Михаил Валентинович, