, способную обеспечитькаждому человеку реальное долголетие, активную жизнь в старости, возможностьобновления и улучшения собственного организма.

Так уж традиционно сложилось в нашем мире, что уподавляющего большинства людей значительные финансовые возможности появляются впожилом и старческом возрасте. Иными словами, значительная часть мировогокапитала находится в собственности, либо в управлении людей, давно миновавшихпору зрелости. Выбор вариантов инвестирования капитала для этой части населенияопределяется в основном заботой о будущем собственных детей и родственников. Посути, инвестирование капитала пожилыми людьми носит вынужденный характер,поскольку им давно известно, что никакие денежные вливания в продлениесобственной жизни, а это для них есть приоритет первого порядка, в принципе немогут дать кардинальных результатов. В этих условиях человек ориентируется наприоритеты второго порядка, которыми являются благополучие и помощь близкимлюдям. Однако бурное развитие генетики и сопутствующих наук пробило брешь всложившемся стереотипе поведения и мышления относительно возможности продлениясобственной жизни. В последнее время все больше и больше богатых людей активноинвестировали средства в собственное долголетие и здоровье, вкладывая их вразвитие наук и технологий. В недалекой перспективе уже маячила притягательнаявозможность личного бессмертия. И это не было самообманом или иллюзией. Каждыйновый день приносил реальные достижения и открытия, не видеть которые могтолько слепой.

Денежные средства частных лиц, которые инвестировалисьв развитие генетических наук, были колоссальными. Не существовало еще прецедентовв истории человечества столь массового и яркого интереса к какой-либо науке состороны людей, владеющих практически неограниченным капиталом. Лучшие ученые,лучшее оборудование, все лучшее, лучшее… Наличие достаточного финансированияпредопределило революционные прорывы в генетике. Перетекание финансов в наукисмежные с генетикой стимулировало и там множество открытий. Импульс развитияполучили даже многие академические второстепенные исследования, финансированиекоторых сдвинулось с мертвой точки только благодаря небывалому всплескуинтереса мировой общественности к естественным наукам. Несомненно,наиглавнейшим направлением денежного инвестирования в развитие генетикиявлялись аспекты практического ее использования для целей медицины.

Медицина, отзываясь на настрой и потребности общества,поставила перед собой, кроме иных важных задач, в качестве приоритетной задачуподдержания и восстановления функций стареющего человеческого организма. Именнов это направление частные инвестиции были максимальными. Именно это направлениемедицины более всего интересовало стареющую и уже постаревшую общность богатыхлюдей всего мира. Для удовлетворения пожеланий инвесторов активно сталиразрабатываться следующие направления медицинских исследований.

Одним из признаков старости является нарушениедеятельности желез внутренней секреции человека, а также их несбалансированнаяработа. Нарушения эти являются отражением сложных процессов, происходящих встареющем организме, и определяются низким качеством метаболических реакций, атакже искажением сложившихся взаимосвязей между частями организма. Еслисмотреть в корень, то первопричиной являются одновременные массовые нарушенияфункционирования внутриклеточной деятельности. С точки зрения голой теорииоптимальным вариантом обновления стареющего организма человека было быодновременное обновление всех желез внутренней секреции, поскольку функциилюбой из них к этому возрасту являются нарушенными в той либо иной степени.Вариант же частичной замены наиболее поврежденных желез внутренней секрецииявлялся всего лишь полумерой. Операция полной замены органов былапредпочтительна, как преследующая максимальные цели, но практическое еевоплощение требовало тяжелого хирургического вмешательства по имплантации железвнутренней секреции, что являлось нелегким испытанием для стареющего организмаи несло в себе существенные элементы риска.

Сам по себе процесс выращивания новых органовчеловека, в том числе и желез внутренней секреции, был к этому временидостаточно изучен и неплохо отработан. Выращивание нового органа происходиломаксимально приближенно к этапам и срокам естественной программы роста,реализуемой в организме человека. Гены и группы генов, определяющие процессыроста и сроки дифференцирования клеток различной специализации, отрабатывалисвои программы в строгой последовательности, той же, что и в растущеморганизме. Управление этими процессами было смешанным. Часть управленческихфункций выполнялась принудительно, извне, путем единовременного воздействия навсе количество растущих клеток, которое осуществлялось через механизмыактивирования или ингибирования отдельных генов либо групп генов. Другая частьуправленческих функций базировалась на использовании природных регуляторныхмеханизмов, а именно на процессах активирования и ингибирования генов и ихгрупп, осуществляемых тем же естественным образом, что при росте органа внутриживого развивающегося организма.

Выращивание новых органов являлось трудным и сложнымделом. Над отработкой процессов выращивания только одного органа трудились, какправило, несколько исследовательских институтов и множество лабораторий.Теоретически ясный процесс при практической реализации был сопряжен спреодолением множества трудностей, когда помимо выращивания основной дляконкретного органа функциональной ткани, требовалось сопроводить этот ростпропорциональным ростом нервной, мышечной, соединительной ткани, кровеноснымисосудами и капиллярами и т.п. Таким образом, выращивание новых желез внутреннейсекреции являлось делом реальным, но длительным и дорогостоящим. Тем не менее,устойчивый спрос стимулировал предложение. Технологии выращивания органов внеорганизма человека совершенствовались, стоимость выращивания желез внутреннейсекреции постоянно уменьшалась, от всего этого человечество только выигрывало.

Иной подход реализовывала технология ренессанса железвнутренней секреции. Понимание механизмов функционирования клеток железвнутренней секреции, а также расшифровка маршрутных карт «ген (группа генов) –биохимическая реакция – гормон», заложили теоретический фундамент целевоговоздействия на определенные гены. Способствовало восстановлению на некоторыйсрок функций желез внутренней секреции также и введение дополнительныххимических веществ непосредственно в цитоплазму клеток. Срок такого ренессансамог быть достаточно длительным для одного организма, и непродолжительным длядругого – слишком много индивидуальных факторов влияли на исходвнутриклеточного вмешательства. Возраст человека, состояние тканей, силаиммунитета, наличие в клетках индивидуальных химических соединений – все этовлияло на срок функционирования обновленных желез.

К этому времени были хорошо изучены гормональная иферментная системы человеческого организма, поняты процессы взаимодействия этихсистем между собой и их влияние на организм в целом. Расшифровка молекулярной ипространственной структуры всех гормонов и ферментов человека позволиланаладить их массовое производство в достаточном количестве. Средства целевойдоставки лекарственных препаратов с успехом применялись для адресной доставкинеобходимых гормонов или ферментов, непосредственно к нуждающемуся органу илиткани.

На практике восстановление функций желез внутреннейсекреции осуществлялась следующим образом. Имплантированные в организм больногосенсоры слежения осуществляли оперативный контроль над концентрацией гормонов включевых местах организма человека и передавали текущую информацию вмедицинский компьютер. При нарушении гормонального баланса в организмечеловека, компьютер в режиме реального времени выдавал текущие рекомендации подоставке к тем либо иным участкам организма гормональных препаратов. Постоянныймедицинский контроль над уровнем и балансом гормонов в организме человека делалчудеса, гормональная система пожилых людей постоянно корректировалась иподдерживалась на уровне, соответствующем юношескому и молодому возрастам.Такое воздействие на организм человека могло осуществляться на протяжениидлительного периода без какого-либо ущерба для его здоровья. Положительнымдополнительным эффектом являлось восстановление функционирования железвнутренней секреции, после получения ими серии корректирующих воздействий.Здесь играли свою роль тонкие механизмы автоматической регуляции, выработанныечеловеческим организмом в процессе эволюции.

В медицине активизировалась работа по разработкетехнологий улучшения, восстановления и оптимизации функций всех органов итканей стареющего человека. Универсальным подходом являлась имплантация вчеловеческий организм сенсоров слежения, круглосуточно связанных с медицинскимкомпьютером, которые контролировали те, либо иные параметры внутренней средычеловека. Медицинский компьютер выдавал рекомендации больному либо командынепосредственно исполнительным механизмам для приведения параметров организма внорму путем введения необходимых препаратов. Как правило, в организме человекасоздавались многочисленные депо – места складирования и хранения (а в некоторыхслучаях и производства) гормонов, белков, ферментов, необходимых химическихсоединений и лекарственных препаратов. Это были как имплантированныеискусственные устройства, так и ткани человеческого организма, выполняющиефункции длительного хранения своего содержимого.

Комплексное применение разработанных технологий резкоснижало для больного возможность летального исхода, связанного с отказоморганов и желез внутренней секреции, нарушением обмена веществ, типичных причингибели стареющего организма. Имплантация в организм больного систем слежения,контроля и некоторых исполнительных механизмов на практике носила крайне щадящийхарактер. Использование методов микрохирургии и последних достижений в областинанотехнологий позволяли осуществлять оперативное вмешательство без заметногодискомфорта для больного. Человек после имплантации не чувствовал присутствияинородных предметов в своем организме, как из-за малости их размеров, так и попричине биологической инертности применяемых материалов.

Еще одной точкой приложения усилий научных коллективовстали работы по улучшению иммунной системы человека. К этому времени были полностьюизучены и поняты механизмы функционирования иммунной системы человека, взаимноевлияние иммунных органов друг на друга, а также их воздействие на другие органыи ткани в процессе выработки иммунного ответа. Кроме этого были изучены ипоняты молекулярные механизмы воздействия биологически активных веществ наиммунную систему в целом. Все это позволило начать практическое улучшениеиммунной системы человека путем применения биологически активных препаратов сучетом особенностей организма. Для этих целей ученые разработали исинтезировали ряд универсальных биологически активных препаратов, а такжемножество препаратов индивидуального действия, направленных на активизацию иукрепление иммунной системы человека. Индивидуальный подход способствовалподдержанию иммунной системы человека в течение длительного времени намаксимальном, определенном природой уровне, без вредных для организмапоследствий, таких как истощение либо переутомление.

Развитие компьютерных технологий и совершенствованиепрограммного обеспечения не обошли стороной иммунологию. Накопленнаяинформация, характеризующая молекулярную структуру наиболее известных и опасныхантигенов, постоянно обрабатывалась с помощью специализированных программ, чтов конечном итоге позволило сделать обобщающие выводы и заключения, имеющиесерьезное значение для здоровья человека. Была доказана возможность созданияискусственных белков, которые одновременно несли бы на себе поверхностныепризнаки десятков опасных антигенов, но были бы лишены их болезнетворной силы.Такие синтетические соединения были похожи на опасные природные антигены своимимембранными специфическими белками. Для иммунной системы человеческогоорганизма они представлялись типичными чужеродными белками (антигенами), навнедрение которых требовалось сформировать иммунный ответ, независимо отстепени их опасности и болезнетворности. Подобные искусственные белки являлисьуниверсальными прививками. После такой прививки организм человека вырабатывалстойкий иммунитет ко многим болезнетворным микробам и вирусам, имеющим в своемсоставе белки и белковые фрагменты, аналогичные имеющимся в универсальнойбелковой прививке. Применение универсальных прививок позволило на порядоксократить заболеваемость бактериальными и вирусными инфекциями. Также значительноуменьшилось число отравлений пищевыми и промышленными токсинами.

Параллельно были разработаны активные синтетическиесорбенты нового поколения, которые успешно выполняли некоторые функции иммуннойсистемы человека. Активные синтетические сорбенты избирательно связывали привведении в кровеносную систему человека чужеродные химические соединения,попавшие из окружающей среды в организм человека. Кроме этого они такжеобезвреживали и связывали продукты метаболизма человеческого организма, впервую очередь токсины, свободные радикалы, некоторые другие нежелательныехимические соединения.

Уверенное продвижение вперед естественных наук,главными из которых являлись генетика и медицина, привели к увеличению среднейпродолжительности жизни в развитых странах на двадцать лет. На общемсреднестатистическом фоне выделялись индивидуальные впечатляющие случаипродления срока насыщенной, активной жизни. Существующее состояние науки итехники позволяло для состоятельных людей уверенно прогнозировать срок ихактивной жизни в пределах ста лет. Конечно же, при условии реализации всегокомплекса медицинских мероприятий, направленных на омоложение и оздоровлениестареющего организма. Учитывая темпы прогресса в ключевых для человеканаправлениях генетики и медицины, можно было предположить увеличениепродолжительности активной жизни всех жителей планеты, а не только небольшогоколичества богатых людей, уже в ближайшем будущем. Выражаясь простыми словами,все люди, родившиеся в шестом десятилетии двадцатого века и позже, имели шансына долголетие и активную здоровую жизнь. Насколько реальным было эти шансыиспользовать каждому, зависело от воли человека, его значимости в обществе,финансового состояния и многого другого.

Планомерное изучение генома человека продолжалось вовсех странах мира. Этот процесс перешел в организованную, упорядоченную стадию.Не было более революционных прорывов на этом направлении, просто сотни тысяч имиллионы ученых скрупулезно, шаг за шагом складывали все новые кусочкигенетической мозаики, за которыми реально просматривалась стройная картинафункционирования человеческого генома. В прошлом осталась эйфория первыхуспехов и открытий, теперь исследовательский процесс шел безостановочно в тишилабораторий и институтов, ежечасно отображая новые достижения и наработки путемсовершенствования компьютерных моделей клеток, органов, целостных организмов,пополняя, таким образом, общедоступные базы данных. Геном человека являлсядостоянием всего человечества, и давно уже информация об устройстве имеханизмах его функционирования стала открытой и общедоступной для ученых илюбителей всего мира, за небольшим исключением по причине безопасности.Экспериментальной информации было накоплено и систематизировано чрезвычайномного.

Анализ накопленной информации позволил полностьюпонять механизмы формообразования человеческого организма, реализуемые черезпоследовательную активизацию так называемых «архитектурных генов». Сталипонятными процессы роста и развития человеческого организма от момента первогоделения оплодотворенной яйцеклетки до стадии половой зрелости, включаямеханизмы пространственной организации клеток, тканей, органов, механизмыдифференциации клеток, а также механизмы последовательного включения тех либоиных генов и групп генов. Были составлены полные маршрутные карты общего вида«ген – белок – признак», которые содержали информацию разной степени сложностио подчиненности и взаимоотношениях генов, белков и признаков между собой.

Близилась к завершению гигантская работа посоставлению полного списка маршрутных карт типа «ген – белок – биохимическаяреакция». Итогом этой работы виделось создание единой карты всех метаболическихреакций человеческого организма. Последовательности «белок – биохимическаяреакция» после расшифровки состыковывались между собой, выстраивались в длинныеветвящиеся цепи. При этом наглядно отображались механизмы сложных процессов ифункций, присущие живым клеткам и тканям человека. Такие сложные цепи,переплетаясь между собой, отображали в табличном либо виртуальном трехмерном видепока еще не полную единую карту всех метаболических реакций человеческогоорганизма.

Единая карта метаболических реакций с каждым днемстановилась все более полной, точной и всеобъемлющей. К концу десятилетия в нейнашли свое отображение около двухсот пятидесяти тысяч биохимических реакций,присущих человеческому организму, как на протяжении всего срока существования,так и в определенные периоды его развития. В этом всеобъемлющем научномисследовании нашлось место и для полумиллиона различных видов белков,вырабатываемых в организме человека, чьи функции и устройство были определены кэтому времени. Изучение сотен тысяч белков, которые остались поканеисследованными, успешно продолжалось учеными многих странах мира в рамкахпрограммы «Белок человека». Трудности при изучении белков, связанные с их малымколичеством, кратковременностью существования внутри клетки, необходимостьюизучать поведение белковых молекул непосредственно в живой клетке, а такженеоднозначным взаимодействием с другими веществами, успешно преодолевались. Шагза шагом ученые раскрывали тайны строения белковых молекул, нюансы их поведенияв биохимических реакциях.

Систематизация полученных наукой знаний позволилаприступить к созданию компьютерной модели метаболизма человеческого организма,отображающей полный перечень свойственных человеческому организмужизнеобеспечивающих реакций. Несмотря на недостаток знаний о строении ифункциях полумиллиона различных белков человеческого организма было вполнереально и весьма заманчиво изложить их функции и строение в приближенном виде,чтобы получить готовый инструмент для дальнейших исследований. Однако ученыепошли по пути создания компьютерной модели, построенной исключительно надостоверных, проверенных и подтвержденных фактах. Подобные факты формировалифундамент, на котором строились, проверялись и оттачивались новые теории игипотезы, а также уточнялись ранее полученные знания и представления.

Создаваемая компьютерная модель метаболизмачеловеческого организма стала наиболее полной и ежеминутно обновляемой базойданных, которая в режиме реального времени пополнялась информацией, полученнойв ходе реализации программ «Белок человека» и «Геном человека». Данная модель,хотя и не была достаточно полной, поскольку не учитывала все присущие человеческомуорганизму белки и биохимические реакции, все же давала достаточно подробноепредставление о тонкостях основных метаболических процессов в клетках, тканях иорганах человека. Важной особенностью компьютерной модели стала ее способностьпредставить метаболические процессы в человеческом организме и строениебелковых молекул в виде объемного виртуального изображения. Если выражатьсяпросто, многое в строении и функционировании человеческого организма было ужеизучено и понято. Информация о функциях и структуре неизученных белков, опредназначении неисследованных метаболических реакций, имела для ученыхвторостепенное значение, поскольку затрагивала процессы, признаки и реакции, неугрожающие человеческому организму гибелью. Существующие белые пятна, конечноже, требовали самого тщательного изучения, но даже при отсутствии этих знанийуже сегодня можно было успешно использовать возможности компьютерной моделиметаболизма человеческого организма для продвижения вперед в медицине,фармацевтике, геронтологии и других науках.

Для координации усилий мировой научной общественностипо совершенствованию и пополнению базовой компьютерной модели был создан натерритории объединенной Европы научный центр, в котором трудились сотниспециалистов различного профиля из многих стран. К сожалению, созданнаякомпьютерная модель не могла пока работать в интерактивном режиме, чтозатрудняло работу ученых по доводке гипотез и предположений в режиме реальноговремени. Ввод новых знаний в базу данных осуществлялся как автоматически всоответствии с алгоритмами программного обеспечения, так и непосредственноспециалистами в случаях, не предусмотренных компьютерными программами. Всеновые знания подвергались тщательному анализу на предмет состыковки с ужеимеющимися данными. Процесс анализа новых данных осуществлялся специальнойрабочей группой, состоявшей из представителей разных наук. Эта группа такжепроизводила необходимые корректировки компьютерной модели при поступлении новыхданных, с периодичностью один раз в неделю, и чаще, в случае какого-либосерьезного прорыва на одном из научных участков.

Все научные учреждения мира имели равные права напользование базовой компьютерной моделью метаболизма человеческого организмадля решения собственных задач. Сверхмощные компьютеры и высокоскоростныеинформационные магистрали позволяли делать это быстро и из любой части мира.Специальная служба безопасности осуществляла контроль над чистотойэкспериментов при использовании базовой компьютерной модели. Любые попыткиразрабатывать на ней генетическое, цитологическое, биохимическое оружиепресекались на корню, как службой безопасности, так и встроенными охраннымипрограммами.

К концу десятилетия закончилась кропотливая работа посопоставлению человеческих генов и групп генов кодируемым ими признакам, белками биохимическим реакциям. За время исследований при расшифровке и сопоставлениигенов и кодируемых ими признаков, белков и биохимических реакций былиспользован обширный материал, насчитывающий более пятидесяти тысячиндивидуальных геномов. Генетический материал для исследований подбирался покритериям максимальной несхожести геномов между собой, поэтомуисследовательские работы закончились получением достоверных результатов. Приотборе геномов, которые должны были достоверно представлять весь генофондчеловечества, учитывались генеалогические нюансы, место проживания,профессиональная деятельность, расовая принадлежность, возраст людей,предоставивших наследственный материал. Результаты компьютерного анализанаследственной информации позволили выделить группу генов, ответственных занаиболее удачные проявления признаков человеческого организма, которые легли воснову компьютерной модели эталонного генома человека. Эта модель вобрала всебя все «лучшие» гены, найденные за годы исследований индивидуальных геномов иимела огромное значение для будущего всего человечества. Например, ребенок,появившийся на свет с таким эталонным геномом, от рождения будет иметьпреимущества перед другими детьми, никогда не будет болеть, и будет иметьрезервы «мощности» всех систем организма, в несколько раз большие, чемсреднестатистический человек. Реальное рождение человека, имеющего эталонныйнабор генов, явилось бы важным шагом на пути эволюции человека, новым этапом вразвитии человечества, определенным не самой Природой, но подготовленным мощьючеловеческого разума.

Однако теоретическая возможность создания в недалекомбудущем совершенного человека (на базе эталонного генома) особенно никого вмире не взволновала и не воодушевила. Данная тема была интересна и актуальнасегодня. Завтрашний день многие преимущества совершенного, эталонного человекаделал несущественными. При всех своих замечательных физических иморфологических признаках человек с эталонным набором генов не являлсяфактором, кардинально влияющим на эволюцию человеческого общества.Запрограммированный генетически срок человеческой жизни в 110-120 лет, могстать реальностью уже сегодня, и достичь этого можно было относительнонесложными медицинскими средствами и технологиями. Перспектива для своих детейиметь здоровые органы в пожилом возрасте не волновала всерьез сегодняшнихродителей, которые жили в мире, где замена изношенных органов и тканей былаповседневной реальностью. Понимание механизмов реализации генетическихпрограмм, которое навсегда убрало завесу тайны над волшебством преобразованиядвух слившихся воедино клеток в мыслящего индивидуума, сделало современногочеловека более уверенным в собственных силах.

Потенциал лучших наработок эволюции, реализуемый вгеноме совершенного человека, хотя и был значительным, все же имел свой предел,не слишком превосходящий предел возможностей среднестатистического человека.Многие ученые, философы и просто мыслящие люди, считали, что использование вблизком будущем естественных эталонных генов для выращивания нового поколениянеоправданно, что задачи, которые ставит перед собой и решает цивилизация,должны быть масштабнее и сложнее. Не увеличение продолжительности жизни до120-150 лет, а увеличение срока активного долголетия до 500-1000 лет, такая задачадолжна решаться уже сегодня. Не повышение резервов организма и ресурсов органовна тридцать- пятьдесят процентов, а создание новых органов и систем,обеспечивающих жизнедеятельность в широком диапазоне условий окружающей среды.Не повышение коэффициента полезного действия пищеварительной системы припереработке пищи, а использование других видов энергии, помимо энергиихимических связей.

Одним словом, речь шла об улучшении человека, как видане путем постепенных эволюционных преобразований, а путем активногоиспользования знаний и передовых технологий. Сама возможность подобноговарианта развития событий нашла во всем мире, как сторонников, так ипротивников. Дискуссии на эту тему стали неотъемлемым атрибутом общественных инаучных форумов, а также предметом длительных обсуждений в политических игосударственных институтах. Мировые религиозные организации такжеприсоединились к дискуссиям о путях эволюции человека, и мнения их по этомуповоду также разделились.

На фоне происходящих в мире дискуссий появлениекомпьютерной модели эталонного генома человека не произвело заметного ажиотажа.Новая модель заняла подобающее ей место как составная часть базовойкомпьютерной модели метаболизма человеческого организма, наиболее полной иобширной из существующих моделей. Надлежащее место в базовой модели такжезаняли другие существующие компьютерные модели специализированных клетокчеловека, некоторых клеток животных, а также компьютерные модели функциональныхтканей, органов, систем и подсистем человека.

К этому времени весь мир перешел на единые стандартыпрограммного обеспечения для компьютерного моделирования. Это позволило безпроблем состыковывать воедино разрозненные модели различной степенидетализации, разрабатываемые в различных странах и ориентированные наиспользование специалистами различных направлений. Семейство компьютерныхмоделей животных и растительных клеток было представлено несколькими достаточнополными моделями, разработанными учеными США, Японии, Европы, Китая и России.

Наиболее полной и завершенной являлась разработанная вСША компьютерная модель нервной клетки мозга человека. Уровень детализациикомпонентов и структурных составляющих нервной клетки в данной компьютерноймодели был чрезвычайно высок. Все клеточные структуры и процессы в этой моделибыли разработаны с детализацией на уровне молекул, а наиболее ответственные иважные из них на уровне отдельных атомов. Высокий уровень изученностикомпонентов нервной клетки и хорошая детализация позволили реализовать вкомпьютерной модели опции интерактивности и автоматической настройки. Послевоздействия на модель возмущающего фактора, которым мог быть ввод новых данныхлибо проверка теоретических представлений, она переходила в новое, адекватноевмешательству, состояние. Например, после введения в компьютерную модельнервной клетки мозга человека виртуального химического соединения, можно быловизуально получить ответ на вопрос: «Является ли данное химическое соединениенейтральным, улучшает или ухудшает процессы, происходящие во время передачи сигналамежду нейронами?».

После ввода информации суперкомпьютер начинал расчетвариантов взаимодействия виртуального химического соединения со всемиспособными к реакции химическими соединениями, принимающими участие вмоделируемом процессе. При этом взаимодействие молекул и атомов химическихсоединений рассматривалось как взаимодействие поверхностей потенциальнойэнергии. Образующаяся при взаимодействии двух поверхностей потенциальнойэнергии новая интегральная поверхность задавала структуру всех возможныххимических соединений, чье строение вписывалось в такую поверхность.Невозможность получения интегральной поверхности потенциальной энергииуказывала на невозможность осуществления химической реакции между даннымихимическими соединениями. После определения потенциально возможных продуктовхимических реакций, тут же автоматически отображаемых в виде распределенных впространстве структур, которые могли образоваться при взаимодействииисследуемого химического соединения со всеми способными к реакции клеточнымикомпонентами, процедура поиска ответа продолжалась. Такой перечень возможныхпродуктов химических реакций принято было называть перечнем первого рода.

Вновь образованные химические соединения такжепроверялись на предмет химического взаимодействия со всеми, имеющимися воперативном пространстве химическими соединениями и способными к реакцииклеточными компонентами и между собой. Итогом второго этапа компьютерногоанализа являлся новый перечень потенциально возможных химических соединений, тоесть перечень второго рода. В дальнейшем, в зависимости от принятой глубиныисследования поставленной задачи, для нахождения ответа необходимой степениточности могли проводиться дополнительные этапы анализа.

Все случаи получения новых интегральных поверхностей потенциальнойэнергии (продукты химического реагирования исследуемых соединений) изучались напредмет их дальнейшего участия во всей цепочке метаболических реакциймоделируемого процесса. В нашем примере ответом на поставленный вопрос являлосьвиртуальное изображение возможных реакций активных химических соединений имембранных белков, контролирующих возбудимость нервной клетки и обеспечивающихгенерацию и передачу нервных импульсов между нейронами. Анализируяпоследовательность таких изображений, легко сделать выводы о характере влиянияисследуемого химического соединения на процессы, происходящие в момент передачисигналов между нейронами.

Основанный на квантовой теории способ моделированияхимических реакций, при котором анализу подвергались взаимоотношения междуядрами и электронами, являлся самым точным из используемых способовмоделирования. Однако данный способ требовал использования компьютеров огромноймощности и применялся в особо ответственных случаях. Для этих целей, какправило, задействовались компьютерные ресурсы суммарной мощностью не менеедесяти миллионов Терафлоп. При всей своей сложности задачи моделированиявзаимодействия двух и более сложных химических соединений успешно решались напрактике. В этом была заслуга не только разработчиков и производителейсуперкомпьютеров. Количество операций в секунду, которое требовалось длярасчета взаимодействия двух относительно простых белковых молекул, былоастрономическим и не могло быть достигнуто в ближайшем будущем экстенсивнымпутем наращивания мощности суперкомпьютеров.

Основная заслуга в повышении эффективностисуперкомпьютеров при решении задач повышенной сложности принадлежаларазработчикам программного обеспечения. Именно совершенное программноеобеспечение отсекало те сотни и тысячи миллиардов тупиковых вариантов ибесполезных операций, которые только занимали машинное время, и позволялоотделять в режиме реального времени зерна от плевел. При этом в технологияхкомпьютерного моделирования огромную роль играл опыт разработки прежних компьютерныхмоделей. Ничто существенное в мире программирования не пропадало бесследно, аслужило дальнейшему прогрессу науки. К тому же при компьютерном моделированиивзаимодействия разных химических соединений число комбинаций реагирующихвеществ, было хотя и очень велико, но все же конечно. Количество потенциальнополезных вариантов составляло весьма малую часть от всех теоретическивозможных. При этом особое значение имело создание базы данных, содержащейинформацию о свойствах важнейших для человечества химических и биохимическихсоединений, отображенных в универсальном виде, подходящем для использования втехнологиях компьютерного моделирования. На практике это означало, что плановыйперевод свойств химических соединений в электронную форму, который значительноускорит и облегчит процессы разнообразного компьютерного моделирования,становился одной из главных точек приложения усилий ученых различныхспециальностей.

Сотни научных учреждений химического и физическогопрофиля во всем мире начали планово заниматься расчетом поверхностейпотенциальной энергии химических и биохимических соединений, а такжевзаимодействием уже рассчитанных поверхностей потенциальной энергии междусобой. Шаг за шагом древние науки химия и биология совместно с новейшей наукойгенетикой все больше свои натурные исследования и эксперименты смещали вобласть компьютерного моделирования и конструирования. Ожидалось, что именноуниверсальные методы компьютерного моделирования свойств и строения вещества вближайшем будущем объединят в единую интегральную науку сегодняшние химию,генетику и биологию.

К средине третьего десятилетия впечатляющего уровняразвития достигла генная инженерия, особенно в области конструирования новыхгенов, не существующих в земной биосфере. В своей работе генные инженерыруководствовались традиционным подходом использования генов и целостныхгенетических структур растительных и животных организмов для генетическоймодификации другого организма. Если объяснить эти технологии максимальноупрощенно, можно было сказать, что человек пытался перетасовывать гены, взятыеиз генофонда земной биосферы по-своему, для получения желаемого результата. Напрактике этот процесс не происходил случайным образом, наоборот оносуществлялся под строжайшим контролем, с существенными ограничениями,налагаемыми на цели и способы исполнения. Отрасли промышленности, основанные надостижениях генной инженерии, уверенно занимали четвертое месте в мире пообъему производимых товаров. Их опережали только энергетика, добывающаяпромышленность и производство компьютеров и программного обеспечения.

За неполных пятьдесят лет, прошедших с моментастановления генной инженерии как прикладной науки, ее результаты значительноповлияли на развитие сельского хозяйства, медицины, химической промышленности,энергетики, экологии и другие области человеческой деятельности. Например,оптимизированные сельскохозяйственные растения, которые в последние годыполучили распространение во всем мире, имели урожайность в среднем в три разавыше самых лучших традиционных сортов. Такие растения обладали наследуемымиустойчивыми признаками и не подвергались самопроизвольным мутациям. По сути, напрактике были реализованы преимущества эталонных растительных организмов,важнейших для человека видов. Дальнейшее улучшение полезных признаков уэталонных растений также осуществлялось методами генной инженерии, путемвнедрения в эталонный наследственный материал генов, взятых от других растений.Подобные улучшенные сорта, сохранив высокую урожайность, приобретали новыеполезные качества. Самыми существенными из них являлись устойчивость к засухе изаморозкам, способность самостоятельно бороться с различными вредителями, малаяпотребность в минеральных удобрениях, возможность выращивания на одном растениинескольких полезных продуктов, неприхотливость к выполнению правилагрокультуры, быстрый распад растительных тканей после сбора урожая.

Столь существенные достижения привели краспространению по всей планете высокоурожайных и устойчивых сортов полезныхрастений, что в принципе ликвидировало угрозу голода для населенияразвивающихся стран. Негативным следствием этого процесса стало то, что безработы и доходов осталось множество фермеров в таких странах как США, Канада истраны объединенной Европы. С прогрессом бесполезно бороться, его невозможноостановить, поэтому многочисленные попытки возмущенных фермеров ограничитьраспространение новых сортов смогли лишь ненадолго отодвинуть процессбанкротства фермерских хозяйств во всех странах мира.

Достижения генной инженерии в животноводстве быливпечатляющими, хотя и не столь революционными, как в случае ссельскохозяйственными растениями. Далеко не для всех видов полезных животныхбыл к этому времени определен эталонный геном. Улучшение многих видовсельскохозяйственных животных осуществлялось путем внедрения в ихнаследственный материал хорошо изученных генов других организмов, с последующимнаследованием полезных признаков. Большое количество ошибок и неудачных опытовсущественно сдерживали быстрое продвижение в этом направлении. Общественноемнение, настороженно наблюдая за трансгенными операциями на животных, с ужасомпредставляло применение подобных технологий для создания мутантов-людей, такчто ученые, работающие в данном направлении, отнюдь не продвигались на зеленыйсвет. Однако же, даже осторожные эксперименты, учитывающие возможноеобщественное недовольство, привели к появлению улучшенных видовсельскохозяйственных животных, с показателями в два раза лучшими, чем утрадиционных видов животных в начале века. Такие улучшенные животные нуждалисьв меньшем количестве пищи, значительно реже болели, давали высокие привесы,приросты и надои, быстрее росли. К тому же они были похожими на тех домашнихживотных, которых мы и наши предки видели последние несколько тысяч лет. Этотфактор являлся очень важным и благоприятным для дальнейшего применения геннойинженерии в животноводстве, поскольку появление животных непривычного внешнеговида привело бы к возмущениям общественного мнения.

Достижения генной инженерии в совокупности стехнологиями компьютерного конструирования веществ с заданными свойствамисовершили переворот в фармацевтике. За прошедшие годы нового века мироваялекарственная база претерпела фундаментальные изменения. Около девяностапроцентов применявшихся в начале века лекарственных препаратов были замененыболее эффективными, более естественными для человеческого организмалекарствами, не имеющими побочных эффектов. Большая часть этих новыхлекарственных препаратов синтезировалась не прежними методами в лабораторных ипромышленных реакторах, а в живых биологических реакторах. В качестве такихбиологических реакторов для производства медицинских препаратов, особеннобелков, гормонов, ферментов и многих других веществ, использовались трансгенныеживотные и растения. Необходимые для людей лекарственные препараты являлисьтеперь продуктами жизнедеятельности трансгенных животных и растений, либопродуктами дальнейшей переработки сырья, получаемого из них. Не остались встороне и традиционно используемые в фармацевтике микроорганизмы. Сотни видовтрансгенных микроорганизмов, дрожжей, грибов трудились на благо человека вфармацевтических и производящих продукты питания компаниях. Во многих случаяхконкретный штамм микроорганизмов в процессе жизнедеятельности продуцировалготовые лекарственные препараты, которые после доочистки и стерилизации можнобыло использовать непосредственно для лечения и профилактики болезней.

Количество видов трансгенных млекопитающих,задействованных в производстве фармацевтического сырья и препаратов, быловелико. С их помощью производилась значительная часть современных лекарственныхпрепаратов. Однако биологический синтез многих лекарственных препаратов не могбыть осуществлен в биологических реакторах, в качестве которых выступалитрансгенные млекопитающие. Необходимые для медицины и фармацевтикибиологические яды и токсины приходилось получать, используя в качествебиологических реакторов экзотические виды змей, рыб, моллюсков и других видовживотных. Достойное место в ряду продуцентов лекарственных препаратов занялитакже улучшенные виды насекомых.

Что касается химической промышленности, то запоследние годы было разработано около десятка эффективных технологий полученияхимических продуктов на основе низкоэнергетических биокаталитических реакций.Новые технологии работали в условиях реальных земных температур и давлений сминимальным расходованием энергоресурсов. Достижением генной инженерии являлосьто, что биологические катализаторы, применяемые в этих технологиях,вырабатывались трансгенными микроорганизмами, дрожжами, грибами, морскимиорганизмами в промышленных количествах. Новые технологии способствовалидроблению огромных, угнетающих природу химических предприятий, на небольшие,дружественные окружающей среде производства, использующие биологические катализаторы.

На энергетику со стороны генетики также было оказаносущественное влияние. Созданные методами генной инженерии микроорганизмы,способные осуществлять биокаталитическое разложение воды позволили начатьпроизводство молекулярного водорода для потребностей промышленности и быта.Водородная энергетика, вооруженная экологически чистым способом добычиосновного сырья, уверенно начала теснить традиционную энергетику, основанную насжигании природных невозобновляемых ресурсов. Еще одним фактором влияния на энергетикустало использование искусственных микроорганизмов для разработки обедненных итруднодоступных месторождений нефти, угля и сланцев, путем биологическогоизвлечения из них горючих газов.

В вопросах экологии и защиты окружающей средыдостижения генной инженерии также привели к значительному прогрессу. Еслиговорить обобщенно, то любое использование наработок этой прикладной наукисопровождалось снижением экологической нагрузки на планету. В основномблагодаря массовому применению биотехнологий в химической и фармацевтическойотраслях промышленности, впервые за последние два века показатели давленияцивилизации на окружающую среду стабилизировались, а по некоторым позициямснизились, несмотря на увеличение населения планеты и увеличение потребностей человечества.Иными словами, наметилась стойкая тенденция излечения планеты Земля отхронического заболевания, носящего название экологическое загрязнение.

Биотехнологии, уверенно взяв старт, начали исполнятьсвое основное предназначение по переводу обслуживающих цивилизацию производстви технологий на безотходную основу. Идеальным конечным результатом этогопроцесса в близком будущем виделась замена всех существующих технологий набиологические технологии. Конечно, возможность полного перевода на биотехнологиивсего мирового хозяйства казалась нереальной, однако практика их применениячасто опережала самые смелые фантазии. Такие отрасли промышленности, какметаллургия черных и цветных металлов, производство строительных материалов,добыча полезных ископаемых, традиционная энергетика, производство станков иоборудования, на первый взгляд имели весьма отдаленное отношение кбиотехнологиям. Но при более пристальном рассмотрении становилось ясным, чтодобыча полезных ископаемых, извлечение чистых металлов ни что иное, кактипичная функция трансгенных микроорганизмов, уже практически реализуемая внекоторых процессах извлечения полезных ископаемых. Производство экологическичистых строительных материалов может осуществляться, как микроорганизмами, таки искусственными организмами более высокой степени организации. Что касаетсяперспектив применения биотехнологий в энергетике, то к этому времени уже былиполучены обнадеживающие результаты исследований, направленных на созданиемодифицированных трансгенных микроорганизмов и генерирующих биологическихтканей, использующих энергию фотосинтеза, хемосинтеза и тепла окружающей средыдля непосредственного производства биологического электричества.

Потребность в станках и оборудовании во многихотраслях промышленности при широком внедрении биотехнологий будет уменьшаться,либо вообще отпадет, как это произошло в фармацевтике при переходе отпромышленных методов синтеза лекарственных препаратов к синтезу в биологическихреакторах, или живых организмах.

Конечно, построить гиперзвуковой летательный аппаратна основе одних биотехнологий вряд ли получиться. Но вот получить необходимыедля этого конструкционные материалы вполне возможно. Технологии получениясверхчистых металлов, равно как и технологии направленной кристаллизации вмногокомпонентных расплавах и растворах, вполне могут быть замененыселективными биотехнологиями извлечения сверхчистых металлов из природных иискусственных сред и биокаталитическими технологиями создания материалов сзаданными свойствами. Однако природа не терпит односторонних подходов, и всвоем творчестве использует самые разнообразные методы и способы воздействия наматерию, и это правило взял на вооружение человек.

Если взглянуть на первооснову, благодаря которой сталовозможным широчайшее применение биотехнологий, то такой первоосновой являлисьуникальные и разнообразные свойства белковых молекул, астрономическое число ихвозможных структурных форм. Главным достоинством белковых молекул является то,что с их помощью можно контролировать и управлять ходом едва ли не всехвозможных химических реакций. При этом в среде характеризуемой стабильнымипараметрами температуры, давления, и концентраций могут одновременноосуществляться различные химические реакции с участием белковых молекул. Прямымдоказательством значимости белковых молекул является факт существованиябелковой жизни на нашей планете. Форма существования белковых тел, базирующаясяна фундаменте из двадцати аминокислот, представляет собой совокупностьустойчивых логических связей, реализованных в виде повторяющихся биохимическихреакций с участием белковых молекул. Всего двадцать различных аминокислот имиллионы различных белковых молекул, каждая из которых уникальна по своемустроению и функциям.

Природа использовала для создания жизни на Земле всегодвадцать аминокислот, не задействовав при этом несколько сотен другихсуществующих аминокислот. Этого оказалось вполне достаточно для сотворениявсего окружающего нас разнообразия белковой жизни. Можно представить себемасштабы и возможности творчества, открывающиеся перед учеными в случаеиспользования других аминокислот для конструирования и создания новыхорганизмов. Даже не стоит упоминать о тысячах других классов химическихсоединений, многие из которых представлены тысячами различных молекул, и набазе которых вполне могут быть построены специализированные химическиесоединения, способные объединяться в самовоспроизводящиеся системы.

Именно вера в неограниченные возможности белковыхмолекул, овладевшая умами ученых и философов, привела к возникновениюочередного бума в изучении генов и белков биосферы нашей планеты. Не последнееместо в этом процессе занимали финансисты и промышленники. И те, и другие, однив ожидании прибылей от вложения капитала, другие в ожидании революционных,прорывных технологий, инвестировали огромные суммы в исследования, связанные споиском и конструированием функциональных белков. В рамках этого процессапроисходило массовое изучение генетических текстов экзотических и редкихживотных и растений, а также палеоорганизмов, с целью последующегосравнительного анализа и нахождения перспективных различий для практическогоприменения.

В свою очередь биологи и биохимики обратилипристальное внимание на механизмы функционирования нестандартных, уникальных ивыдающихся биологических объектов в биосфере Земли. Особенный интереспредставляли метаболические процессы, свойственные живым организмам,существующим в экстремальных условиях. Жизнедеятельность таких организмовосуществлялась в условиях повышенного давления окружающей среды, высокогоуровня радиоактивного излучения, при высоких концентрациях тяжелых металлов ивысоких температурах. В борьбе за расширение своего ареала обитания, многиевиды организмов в процессе эволюции заняли такие ниши, которые согласно нашимпредставлениям о возможностях белковой жизни должны быть необитаемыми.Например, существование белковых организмов при температуре около трехсотградусов по Цельсию и давлении более трехсот атмосфер, в среде, насыщеннойводными растворами химически агрессивных и ядовитых соединений, вблизивулканических разломов на дне океана являлось ярким примером неограниченныхвозможностей белковых организмов.

Отдельным направлением биологических исследованийстали поиски оригинального генетического материала и специфических биохимическихреакций. Самые интересные и перспективные находки совершались при изучениипредставителей экстремальных сред обитания, экзотических и реликтовыхорганизмов. Они несли в своем наследственном материале память о механизмахфункционирования в сложных неблагоприятных условиях древней Земли. Повышенныйинтерес ученые стали проявлять и по отношению к древнему человеку. Несмотря насерьезный уровень исследований генома человека, явно недостаточное вниманиебыло уделено изучению эволюционных предков человека, людей с яркими аномалиями,представителей исчезающих народностей и племен, что являлось упущением итребовало немедленного исправления. Вновь проводимые исследования, касающиесяранее неизученного наследственного материала, пополняли базу данных, используемуюв технологиях генной инженерии и при разработке биотехнологий.

Исследование генома человека изначальнорегламентировалось строгими нормами международного права, полученные результатыявлялись достоянием всего человечества, и были доступны для ознакомленияучеными разных стран. А вот результаты научных исследований генетического ицитологического материала животных и растительных организмов, как правило,являлись собственностью учреждений, организаций и частных исследователей.Диспуты и обсуждения на тему, являются ли такие знания достоянием всегомирового сообщества или собственностью научных организаций и частных лиц,велись уже давно, но без особого результата. Развитые государства, в которых восновном реализовывались программы научных исследований, не были заинтересованыв потере контроля над перспективными разработками, который был напрямую связанс контролем над гражданами и юридическими лицами своей страны, занимающимисянаучными исследованиями. Подобный контроль прямой или опосредованный всегдасуществовал. Для государства предпочтительным являлось монопольное владениевысокими технологиями. Что касается частных исследовательских организаций иисследователей, то их позиция была еще откровеннее и жестче, посколькузатрагивала такие категории как личное благосостояние, интеллектуальное право,право на самореализацию, коммерческий риск и прочее. Поэтому многочисленныепопытки многих стран и организаций, направленные на подписание соглашения одобровольной передаче исследовательской информации в общедоступную базу данных,постоянно проваливались.

Качественный прорыв в знаниях и технологиях,произошедший в последние тридцать лет, позволил приступить к решению тех задач,которые еще вчера казались делом далекого будущего. Наиболее важной для человечестваявлялась задача улучшения человеческого организма. Все традиционные действиямедицинского характера, которые осуществлялись в отношении человеческогоорганизма ранее, были основаны на принципах помощи и ремонта, то есть носиливспомогательный характер, и не приводили к вечному, не ограниченному временемфункционированию организма человека. Тем более всерьез никогда нерассматривался вопрос о наследовании таких искусственных улучшений, посколькуподобный вопрос считался преждевременным и технически невыполнимым.

Теперь же вопросы улучшения систем человеческогоорганизма и оптимизации отдельных метаболических реакций стали предметомсерьезных исследований. Имеющаяся в распоряжении ученых карта метаболическихреакций человеческого организма, хотя и оставалась не полной, но включала всебя множество целостных функциональных звеньев и самодостаточных фрагментов,которые могли стать объектом теоретического, а затем и практического улучшения.Локальные задачи, которые ученые ставили перед собой, приступая к теоретическомуулучшению человеческого организма, были довольно непривычными и в чем-то дажеэкзотическими. Например, одна группа ученых проводила компьютерноемоделирование процесса желудочного пищеварения как совокупности химическихреакций, и ставила перед собой цель включить в процесс пищеваренияразработанные ими ферменты, позволяющие расщеплять на полезные компонентырастительную клетчатку. Анализ полученной информации, показал, что необходимыйген, отвечающий за синтез искусственного фермента, может быть без отрицательныхпобочных эффектов и угнетения существующих полезных функций пополнить наборгенов специализированных клеток из эпителия желудка человека. Улучшеннаяпищеварительная система человека как ожидалось, приведет к изменению структурыпитания, сместив акцент в сторону потребления растительных продуктов широкогоассортимента.

Другая группа ученых занималась улучшениемпереносящего кислород белка гемоглобина. Целью исследований являлось получениенескольких новых белков, сходных по своим функциональным возможностям с белкомгемоглобина и вписывающихся в существующую систему кровоснабжения икроветворения, которые могли бы транспортировать большее количество кислорода иимели бы функциональный оптимум в интервале температур тридцать-тридцать семьградусов по Цельсию. Подобный белок, синтезируемый в организме человека,позволил бы не только расширить диапазоны физических нагрузок, но и обеспечитьпродолжительное легочное дыхание под водой в условиях переохлаждения организма.Даже, вводимый просто в кровеносное русло в виде инъекций такой белок мог бысущественно увеличить выживаемость в аварийных ситуациях моряков, подводников,летчиков и облегчить жизнь людей со слабым сердцем, больными легкими и простотучных.

Еще более экзотичными являлись работы по созданиюбиологических сенсоров, совместимых с человеческим организмом. Как ожидалось,такие дополнительные органы чувств смогут воспринимать электромагнитные волны вшироком диапазоне, ультразвуковые и инфразвуковые акустические колебания,определять концентрации химических веществ, интенсивность радиоактивногоизлучения. Подобные биологические сенсоры уже миллионы лет использовалисьземными организмами, и сконструировать на их базе совместимые с человекомустройства (читай новые органы) было делом вполне реальным, хотя и непривычнымдля общественного мнения. Во всем мире подобными вопросами занимались тысячиисследовательских учреждений, что обещало принести в скором будущем многоинтересных открытий и разработок.

Набирал силу процесс использования микромашин имикророботов для выполнения оперативных и профилактических процедур внутричеловеческого организма. В этой области, как может быть ни в какой другой, длясоздания совершенных устройств наряду с технологиями молекулярной сборки такжешироко использовались технологии синтеза биологических соединений с заданнымисвойствами. Базовая медицинская микромашина состояла из микрочипа, имеющегоразмеры сравнимые с размерами эритроцита, электрохимического двигателя,представляющего собой блок белковых молекул, реализующих двигательную функцию игрузовой капсулы. В качестве инструмента для выполнения заданной функциииспользовались расходуемые биологически активные вещества (лекарственныепрепараты, токсины, ферменты и т.п.), содержащиеся в грузовой капсуле. В случаенеобходимости могли использоваться также агрессивные химические соединения(кислоты, щелочи). В тех случаях, когда более эффективным являлось применениефизических методов воздействия, медицинская микромашина могла нести на себемеханические микроинструменты.

Основными задачами, которые выполнялись медицинскимимикромашинами первого поколения, стали очистка кровеносных сосудов и протоковразличных желез, лечение внутренних язв и воспалений. Кроме этого быловозможным также сращение нервов и дробление камней различной дислокации. Втаких микромашинах электронный микрочип отдавал команды (двигаться,остановиться, переместиться, открыть капсулу и др.) исполнительным механизмам,после чего в дело вступали имеющийся инструментарий, который выполнял необходимоеоперативное или профилактическое воздействие на организм человека.

Расширилась сфера использования нормализующих работугенов лекарственных препаратов. Ранее такие препараты использовались дляпрофилактики и лечения наследственных заболеваний, а также для управленияпрограммами роста выращиваемых вне человеческого организма тканей и органов.Теперь же появилась возможность при помощи препаратов нормализующих работугенов воздействовать на целостные органы и ткани функционирующего человеческогоорганизма. Применение нормализующих работу генов препаратов для воздействия набольшие массивы клеток стало возможным после того, как новые средства целевойдоставки таких препаратов свели к минимуму риск нежелательных побочныхэффектов.

Стало реальностью одновременное корректирующеевоздействие на гены всех специализированных клеток, выполняющих одинаковыефункции в организме, то есть на целостные ткани и органы. Для этого внутрьчеловеческого организма при помощи средств целевой доставки вводилось большое количествонормализующих работу генов препаратов, ориентированных на выполнения однотипнойоперации сразу во всех специализированных клетках. Применение подобныхтехнологий на практике означало восстановление угнетенных функций целостныхорганов и тканей. Так первыми объектами подобного корректирующего воздействиястали клетки сердечной мышцы после инфаркта и старческих изменений, клеткипечени при незапущенных стадиях цирроза, а также клетки почечных тканей иразличных соединительных тканей. Данные технологии имели хорошие перспективыприменения, поскольку позволяли в будущем заменять естественные гены в любойклетке организма человека улучшенными искусственными, что влекло за собойизменение биохимических реакций, синтез новых эффективных белков и в конечномитоге улучшение метаболизма всего организма. Замена изношенных органов и тканейчеловека новыми, выращенными внутри человеческого организма, выращивание новых,ранее не существующих органов — все это становилось реальным и осуществимым длясовременников, многие из которых были рождены во времена, когда подобныеперспективы описывались только в фантастических романах.

К вопросам улучшения работы человеческого организма наклеточном уровне наука подошла и с другой стороны. В процессежизнедеятельности, по прошествию определенных сроков, во всех клетках организмапомимо поломок и сбоев генетических механизмов, и во многом как следствие этихпроцессов, происходит накопление различных химических соединений, в той илииной степени мешающих нормальному клеточному функционированию. Поэтому, задачикачественной очистки внутриклеточного пространства от излишних химическихсоединений ставились перед медициной и генетикой достаточно давно, здесьтаились значительные резервы активного долголетия и крепкого здоровья. Средстваизбирательного извлечения из клеток излишних и вредных веществ разрабатывалисьво многих научных центрах мира. Проблема извлечения оказалась намного сложнее,чем решенная уже проблема целевой доставки лекарственных препаратов.

В общем случае разрабатываемые способы избирательногоизвлечения базировались на следующих принципах. Непосредственно в клеткуорганизма доставлялось некое химическое соединение (либо функциональныйбелковый комплекс), которое должно было связаться с ненужными веществами, не взаимодействуяпри этом с полезными соединениями, и совместно с этими веществами покинутьклетку и выйти в кровеносное русло. Кроме этого разрабатывались способынейтрализации агрессивных и ненужных веществ. Один из них предусматривалдоставку в клетку таких химических соединений, которые при взаимодействии схимически агрессивными продуктами жизнедеятельности образуют химическинейтральные соединения, то есть таким способом достигалась как минимумнейтрализация опасных веществ. Другой вариант предусматривал доставку в клеткуспециализированных органических соединений, способных расчленять молекулыагрессивных и ненужных веществ на мелкие части, которые могли быть использованыв качестве сырьевых ресурсов при внутриклеточном синтезе.

В отдельных случаях, когда оперативное пространствопредставляло собой участок органа (ткани) малых размеров, процедура очисткиклеток от накопленного балласта проводилась белковыми комплексами с добавлениемферромагнитных частиц. Для этих целей средства целевой доставки белковыхкомплексов оснащались дополнительно ферромагнитными частицами. После выполненияпоставленной задачи по очистке внутриклеточной среды ферромагнитные комплексыизвлекались из клеток в кровеносное русло силами магнитного илиэлектромагнитного поля, либо дробились мощным магнитным импульсом на частицытакого размера, которые могли быть удалены путем естественного метаболизма.

Все разрабатываемые варианты освобождениявнутриклеточного пространства от балластных химических соединений для своегоуспешного воплощения нуждались в исчерпывающих знаниях о строении и свойствахвеществ, являющихся отходами жизнедеятельности клеток или продуктами побочныххимических реакций. Учитывая то, что в своих исследованиях ученые делали акцентна изучении веществ, принимающих непосредственное участие в реакцияхвнутриклеточного метаболизма, изучение отходов внутриклеточного метаболизмаоставалось постоянно вне зоны внимания специалистов. Если добавить к этомуогромное разнообразие веществ, являющихся продуктами побочных химическихреакций и сотни различных видов клеток, чьи отходы жизнедеятельности неявлялись идентичными, то становилась понятной сложность и масштабность проблемыочистки внутриклеточного пространства от излишних химических накоплений. Чтобырешить поставленную задачу на высоком уровне, требовались объединенные усилиябиохимиков, генетиков, цитологов, конструкторов-химиков и представителейдесятков других профессий.

В третьем десятилетии без особого шума тихо почилапроблема раковых заболеваний. Последние тридцать лет борьба с этимизаболеваниями велась на пределе сил и технологий, что привело к сокращениюколичества неизлечимых форм рака. Совместное применение достижений геннойинженерии, фармацевтики и цитологии порождало положительный интегральный эффектпри лечении различных форм рака. Число летальных исходов у излеченных больных впоследние пятнадцать лет резко уменьшилось, что изменило отношение общества краковым заболеваниям. Ощущения обреченности и безысходности, в прежние годасопровождающие раковые заболевания, в сознании больных сменилось чувствомспокойной уверенности. Понимание механизмов этого заболевания с каждым годомстановилось все более полным, что в конечном итоге привело к окончательнойпобеде над болезнью после череды частичных побед над различными формами рака.Обещанный памятник из золота тому, кто одержит победу над раком, так и не былпостроен, поскольку это была коллективная победа всего человечества, надприближением которой трудились миллионы людей на протяжении многих лет.

В это же время фармацевтические предприятия выпустилина рынок ряд новых лекарственных препаратов, влияющих на скорость обменавеществ в организме человека. Эти лекарства были синтезированы после изучениямеханизмов замедленного обмена веществ у теплокровных животных, впадающих взимнюю спячку и ускоренного обмена веществ у рыб семейства тунцовых. Новый видлекарств использовался как для лечебных, так и для профилактических целей.Уменьшение скорости обмена веществ начало применяться для замедления выводалекарственных препаратов из организма человека. При этом уменьшалосьнеобходимое для лечения количество лекарственных препаратов. В случаях острыхотравлений и заболеваний, с целью замедления процессов распространения ядовитыхи токсических веществ также рекомендовано было применение новых лекарственныхпрепаратов. Если же требовалось активизировать метаболизм с целью массированнойатаки на возбудителя болезни, либо для ускоренной регенерации и заживлениятканей, применялись препараты, ускоряющие обмен веществ. Данная группалекарственных препаратов имела хорошие перспективы применения в качествесредства, позволяющего человеку перераспределить свои силы и возможности вовремени, и тем самым эффективно использовать естественные резервы организма.

Регулирование скорости обмена веществ базировалось нанесоответствии условий, существующих в организме человека, и условий,являющихся оптимальными для реализации отдельных биохимических процессов. Споявлением технологий одновременного избирательного воздействия на большиеколичества функциональных клеток появилась реальная возможность создатьоптимальные условия для реализации выделенных биохимических процессов, ненанося при этом ущерб процессу обмена веществ в целом. Другими словами, сталовозможным изменение скорости отдельных биохимических реакций, что, учитываясложные взаимосвязи в организме человека, могло быть использовано дляуправления на первый взгляд независимыми и самостоятельными процессами ворганизме человека. Поскольку скорость обмена веществ тесно связана с температуройорганизма, то в отдельных случаях для быстрого и кратковременного измененияскорости метаболизма применялись более простые препараты, изменяющие нанепродолжительный срок температуру тела человека.

Опыт регулирования температуры человеческого организмаи скорости обмена веществ позволил подойти к увеличению продолжительностиактивной жизни человека с неожиданной стороны. Многочисленные эксперименты ирезультаты компьютерного моделирования позволили сделать вывод, что уменьшениетемпературы тела и замедление обмена веществ во время ночного сна, не вызываюткаких-либо необратимых или опасных для человеческого организма изменений. Такойподход был рекомендован для взрослых людей как способ увеличенияпродолжительности жизни. По расчетам ученых, постоянное использование новыхмедикаментов, начиная с тридцатилетнего возраста, прибавит к среднейпродолжительности жизни человека восемь- десять лет. В случаях, когда помедицинским показаниям либо по условиям профессиональной деятельности человекуприходится часто ускорять свой обмен веществ или повышать температуру тела, илиделать то и другое вместе, то для компенсации негативных последствий ему простонеобходимо замедлять во сне собственный обмен веществ. При оснащениипредставителей тяжелых профессий, таких как спасатели, моряки, летчики,геологи, охотники и многие другие лекарственными препаратами, новые медикаментызаняли достойное место. Схожие по своему бодрящему действию на действие легкихнаркотиков, препараты, ускоряющие метаболизм, не вызывали эффекта привыканияили психологической зависимости. По химической структуре это были сложныебелковые молекулы, похожие по своему строению на естественные гормонычеловеческого организма. Благодаря применению новейших технологий компьютерногоконструирования и раскрытию механизмов функционирования человеческого организмаудалось создать сложные белковые соединения, которые без ущерба для организмагармонично вписывались в отшлифованный миллионами лет эволюции метаболизмчеловека.

В это же время осуществлялось детальное изучениеметаболических процессов некоторых замечательных морских животных и рыб. Отборвидов организмов для углубленного изучения происходил по критериямприспособляемости к экстремальным условиям окружающей среды и узкойспециализации. Первыми объектами для изучения были выбраны кашалоты, которыемогли стремительно погружаться на глубину до трех километров без ущерба дляорганизма и длительное время, без дополнительного потребления кислороданаходиться там, пингвины, уверенно переносящие продолжительные низкиетемпературы, дельфины, эти непревзойденные мастера в области акустическойлокации. Внимание ученых также привлекли некоторые виды глубоководных рыб,благодаря их способностям ориентироваться в кромешной тьме океанических глубини регулировать процессы хемолюминесценции. Различные виды электрических скатови угрей, приобретших в процессе эволюции способность вырабатывать иаккумулировать электричество, были интересны ученым как пример успешногосоздания биологических генераторов электроэнергии. Особое вниманиеисследователи уделили калифорнийской рыбке лукании, обитающей в горячихприродных источниках, в которых температура воды достигала шестидесяти градусовпо Цельсию. Любой животный белок в составе живого организма перестаетфункционировать при таких температурах. Само наличие подобного организма вземной биосфере являлось лучшим доказательством возможности расширения пределовсуществования, как для трансгенных организмов, так и для человека. Объектомизучения стала также и рыба даллия, обитающая в водоемах Северной Америки ивмерзающая в лед до весны. Изучение тонкостей метаболизма в условиях частогозамораживания и размораживания являлось важным для разработки технологийпогружения в анабиоз высших животных и человека.

Если говорить обобщенно то интерес ученых вызывалиуникальные метаболические процессы, происходящие в организме изучаемых животныхи рыб, как в комфортных, так и в экстремальных условиях существования.Расшифровка маршрутных карт вида «ген – белок – биохимическая реакция» позволяласравнить механизмы реализации одинаковых признаков и функций у разныхорганизмов. В дальнейшем происходил отбор элементов природного «биологическогоконструктора», пригодных для использования в качестве универсальныхстроительных блоков при создании улучшенных, трансгенных и кибернетическихорганизмов, сконструированных по воле и желанию человека. Расшифрованныемаршрутные карты постоянно пополнялись, уточнялись, сопоставлялись сфундаментальными признаками и процессами, свойственными земной биосфере, изанимали свое место в общей картине метаболизма белковой жизни на Земле.

Закономерным следствием совершенствования компьютерныхмоделей, отображающих метаболические процессы в организме человека, животных ирастений, стали интенсивные работы по оптимизации (улучшению) природныхбелковых молекул. На первом этапе это были теоретические исследования,проводимые на компьютерных моделях. Они осуществлялись с применением технологийконструирования химических соединений с заданными свойствами и технологий компьютернойвизуализации параметров и свойств модели. Практическое воплощение полученныхрезультатов не являлось делом далекого будущего, а скорее наоборот. В однойсвязке с конструкторами-химиками трудились специалисты по генной инженерии ибиотехнологиям, готовые в краткие сроки реализовать полезные теоретическиеразработки. Однако путь от компьютерной модели белковой молекулы до ее синтезабыл все еще длительным и трудным делом, особенно если речь шла не осуществующих в природе, а о сконструированных виртуально молекулах белка.Работы эти были чрезвычайно перспективны, поскольку затрагивали основыэволюции, и как ожидалось, со временем должны были привести к качественномускачку в развитии земной биосферы.

Для улучшения природных белков и для синтеза новых сзаданными свойствами вначале выбирался белок-прототип. При этом исследователинуждались в исчерпывающей информации о строении и изменениях пространственногорасположения частей белковой молекулы в процессе ее сворачивании в трехмернуюструктуру, включая местоположение и очередность сшивок ее частей. Столь жеважными являлись полные знания о процессах синтеза белка-прототипа в организме,о генах, кодирующих его свойства, о реакциях, сопутствующих синтезу этого белкав живой клетке. Полные знания позволяли представить процесс функционированиябелковой молекулы в виде последовательности изменений расположенных впространстве поверхностей потенциальной энергией с заданной точностью. Послесоздания компьютерной модели заданной степени точности происходили работы по ееулучшению. Если целью работы являлось улучшение функции белка, то для получениякачественного результата создавались компьютерные модели молекул химическихсоединений, которые также участвовали в реализации этой функции. Компьютернаямодель белковой молекулы улучшалась путем оптимизации пространственногорасположения поверхностей потенциальной энергии. При этом отбирались наиболееподходящие варианты с точки зрения осуществления базовой функции в существующемокружении сопутствующих химических соединений. Дальнейший отбор аминокислот идругих химических соединений, участвующих в построении белковой молекулы сулучшенными свойствами и вписывающихся в пространственное расположениеповерхностей потенциальной энергии, производился путем перебора вариантов сиспользованием компьютерных моделей аминокислот и других химических соединений.

В тех случаях, когда улучшаемый белокудовлетворительно выполнял свои функции, но сама белковая молекула быланеустойчива, либо слишком подвержена сторонним энергетическим воздействиям,требовалось улучшение самой белковой молекулы, при условии что пространственноераспределение поверхностей потенциальной энергии не изменится. При этом вбелковую молекулу вводились элементы, (это могли быть как аминокислоты, так идругие химические соединения) укрепляющие, усиливающие слабые места в еепространственной структуре. Эти структурные элементы не должны былиобразовывать нежелательные химические связи и участвовать в другихбиохимических реакциях. Таким образом, к концу тридцатых годов двадцать первоговека наука подошла к практическому улучшению пространственной структуры ифункций природных белковых молекул и созданию искусственных белковых молекул сулучшенными свойствами.

Прогресс в науке и технике остановить невозможно. Иесли общественное мнение выступает против каких-либо процессов и тенденций внауке и технике, это совсем не означает, что работы в данном направлении будутпрекращены. Любое государство поступает вне морали, когда дело касаетсявопросов собственной безопасности либо монопольного положения в стратегическихобластях. Именно в таком ключе развивался процесс улучшения человеческогоорганизма, когда во многих странах мира в тайне и вопреки общественному мнениюначались интенсивные работы по созданию улучшенного человека в военных целях.Существующий уровень науки и техники еще не позволял внедрять в генетическийматериал взрослого человека искусственно созданные гены, ответственные заисполнение новых функций и тем самым получать генетически модифицированногочеловека на базе взрослой особи. Зато десяткам индустриальных стран вполне посилам было вырастить улучшенного человека непосредственно из яйцеклетки,заменив в ней предварительно некоторые гены. Имплантируемые гены, в зависимостиот назначения и цели эксперимента, могли нести информацию о каком-либоморфологическом признаке, который был заметен еще у эмбриона илиноворожденного, или же определял ход развития человеческого организма вопределенном возрасте.

Для получения результатов подобных экспериментовтребовалось от нескольких месяцев до нескольких лет. В этих экспериментахиспользовались исключительно естественные человеческие гены, взятые из банкаданных генов человека. Разумеется, военные исследовательские группы неинтересовали морфологические признаки, определяющие красоту или правильныепропорции человека. Их предпочтения были направлены на создание сверхсильного,выносливого, исполнительного человека, неприхотливого к окружающим условиям.Подобная цель могла быть достигнута использованием тех генов, многие из которыхпринято было относить к разряду дефектных, поскольку их реализация приводила кразличным уродствам. В обыденной жизни наличие у человека таких признаковсчиталось отклонением от нормы, генетическим заболеванием и подлежало раннемувыявлению и лечению.

Кроме исследований такого рода, в несколькихавторитарных странах проводились, в обстановке строгой тайны, эксперименты повнедрению в наследственный материал человека естественных генов животных,растений, микроорганизмов. Подобные работы имели своей целью разработку новыхвидов генетического оружия и отличались крайним цинизмом, игнорированием всехнорм морали. Здесь же разрабатывались другие разновидности генетическогооружия, направленного на прижизненную трансформацию организма человека в химерныйнежизнеспособный организм.

В отличие от многочисленных попытокэкспериментирования с геномом человека, носящими, за редким исключением тайныйхарактер, эксперименты по созданию трансгенных растений, микроорганизмов и, вменьшей мере, животных, стали повседневной реальностью естественных наук.Успешные попытки улучшения некоторых земных организмов путем оптимизации геномаза счет внутривидового генофонда и удачный опыт трансгенного межвидовогопереноса полезных признаков, подготовили теоретическую основу и способыпрактической оптимизации генома искусственными генами. Необходимость в такихработах была очевидной, поскольку они были направлены на расширение областираспространения важных для мирового хозяйства сортов и видов земной флоры ифауны. Более того, применение искусственных генов интересовало человечество какнеобходимое условие для заселения некоторых планет Солнечной системыискусственными организмами, способными изменить условия, существующие на этихпланетах.

К решению таких серьезных задач, многие из которых ещевчера казались чистой фантастикой, человечество приступило с решимостью инамерением выполнить их как можно быстрее. Для успешного выполненияпоставленных научных задач требовалось провести многочисленные исследования помножеству новых направлений. В основе многих достижений будущего все женаходилось умение конструировать искусственные гены, способные в составецелостного организма реализовать необходимый признак либо биохимическуюреакцию. Вписать искусственно созданный ген в существующий геном, также как иновую биохимическую реакцию в сложившийся за миллионы лет метаболизм, былочрезвычайно трудным делом.

Каждая находка на пути создания искусственных генов,была поистине бесценной. Как всегда бывает на практике, сложность решенияопределялась поставленной задачей. Конструирование искусственного гена,определяющего способность микроорганизма избирательно накапливать избранноехимическое соединение, или скорость роста растения, являлось относительно несложным случаем для существующего уровня технологий. С увеличением числанеобходимых новых признаков, а также числа искусственных генов, сложностьсоздания взаимосвязанной и функционирующей их совокупности росла по экспоненте,и в случае создания простейшего искусственного микроорганизма, являласьколоссальной. Например, создание на базе генома земных организмов микробов,способных вырабатывать кислород и накапливать органическое вещество в условияхМарса, было делом сложным, но посильным, поскольку существовало множествопрототипов, выполняющих подобные функции. Микроорганизм с теми же функциями, норазработанный для условий Венеры, который не имел аналогов и прототипов нанашей планете, требовал создания совершенно нового генома, кодирующегосовокупность несуществующих на Земле биохимических реакций. Метаболизм такогомикроорганизма базировался на белковых молекулах, построенных на неиспользуемыхв земной биосфере аминокислотах, и включал в себя ряд биохимических реакций,несвойственных земным формам жизни. Задача подобной сложности была пока не посилам современной науке, хотя научная общественность понимала, что затрудненияэти носят временный характер.

В рассматриваемый период времени решались многиесерьезные вопросы, и одним из наиболее существенных был вопрос о расширениипределов существования белковой жизни на Земле. Неспешно и скрупулезно велисьработы по созданию первых искусственных генов, расширяющих ареал обитаниярастений, микроорганизмов и животных.

Генетики, изучающие устройство геномов вымершихживотных и растений, накопили в последние годы обширный материал в виденеполных текстов и фрагментов этих геномов. Понимание общих закономерностейэволюции и общих принципов построения живых биологических систем позволилодополнить недостающие фрагменты геномов многих вымерших организмов близкими породству фрагментами геномов живущих ныне животных и растений. Как следствие,появилась реальная возможность воссоздания животных и растений, вымершихмиллионы лет назад, с высокой степенью приближения к оригиналу. Подобныеэксперименты неоднократно были проведены, многие из них завершились успешно, ноособого резонанса не вызвали. Доисторические животные и растения осталисьпредметом интереса для специалистов и завсегдатаев зоопарков. Широкаяобщественность, привыкшая к ежедневным успехам и достижениям генетики исопутствующих наук, не проявила особого удивления и восхищения достигнутым. Ивсе же данное направление являлось весьма перспективным, поскольку изучениедревних организмов, живших на Земле во времена, характеризующиеся неблагоприятнымиусловиями, давало богатый материал для конструирования организмов, способныхвыжить в условиях Венеры и Марса. Конечно же, наибольшую ценность дляисследователей представляли самые древние земные организмы, для изучениякоторых ученым приходилось пересматривать массу палеонтологического материала,вплоть до самых истоков жизни на Земле.

Благодаря достижениям естественных наук значительноулучшились условия проживания человека на планете. Угроза голода канула впрошлое, равно как и подавляющее число болезней. Отчетливо просматривались путиэволюции человека и всей цивилизации, базирующиеся на бесконфликтномсосуществовании с Природой на основе гармоничных взаимных изменений. При этомвсе большее число существующих потребностей человека будет удовлетворяться наоснове применения биотехнологий. Скорое изменение человеческого организмавиделось как очевидное и неизбежное, как закономерный итог происходящихэволюционных процессов. Интенсивное развитие человеческого общества рано илипоздно потребует расширения сферы проживания человека за счет заселения планетземной группы и освоения иных звездных систем. Продвижение земной цивилизациина планеты Солнечной системы и планеты других звездных систем могло бытьосуществлено путем изменения природных условий этих планет, близких по основнымхарактеристикам к условиям Земли. Альтернативным путем являлось преобразованиечеловеческого организма таким образом, чтобы он по максимуму соответствовалусловиям осваиваемых планет.

Серьезное внимание ученые уделяли изучению механизмовреализации признаков у разных представителей земной биосферы. Лучше всего былизучен генетический материал растений и микроорганизмов. Одним из следствийанализа накопленной информации стало практическое применение механизмовуправления процессами роста растительных трансгенных организмов. Соединенные водном растении возможности быстрого роста и продуцирования качественной ценнойдревесины с улучшенными свойствами, способствовали широкому применениюдревесных материалов в строительстве. Традиционные красота и химическаяинертность природной древесины плюс дополнительные качества, такие как высокаямеханическая и химическая стойкость, содержание полезных веществ, возможностьдальнейшего роста непосредственно в строительных конструкциях, привели квытеснению из быта человека многих видов пластмасс и полимеров.

В это же время на стыке многих наук родилась новаядисциплина – конструирование пищевых продуктов. Возникновение новогонаправления было предопределено требованиями времени и возросшими потребностямичеловечества. Несмотря на кажущуюся узкую специализацию, конструированиепищевых продуктов имело большое будущее и хорошие перспективы развития.Основными задачами новой науки стала разработка пищевых продуктов, необходимыхдля обеспечения метаболических и энергетических процессов человеческогоорганизма, в зависимости от принятой формы телесной оболочки. Изначальноконструирование пищевых продуктов было направлено на удовлетворениепотребностей, как современного человека, так и человека будущего.

Исследования и эксперименты начались сразу по многимнаправлениям. Одним из направлений было определение точного перечня иколичества химических соединений, необходимых для функционирования организмачеловека в различные периоды жизненного цикла. Основываясь на этой информациидругие группы ученых, исходя из существующих потребностей человеческогоорганизма, оптимизировали структуру существующих пищевых ресурсов. В качествепоследних выступали продукты жизнедеятельности растений и животных, в том числеулучшенных и трансгенных организмов. Еще одна группа исследователей занималаськомпьютерным конструированием и синтезом новых химических соединений,использование которых в продуктах питания оказывало положительное воздействиена организм человека. Положительный эффект выражался в оздоровлении, омоложениии очищении организма человека. Кроме этого новые продукты изначальноконструировались как имеющие повышенную энергетическую и питательную ценность,не говоря уже о замечательных вкусовых качествах. Конструирование сложныхпищевых продуктов, зародившееся на стыке многих наук, предоставляло ученымнаибольшие возможности для творчества.

Те химические соединения, которые использовались длясоздания пищевых продуктов, хотя и были рассчитаны с высокой степенью точностина компьютерных моделях, все же нуждались в дополнительных натурныхисследованиях. Поэтому используемые химические соединения подвергалисьтестированию по тем же методикам, что и в случае тестирования лекарственныхпрепаратов. Для тестирования требовались значительные количествасинтезированных химических соединений. После корректировки технологий полученияновых химических соединений и серии заключительных испытаний на отсутствиепобочных и нежелательных эффектов, новые пищевые продукты на их основе моглибыть рекомендованы для употребления в пищу человеком.

Однако это было всего лишь частичное решение проблемыоптимального снабжения человеческого организма энергетическими и строительнымивеществами за счет применения новых химических соединений. Идеальным решениемвиделось такое положение дел, при котором сложные пищевые продукты и ихотдельные компоненты будут синтезироваться, выращиваться, производитьсяспециализированными растениями и животными. Искусственные биологическиеорганизмы, способные производить сложные пищевые продукты, пока еще не былиразработаны. Таким образом, разработка новых пищевых химических соединений ипищевых продуктов дала импульс развития многим прикладным и теоретическимнаукам, в частности потребовала создания новых трансгенных организмов иорганизмов с искусственными генами. Подумать только, какие усилия необходимобыло затратить людям ради того только, чтобы насладиться новыми продуктамипитания, являющимися произведениями искусства, имеющими совершенный вкус, аппетитныйвид и волшебный аромат. Конечно, возможности химии позволяли синтезироватьновые питательные химические соединения в промышленных реакторах с соблюдениемвсех норм безопасности. Но что было поделать, если человек просто не хотелупотреблять в пищу продукты, чье производство напоминало ему о технологияхпроизводства лекарственных препаратов. Человек двадцать первого века былсозданием капризным и требовал от производства, науки и сервисных службкачественного удовлетворения своих растущих потребностей.

Применение в технологиях химического конструированиякомпьютерных моделей, потребовало систематизации и упорядочения имеющихсязнаний. В большинстве научных дисциплин интенсифицировался процесссистематизации знаний, имеющий своей целью их преобразование в форму, удобнуюдля использования в технологиях компьютерного моделирования. Особенно этоявление затронуло генетику, химию, биологию и сопутствующие им науки. Послеобсуждения в научных и патентных организациях вопросов приоритета и авторскихправ, было принято решение объединить все существующие модели химическихсоединений в единую базу данных. Данное решение было подкрепленозаконодательно. В трехлетний срок соответствующие законы были приняты ивступили в силу в большинстве государств. Процесс создания законодательногополя сопровождался процессом формирования единой базы данных компьютерныхмоделей химических соединений. В трехлетний срок была создана единая базаданных, объединившая все существующие компьютерные модели, имеющие отношение кстроению и свойствам вещества. Дальнейшее совершенствование базы данныхпредполагалось путем разработки единых стандартов программного обеспечения.

Единая база данных имела сложную структуру иразрабатывалась как инструмент переходного периода. Ожидалось, что в ближайшембудущем она вольется в «единое пространство виртуального моделирования», станетего составляющей, визуально отображающей химическое устройство мира. Решениеобъединить компьютерные модели химических соединений экономило ресурсы и время,необходимые для координации экспериментов и исследований в химии с другиминауками и направлениями. Постепенно, шаг за шагом знания многих значимых дляпрогресса человечества наук, переводились в трехмерную, виртуальную форму. Какследствие этого процесса началась разработка единых стандартов на созданиеуровней «единого пространства виртуального моделирования», для эффективнойсостыковки разрабатываемых уровней в единое виртуальное пространство.

К этому времени нанотехнологии достигли высокогоуровня развития. Основное внимание в процессе их совершенствования уделялосьмолекулярной и атомарной сборке вещества. Рост потребностей человечествасопровождался увеличением потребностей многих отраслей промышленности вматериалах с заданными свойствами. Большинство из них могло быть полученотолько методами нанотехнологий. К тому же применению нанотехнологий иногдапрепятствовали трудности экономического характера. В одних случаях разоваяпотребность в материалах превышала возможности оборудования, а строитьдополнительно специализированные производственные мощности былорасточительством с точки зрения экономики. В других случаях стоимостьполученных материалов с заданными свойствами была чрезвычайно высока, чтоделало их неконкурентоспособными в сравнении с материалами, полученными болеегрубыми методами химического синтеза. Однако существовал ряд направлений, вкоторых нанотехнологии были вне конкуренции.

Наиболее важным из них являлось производствоэлементной базы для потребностей наноэлектроники. Специфические потребностиэтой отрасли, характеризуемые массовым использованием огромного числаоднотипных элементов миниатюрных размеров, способствовали эффективномуприменению нанотехнологий. Молекулярная сборка элементной базы одновременно сосборкой соединительных элементов позволяла реализовать на практике массовоепроизводство «компьютерного» вещества. «Компьютерное» вещество представлялособой микропроцессор не ограниченный размерами (бесконечная трехмернаямикросхема), мощность которого ограничивалась только геометрическими размерами,а также условиями механической прочности и теплопроводности. «Компьютерное»вещество, теоретически имеющее возможность неограниченного роста и бесконечногоусложнения, могло стать местом самопроизвольного рождения и развитияискусственного интеллекта. Ученые и философы, в полной мере осознав последствиятакой возможности, приостановились в раздумье. Проблемный вопрос, а стоит лисоздавать предпосылки и условия для самопроизвольного зарождения искусственногоинтеллекта и тем самым выпускать джинна из бутылки, собрал больше аргументовпротив, чем за. Осторожность взяла верх над любопытством в этот раз.Эксперименты по созданию больших объемов «компьютерного» вещества, которыемогли привести к самопроизвольному появлению неконтролируемого разума, способногопреследовать собственные цели, были прекращены, а все работы в этом направлениевзяты под жесткий контроль специальных служб.

Для практического использования промышленность началавыпускать микропроцессоры ограниченных некритических объемов, которые неявлялись достаточно сложными, чтобы способствовать самопроизвольному зарождениюискусственного интеллекта. Задача выпуска качественных микропроцессоров быланелегкой, поскольку требовала при сборке «компьютерного» вещества одновременносо сборкой элементной базы формирования соединений между элементами, подобныхсоединениям между нейронами человеческого мозга. К тому же на объемныемикропроцессоры накладывались дополнительные ограничения, обусловленныетребованиями теплопроводности, теплопередачи, прочности, помехозащищенности,которые необходимо было учитывать при разработке индивидуальных технологиймолекулярной сборки. Тем не менее, задача производства мощных микропроцессоровметодами молекулярной сборки была успешно решена, и к концу десятилетия достиженияв области наноэлектроники воплотились в персональных компьютерах, имеющихмощность сравнимую с человеческим мозгом, способных выполнить 20000 триллионовопераций в секунду.

Еще одной областью применения нанотехнологий сталопроизводство сверхчистых химических элементов. Потребность в них постоянноросла, техника требовала все новых материалов с характеристиками, максимальноприближенными к теоретическим свойствам вещества. Все существующие резервытрадиционных технологий для улучшения свойств материалов были использованы, иедва ли не единственной возможностью дальнейшего их улучшения оставалосьиспользование чистых беспримесных химических элементов. Именно получение чистыхбеспримесных веществ являлось одной из приоритетных и основных задач нанотехнологий,поскольку другими способами полностью избавиться от нежелательных примесей былоневозможно даже теоретически. Идеально чистые химические элементы и веществатребовались также для целей генной инженерии, фармацевтики, при синтезе сложныххимических соединений с заданными свойствами.

В ближайшей перспективе при помощи нанотехнологийпланировалось производить каталитические матрицы повышенной сложности, споявлением которых ожидался прорыв в технологиях синтеза сложных химическихсоединений. Каталитические матрицы повышенной сложности являлисьмини-фабриками, производящими конечный продукт путем последовательногоосуществления каталитических реакций при минимальных энергетических затратах.

На общем фоне сложных задач, возлагаемых на технологиимолекулярной сборки, несколько в стороне осталась сборка конструкционныхматериалов из неорганических соединений. Потребность промышленности в подобныхматериалах была очень большой и требовала налаженного крупнотоннажногопроизводства. Это требование наложило свой отпечаток на технологическиерешения, реализуемые в технологиях молекулярной сборки конструкционныхматериалов в больших объемах. На многих предприятиях в различных отрасляхпромышленности были построены автоматические линии большой производительности,производящие материалы и готовые детали, которые обладали свойствами близкими ктеоретически возможным свойствам. Множество технологий молекулярной сборки,основанных на избирательном выделении элементов из растворов и газовых смесей,обменных химических реакциях, физических эффектах, применялись для изготовленияособо важных деталей в авиастроении, космостроении, автомобилестроении,станкостроении и других отраслях.

Параллельно быстрыми темпами развиваласькаталитическая химия, также использующая методы молекулярного воздействия,берущие свое начало от катализаторов-прототипов естественного происхождения.Катализаторы заняли подобающее им достойное место в химическом производстве. Сих помощью удалось на порядок снизить энергетические потребности химии посравнению с началом века и примерно в сто раз уменьшить загрязняющие окружающуюсреду выбросы. Правда, эти цифры были усредненными. Не все производства в миресоответствовали уровню последних научных достижений и технологических решений.Множество стран третьего мира вынуждены были содержать и дотироватьнеконкурентоспособные химические производства исходя из экономических иполитических соображений, чтобы обеспечить занятость среди населения, исохранить существующий экономический уклад.

Совершенствование катализаторов происходило безоглядки на социальные и политические проблемы некоторых государств, согласнозаконам развития сложных технических систем. На практике уже использовалисьразнообразные несложные катализаторы, способствующие оптимальному прохождениютой или иной конкретной химической реакции. Было разработано также несколькодесятков более сложных катализаторов, позволяющих реализовать последовательнодве и более химических реакций. Усилия ученых и технологов были направлены наполучение эволюционирующих катализаторов. Такие катализаторы предназначалисьдля производства сложных химических соединений в технологических пространствахмалых объемов. В процессе функционирования, в зависимости от условий среды онипредсказуемо изменяли свои каталитические свойства, причем этим процессом можнобыло управлять.

Влияние общественного мнения на решение экологическихпроблем было весьма значительным. Любые новации в области улучшения земнойэкологии находились под пристальным вниманием общественности. Появление новыхтехнологий позволило приступить к созданию безотходных производств. Концепциябезотходного производства базировалась на идее, согласно которой любыепромышленные отходы есть не что иное, как сырье для производства полезныхматериалов и веществ. В рамках этой концепции было построено несколькобезотходных химических производств, имеющих замкнутый цикл и не загрязняющихокружающую среду. Главную роль в реализации концепции безотходного производствасыграли катализаторы последовательного действия, которые являлись новейшимиразработками. Это были сложные химические соединения, имеющие несколькокаталитических центров, каждый из которых активировался при установленииопределенных параметров рабочей среды. Эти новейшие инструменты нанотехнологийможно было назвать молекулярными роботами, выполняющими запрограммированныефункции. В отличие от компьютерных программ, разработанных человеком с нуля,катализаторы последовательного действия реализовывали готовые программы,отобранные из множества потенциальных программ, созданных самой Природой.Проектирование катализаторов последовательного действия являлось трудоемкимзанятием, поскольку требовало учета изменений молекулярной структурыкатализатора в зависимости от параметров рабочей среды. Несмотря на огромнуювычислительную мощность компьютерной сети, успехи в этом направлении былиединичными. Однако это было приоритетное направление, поскольку оноспособствовало уменьшению вредного влияния цивилизации на окружающую среду. Вближайшее время совершенствование катализаторов последовательного действияобещало привести к технологическому прорыву во многих отраслях производства.

Это было время реализации еще одной экологическойконцепции – повсеместного применения саморазрушающихся после выполнения своихфункций материалов. Работа любых промышленных предприятий, согласнопредставлениям этой концепции, не должна была приводить к накоплениюдолговременных отходов. Для выполнения этого требования необходимо было создатьусловия для саморазрушения отходов и их разложения на простые составляющие. Напрактике процесс саморазрушения отходов производства невозможно былореализовать со стопроцентным эффектом, но даже первые несовершенные технологииспособствовали уменьшению количества свалок промышленных отходов, и препятствовалиобразованию новых. Некоторые технологии изготовления саморазрушающихсяматериалов были разработаны ранее, однако их применение требовало значительныхденежных вложений в модернизацию производства, что не всегда могло бытьосуществлено. Кроме этого свою негативную роль сыграло мнение многихспециалистов, считающих, что превращать отработанные материалы в простыесоединения все равно, что бросать деньги на ветер. Гораздо эффективнеепоявляющиеся отходы собирать и перерабатывать. Однако такие специалистыпредлагали бороться с последствиями, а не с причинами загрязнения окружающейсреды. Причинами являлось массовое производство материалов чуждых земнойбиосфере, и непредсказуемое поведение человека при выполнении им задач по сборубытовых и промышленных отходов. К сожалению, общий культурный уровеньчеловечества был все еще низок, что препятствовало реализации многих проектов,требующих сознательного и скрупулезного исполнения, в частности проектов посбору и переработке различных отходов в планетарном масштабе. Ликвидациядолговременных накоплений отходов в принципе решала проблему загрязненияокружающей среды и не требовала присутствия человеческого фактора.

В последние годы в области производствасаморазрушающихся материалов заработали экономические законы, понятные всем.Уменьшение себестоимости производимой химической продукции и внедрение новейшихтехнологий синтеза химических соединений, позволили поставить производствосаморазрушающихся материалов на крепкий фундамент финансовой прибыли. Основнуюдолю производимой продукции составляла саморазрушающаяся тара и упаковка, впервую очередь по причине повсеместного и массового ее применения. Наряду сэтим предпринимались попытки оптимизировать состав и структуру отходов целогоряда производств, с целью сделать их способными к быстрому разрушению вестественных природных условиях. Это были попытки подхода к решению проблемы снеожиданной, противоречащей логике, стороны, попытки идти от следствия кпричине, от разработки универсального набора саморазрушающихся отходов кизменению технологий, продуцирующих эти отходы. Необходимо заметить, чтопопытки эти обгоняли время, и носили во многом академический и волевойхарактер.

Объединение компьютерных моделей химических веществ вединую базу данных породило новые возможности для виртуального моделирования иотработки «под ключ» химических технологий. Для этого было произведеноусложнение химического уровня «единого пространства виртуальногомоделирования». Усложнение заключалась в учете дополнительных физическихпараметров, которые не являлись существенными при построении моделей отдельныхмолекул, но имели существенное значение при моделировании технологий. Кромеэтого, объединение химического и физического уровней являлось значимым шагом вэволюции компьютерного моделирования, шагом к универсализации «единогопространства виртуального моделирования». Конструирование и отработкахимических технологий в «едином пространстве виртуального моделирования»требовали все большей вычислительной мощи компьютеров. Существовали миллиардывозможных сочетаний физических параметров, каждый из которых определял миллионывариантов практического исполнения поставленной задачи. И даже практикаиспользования при решении сложных задач свободных компьютерных мощностейвеличиной до одного миллиарда Терафлоп, ставшая привычной и повседневной, невсегда приводила к своевременному получению оптимального решения. Неявной,скрытой причиной этого являлось физическое устройство микромира, с присущимиему законами неопределенности, обязательный учет которых и порождаластрономическое число вариантов, требующих тщательного изучения. Несмотря насуществующие трудности, ученые прогнозировали, что уже в скором будущемконструирование и отработка любых химических технологий будет вестись в «единомпространстве виртуального моделирования».

Единая база компьютерных моделей химических веществпополнялась за счет моделей все более сложных по своей структуре и строениюхимических соединений. Так уж получилось, что в единой базе объединилисьрезультаты работы двух наук – химии и генетики, имеющих дело с объектамиразного уровня сложности. Даже химия органического синтеза, изучающая сложныевещества на базе углерода, имела дело с молекулами на два-три порядка болеепростыми, чем белковые молекулы живых организмов. Поэтому, единая база данныхизначально формировалась как состоящая из двух больших групп компьютерныхмоделей. Первая группа включала в себя модели молекул неорганических инесложных органических соединений. Вторая группа, объединившая в себе моделибелковых молекул и других химических соединений, присущих живым организмам, поуровню сложности была несопоставима с первой группой. Различия в сложности двухгрупп моделей, определялись различием в сложности строения неорганическихсоединений и строения молекул, свойственных биологическим формам жизни.

Из множества возможных вариантов эволюции материи отнеживых форм к Разуму, человечеству до сих пор был известен только один,остальные все еще оставались тайной за семью печатями. Поэтому технологии компьютерногомоделирования, как ожидалось, в скором времени позволят приступить кмоделированию нереализованных вариантов эволюции материи, от простых химическихсоединений к сложным формам, свойственным живым и самоорганизующимся системам.А пока что технологии компьютерного конструирования и моделирования в основномбыли направлены на разработку химических соединений разной степени сложности,необходимых медицине и промышленности. К концу третьего десятилетия удалосьсоздать компьютерные модели и синтезировать в лабораторных условиях несколькодостаточно сложных органических соединений с заданными свойствами –катализаторов, ферментов и других специализированных веществ. Дальнейшееусложнение объектов виртуального химического конструирования, требовало опережающейпостановки целей, и как ни странно, теоретических и философских концепцийсоздания иных форм жизни и путей развития цивилизации.

Одной из наиболее удачных разработок ученых сталосоздание семейства ранее несуществующих в природе фотокаталитических соединений,способных повторить процесс фотосинтеза, отшлифованный Природой, казалось бы,до совершенства, с более высоким коэффициентом полезного действия. Причем,каждый вид этих соединений максимально эффективно использовал энергиюэлектромагнитного излучения определенной длины волны. При всей своей схожести срастительным хлорофиллом, представляющим достижения Природы в областифотокатализа, создание новых фотокаталитических соединений стало великимдостижением человеческой мысли. Впервые была показана на практике возможностьулучшения фундаментальных решений Природы, отшлифованных миллионами летэволюции.

Спектр использования новых разработок был весьмашироким. Фотокаталитические соединения применялись в сельском хозяйстве,энергетике и промышленности, а также в разработках генной инженерии. Например,одной из перспективных областей применения новых фотокаталитических соединенийбыло создание искусственных микроорганизмов, способных производить кислород иорганическое вещество на поверхности Марса и в верхних слоях атмосферы Венеры.Также важным фактором являлось то, что новые фотокаталитические соединениямогли гармонично заменить хлорофилл в большинстве земных растений, незатрагивая при этом всю цепочку сложившихся биохимических реакций, то есть на практикебыла доказана возможность улучшения метаболизма земных растений путем заменымолекул хлорофилла искусственными соединениями. Принудительное изменениеметаболизма земных растений в планетарном масштабе, по прогнозам ученых, моглапривести к изменению климата, состава атмосферы, видового состава биосферы, тоесть несла в себе многие черты природной катастрофы. Поэтому, применениеискусственных соединений для улучшения метаболизма земных организмов находилосьпод строгим контролем специальных служб. Главной их задачей и заботой было недопустить несанкционированное распространение искусственных соединений.

Целенаправленная многолетняя работа, направленная наполучение веществ и материалов с заданными свойствами, привела вначале ктеоретическим разработкам, а несколько позже к практическому получению новыхклассов химических соединений. Они стали основой новых материалов имеющихсвойства, ранее не встречающиеся в природе. Так появились на практике некоторыематериалы с уникальными свойствами, например имеющие аномально низкое трение вшироком диапазоне температур, или обладающие чрезвычайно большойтеплопроводностью, или, напротив, имеющие колоссальную теплоемкость. Приразработке таких материалов ученые ориентировалось на достижение теоретическивозможных свойств вещества, без устали преодолевая возникающие трудности.

Современная техника, как интегрированное выражениевозможностей науки, механизмов и технологий, достигла такого уровня развития,при котором стало возможным и экономически выгодным производить конструкционныематериалы в условиях сверхдавлений. Ранее такие технологии не могли бытьреализованы из-за достижения предела физических свойств существующихконструкционных материалов. Технологии молекулярной сборки, позволяющиеполучать структурированные материалы с идеальной кристаллической решеткой,высокотемпературные сверхпроводники, изготовленные на основе модифицированныхнанотрубок, а также другие достижения способствовали развитию технологийсверхдавления. Закономерным результатом стало производство промышленногосерийного оборудования, предназначенного для изготовления конструкционныхматериалов и готовых деталей машин методом сверхдавления. На базе этогооборудования в различных странах мира вскоре были получены десятки новых видовконструкционных материалов, имеющих характеристики близкие к теоретическимсвойствам вещества. В некоторых случаях фактические свойства материаловпревысили расчетные теоретические характеристики, что привело к внесениюсущественных корректив в теорию строения вещества. Первыми продуктамитехнологий сверхдавления стали детали из порошковых материалов, в том числеразнообразные керамики. Дальнейшее развитие этого перспективного направленияпозволяло в ближайшем будущем надеяться на трехкратное уменьшение потребностей земнойпромышленности в сырьевых ресурсах, используемых для производстваконструкционных материалов. Ожидаемая экономия была следствием сниженияпотребностей цивилизации в строительных и конструкционных материалах по причинеувеличения их срока службы и практически стопроцентного использования исходногосырья.

Результатом применения технологий сверхдавления сталомассовое производство различных сверхпроводящих конструкционных материалов.Сверхпроводящие материалы для передачи, преобразования, аккумулирования ихранения электроэнергии нужны были мировому хозяйству еще вчера. Причиной этогоявлялась экологическая чистота электрической энергии, ее универсальность иудобство применения в любых отраслях промышленности. Появление добротных инадежных сверхпроводящих конструкционных материалов привело к созданию новогопоколения электродвигателей, трансформаторов, генераторов и другихэлектрических машин. Законы эволюции технических систем требовали совмещенияфункций нескольких систем в одном функциональном элементе. Производствонедорогих керамических сверхпроводников позволило, кроме использования вкачестве электропроводящего материала, использовать их также какконструкционные материалы. Такое конструкторское решение упростило конструкциюмногих электрических машин и аппаратов, позволило создать новые образцы,способные эффективно работать во всем диапазоне отрицательных температур,вплоть до нуля градусов по Цельсию. Этот температурный диапазон охватывалпотребности космонавтики, а также частично авиации и энергетики.

Все более значимое место в мировой энергетике занималоводородное топливо. Новые технологии получения водорода из воды, основанные наприменении искусственных фотокаталитических соединений, а также новоебезопасное оборудование для хранения водорода, способствовали массовомуиспользованию перспективного топлива в промышленности и быту. К концу третьегодесятилетия около восьми процентов транспортных средств во всем мире былиоснащены экологически чистыми двигателями, использующими водород в качестве топлива.Примерно такая же часть энергетических потребностей промышленности к этомувремени покрывалась за счет использования водорода в энергетике. Быстрымитемпами росло также потребление водорода в быту. Многие предприятия, а такжечастные лица приобретали автономные генераторы водорода для удовлетворениянебольших энергетических потребностей. Имея под рукой автономный источникводорода и возможности безопасного хранения горючего газа, человек мог самрассчитывать и регулировать свои энергетические потребности, независимо отполитики крупных производителей электрической и тепловой энергии. Какследствие, следующим шагом было приобретение топливных элементов, транспорта наводородном топливе, систем отопления, то есть предметов первой необходимости,адаптированных к новому источнику энергии. Все это было очень хорошо с точкизрения загрузки производственных мощностей и создания новых рабочих мест.

Необходимо заметить, что почти мифическаяэкологическая чистота водородного топлива оставалась таковой только в теории.На практике процесс горения водорода в атмосфере Земли сопровождался высокимитемпературами и образованием окислов азота в больших количествах. Длядостижения истинной экологической чистоты требовалось исключить из процессагорения водорода присутствие посторонних газов, в частности азота. Обеспечениереакции окисления водорода чистым кислородом значительно усложняло и удорожалоэнергетические водородные установки. Выходом стало применение мембранныхтехнологий. Показательно, что такая необходимость совпала по времени свозможностью производства качественных селективных мембран методамимолекулярной сборки. В сжатые сроки проблема была решена, каждая энергетическаяводородная установка начала комплектоваться автономным устройством снабжениячистым кислородом.

Набирали силу технологии биологического извлеченияхимических соединений непосредственно из окружающей природной и техногеннойсреды. Эти технологии соответствовали принципам умеренности и экологическойбезопасности. Не брать из природного окружения сырьевые ресурсы про запас,сверх необходимого, такова была основная идея нового подхода. Новая концепциядля своей успешной реализации нуждалась в доработке целого ряда промышленных ибытовых технологий, направленных в конечном итоге на обеспечение полнойавтономности человеческого существования.

Извлечение химических соединений из окружающей средыбиологическими способами являлось реализацией на практике сложившихся убежденийо необходимости гармоничных отношений с окружающей средой, о не причинениивреда Природе. Биологическое извлечение химических соединений из окружающейсреды, и последующее их использование для удовлетворения нужд человека, былоодной из составляющих происходящих социальных процессов. Это были процессы,направленные на достижение полной независимости, самостоятельности иавтономности человеческого существования, будь это в рамках семьи, города илистраны. Потребность в независимости, столь же присущая человеку, как ипотребность в общении, предопределяла будущее социальное устройствочеловеческого общества, как совместное проживание свободных и независимыхиндивидуумов. И любые технические решения, равно как и научные открытия,направленные на удовлетворение этой потребности, ожидало признание и ускоренноеразвитие. Человеческое общество нуждалось в новых технологиях, способныхобеспечить автономное и бесперебойное снабжение человека энергией, информацией,пищей, жизненным пространством, возможностями творить и общаться.

Технологии биологического извлечения химическихвеществ являлись базовыми и могли быть использованы для удовлетворенияпотребностей человека в пище, энергии, бытовых и специальных веществах.Средством, обеспечивающим деструкцию одних веществ и извлечение (синтез)других, являлись генетически модифицированные микроорганизмы и искусственныекатализаторы. Теоретически считалось возможным создание устойчивыхбиологических систем с замкнутым циклом, способных достаточно долго реализоватьсотни технологий синтеза и утилизации химических соединений. В центре такойбиологической системы находился бы человек, хозяин такой системы. На практикеоказалось, что для создания подобных биологических систем уровень существующихтехнологий явно недостаточен, к тому же очевидной была неполнота знаний итеоретических представлений о строении и принципах организации живого вещества,что откладывало практическое воплощение идеи, опередившей время, надесять-двадцать лет. Сознание и взгляды человека всегда менялись намногомедленнее, чем его технические возможности, поэтому потребность в автономномнезависимом проживании пока еще не стала массовой потребностью общества. Идеяавтономного независимого проживания еще не стала движущей силой научно — технического прогресса, поэтому и капитал недостаточно инвестировался вразвитие этого направления. В мире, где основным фактором, определяющим успехлюбого начинания, являлось ожидание прибыли, потребности общества, которыепредстояло удовлетворять, должны быть массовыми потребностями. Только тогда вих проработку и развитие будут щедро инвестироваться денежные средства.

Третье десятилетие внесло много интересного и нового вчеловеческий быт. Например, появились домашние системы трехмерной компьютернойвизуализации, которые потеснили объемное телевидение с плоским экраном, заменивего произвольным свободным пространством в любом уголке дома. Эти же системы суспехом заменили традиционные компьютерные дисплеи, и все чаще использовались врабочих целях для решения задач любого характера, в том числе объемногоконструирования и проектирования. Кроме этого они использовались каккоммуникационные устройства для работы в Интернете, информационные страницыкоторого все больше приобретали трехмерный вид. Во времена досуга системыкомпьютерной визуализации могли создавать неподвижные или движущиеся объемные изображения,которые очень скоро стали частью интерьера человеческого жилища. Системыкомпьютерной визуализации создавали большие голографические изображения,позволяющие заполнить меняющимся объемным изображением целую комнату. Отнынеархитекторы и дизайнеры, занимающиеся облагораживанием жилья, обязательноучитывали в своем творчестве возможность создания трехмерных изображений.

Значительные успехи были достигнуты в изучении работычеловеческого мозга. Этому способствовало применение совершенных техническихсредств, к числу которых относились томографы и сканеры нового поколения, атакже молекулярные роботы, способные длительное время находиться в кровеноснойсистеме человека. Молекулярные роботы были миниатюрными устройствами и непредставляли сколько-нибудь серьезной опасности для здоровья человека. С ихпомощью удавалось получать информацию из глубин человеческого мозга. Анализполученных данных о распределении электрических и химических потенциалов,изменениях температуры, концентраций, pH в мозгу человека, в совокупности симеющимися знаниями о строении мозговых клеток и тканей, позволил уточнить ипополнить существующие представления о работе человеческого мозга. Ученыеустановили зависимость между изменениями химико-физических параметровчеловеческого мозга и процессом мышления. Эти знания способствовали выработкепрактических рекомендаций по оптимизации и повышению эффективности умственнойдеятельности человека. В частности на основе полученных знаний были определеныоптимальные условия, при которых запоминание информации происходило наиболееэффективно, что было положено в основу новой методики запоминания. Исследованиямозга показали, что различные виды информации (логическая, образная,эмоциональная) для лучшего запоминания нуждались в определенном наборехимико-физических параметров тех или иных участков мозга. Понимание этогопозволило сконструировать ряд медицинских препаратов, создающих благоприятныеусловий для запоминания информации. Причем для улучшения запоминания различныхвидов информации (логической, образной, эмоциональной) были разработаныразличные медицинские препараты. Таким образом, вещества, улучшающие иускоряющие запоминание, были созданы и проходили необходимое тестирование передначалом массового применения.

При проверке новых медицинских препаратов надобровольцах были проведены эксперименты по экспресс введению в мозг человеканесложных алгоритмов поведения, мышления, чувствования. Как оказалось,информация, воспринятая во время действия медицинских препаратов, запомниласьгораздо полнее, ярче и в больших объемах. Положительные результатыэкспериментов были положены в основу ускоренного профессионального обучения, атакже улучшения логической или образной составляющей мышления разных людей.

Совершенствовалась также методика перевода информациииз подсознания в сознание человека, необходимая для оперативного управленияорганизмом. В экстремальных случаях это могло быть полезно каждому индивидууму,и тому была уже масса свидетельств. Многие представители опасных профессий,обученные сознательному управлению основными системами организма, смоглисохранить собственную жизнь благодаря умению максимально использовать резервысвоего организма. Применение молекулярных роботов позволило начать разработкутехнологий, направленных на оперативное изменение текущих химико-физическихпараметров определенных участков человеческого мозга. Оперативные данные опараметрах человеческого мозга использовались для информирования человека обугрожающих его здоровью состояниях и тенденциях, возникающих при мозговойдеятельности, а также для выдачи рекомендаций о необходимых корректировкахвосприятия и поведения.

Для углубленного изучения деятельности человеческогомозга создавались все более совершенные молекулярные роботы. Новые моделиоснащались разнообразными сенсорами и датчиками, специально разработанными дляоперативного контроля над различными параметрами головного мозга человека.Основанная на использовании больших количеств молекулярных сенсоров, датчиков,и различного рода анализаторов, на глазах у общества зарождалась технологияпостоянного мониторинга за текущим психологическим состоянием индивидуума.Областью приоритетного применения новых разработок, как полагали, станетоперативный контроль над психическим состоянием людей с больной психикой ипреступников, а также контроль над специалистами, работающими в ответственныхили экстремальных условиях. Данная технология в недалеком будущем могларасширить возможности человека, например, дать ему возможность почувствоватьпсихологическое состояние любимых литературных и игровых персонажей, илипообщаться с близкими людьми не словами, а эмоциональными состояниями. Такиевозможности были просто неоценимы для врачей, учителей, работников сервисныхслужб и представителей многих других специальностей, работающих с людьми и длялюдей. И даже в быту одному человеку хоть иногда почувствовать истинноепсихологическое состояние другого человека было полезно и зачастую простонеобходимо.

После первых успешных экспериментов по контролю надтекущим психологическим состоянием человека, на повестку дня встал вопрос овозможности корректировки мозговых процессов, которые данное состояниеопределяли. Это был, конечно, яркий пример вмешательства в личную сферучеловека, но существовали случаи асоциального поведения индивидуумов, и дляискоренения таких случаев общественное мнение допускало возможностьпринудительной корректировки мозговых процессов. Подобная корректировка моглабыть осуществлена путем создания определенных состояний в тех или иных участкахголовного мозга. Эти состояния определялись наличием или отсутствием некоторыххимических соединений, величиной электрических и электрохимических потенциалов,концентрацией определенных химических веществ. Эффективно воздействовать намозг человека, представлялось возможным в основном изнутри при помощимолекулярных роботов, имеющих технические возможности для изменения химическихи физических параметров участков головного мозга. Трудность заключалась в том,что для создания (корректировки) психологических состояний индивидууматребовалось воздействовать на различные участки головного мозга одновременно.Подобное интегральное воздействие осуществлялось десятками и сотнями химическихсоединений, а также физическими полями, и требовало для эффективногоосуществления применения сложных молекулярных роботов. Такие молекулярныероботы, способные воздействовать на любой участок мозга по индивидуальнойпрограмме, должны быть полностью автономными, состоять из множестваанализаторов, полостей с химическими соединениями, нескольких процессоров, ивключать в себя системы движения, ориентации, связи. Появление таких сложныхмолекулярных роботов ожидалось через одно или два десятилетия.

За прошедшее время значительно расширилась областьпрактического применения «единого пространства виртуального моделирования»(ЕПВМ). Пространство виртуального моделирования, изначально созданное дляработы с трехмерными моделями животных и растительных клеток, а также длякомпьютерного конструирования молекул химических соединений с заданными свойствамии моделирования химических технологий, расширяло сферу своего применения деньото дня. Создание такого универсального инструмента для исследований оказалосьперспективным и своевременным шагом. За три неполных десятилетия своегосуществования ЕПВМ пополнилось сотнями взаимосвязанных уровней, отображающих ввиде трехмерных компьютерных моделей разнообразные процессы и явления, событияи тенденции.

Здесь нашли свое отображение и опыт хирургическихопераций, и технологии конструирования белковых молекул с заданными свойствами,равно как и предсказание судьбы отдельных индивидуумов или метеорологическоепрогнозирование. С каждым годом добавлялись все новые уровни – научные,социальные, экономические, и т.п. Человечество вступило в эпоху глобальногокомпьютерного моделирования. Прежде чем начать какое-либо важное дело, припомощи универсального программного обеспечения в ЕПВМ строились модели развитияисследуемой ситуации. Мощнейшие компьютеры позволяли пересмотреть всесуществующие в теории варианты, отсечь тупиковые и в конечном итоге отобратьоптимальные. Подобный подход в десятки раз уменьшал потребность в ресурсах,времени и денежных средствах, в сравнении с традиционным методом проб и ошибок.И пусть новый подход пока охватил всего лишь десять процентов возможной областисвоего применения. Широкое использование ЕПВМ сдерживалось в основномнедостатком компьютерных мощностей и колоссальным объемом знаний, требующихперевода в электронную форму. В обозримом будущем ситуация как ожидалосьизмениться кардинально. Решение всех научных и технических проблем,моделирование политических и социальных процессов, разработка технологий,затрагивающих глубинные основы материи, будут осуществляться в ЕПВМ.Компьютерная логика и память помогут избежать многих ошибок, связанных с неучетом всех существенных факторов, влияющих на моделируемые процессы.

Если смотреть на происходящее обобщенно, то ввиртуальном пространстве компьютерного моделирования создавалась нематериальнаякопия мироздания со всеми его законами, постулатами и принципами. Отличиемявлялась возможность постоянного и интерактивного вмешательства человека впроцессы, происходящие в ЕПВМ. В создаваемом шаг за шагом виртуальноммироздании человеку было предопределена роль творца. Велись довольно оживленныедискуссии о возможности улучшения и оптимизации виртуального мироздания. Самымидискуссионными вопросами являлись теории о создании жизни в виртуальномпространстве, о самопроизвольном зарождении Разума и ускоренной эволюции этогоРазума в ЕПВМ. Возможности земной цивилизации становились колоссальными. Побольшому счету, человечество из-за своего эгоизма и жестокости не имеломорального права в полной мере использовать имеющиеся технические итехнологические возможности.

Все чаще робототехника применялась в процессевоспитания и обучения молодого поколения. В развитых странах роботы, имеющиезачатки интеллекта, широко использовались для постоянной воспитательной работыс детьми, начиная с возраста нескольких месяцев и заканчивая поступлением детейв начальную школу. Применение роботов-воспитателей значительно улучшаловоспитательный процесс, придавало ему новое качество. Так уж сложилось, чтовоспитание подрастающего поколения являясь во многих семьях приоритетным делом,во многом являлось процессом несовершенным, прерывистым и бессистемным.Занятость взрослых материальным и финансовым обеспечением семьи, доступностьразвлекательных программ, не предназначенных для детского восприятия,избыточность ненужной информации, ухудшали качество воспитательного процесса.Такие обязательные требования к воспитательному процессу, как индивидуальныйподход, терпение, системность, зачастую просто не могли быть выдержаны ниродителями, ни, увы, воспитателями, которые имели дело сразу с несколькимидетьми. Оставлять существующее положение дел без изменений являлось не чем инымкак принудительным ограничением творческих способностей подрастающегопоколения. Исходя из норм морали и нравственности, это вообще являлосьпреступлением, поскольку недостаточное и неправильное воспитание вело кгосподству инстинктов, культивированию нездоровых, агрессивных тенденций,недоразвитию человеческой личности.

Два с половиной десятилетия, прошедшие с начала новоговека, показали способность научно-технического прогресса вершить чудеса, иодновременно обнажили недостатки в духовном развитии цивилизации. Этинедостатки проявлялись в отсутствии у значительной части населения планетыморально-этических принципов высшего уровня, культивировании средствамимассовой информации потребительских, эгоистических и агрессивных настроений.Одним словом, сложилась ситуация, когда вопросы воспитания молодого поколенияне то что нельзя было пускать на самотек, а, напротив, в них требовалосьобязательно и кардинально вмешиваться.

Сложившаяся в области воспитания ситуацияспособствовала созданию и распространению роботов-воспитателей, способныхразъяснить детям основные принципы морали, нравственности и гуманизма наиболееправильным и доходчивым образом. Иными словами перед роботами-воспитателямистояла задача сделать то, что затруднялись сделать родители из разных странмира. Имеющие гибкую программу поведения, роботы-воспитатели находились приребенке практически постоянно. Они могли объективно оценить любую возникшую,либо могущую возникнуть ситуацию, посоветовать ребенку как вести себя в том илиином случае, похвалить либо пожурить ребенка. При случае они могли привестиположительный пример, ненавязчиво напомнить о нормах поведения, свойственныхвоспитанному, культурному человеку. Конечно, все эти действия осуществлялисьроботами с учетом индивидуальных особенностей детской психики. Главной цельювоспитательного процесса являлось формирование полноценной мыслящей личности,содействие развитию индивидуальности ребенка. Накопленная роботами –воспитателями творческая информация передавалась в единый информационный банк,где обрабатывалась специальными программами, следящими за сохранениемменталитета и особенностей мышления в каждой стране, соответствием применяемыхвоспитательных методов и их результатов культурным и историческим традициямкаждой страны. Очень важным являлось сохранение культурных особенностей исвоеобразия сложившихся объединений людей, таких как общины, компактные группыпроживания, нации и народности, профессиональные группы и другие. Уже первый опытиспользования роботов для воспитания подрастающего поколения показал полезностьих применения. Снизился детский травматизм, уменьшилась заболеваемость, окреплапсихика детей, они стали спокойнее, радостнее, увереннее в себе.Незамедлительно в робототехнику потекли гигантские инвестиции, сравнимые развечто с инвестициями, осуществляемыми в прикладные области генной инженерии.Прогноз дальнейшего использования роботов для воспитания и образованияподрастающего поколения был крайне благоприятен.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованыматериалы с сайта www.combiotech.ru/

еще рефераты
Еще работы по науке и технике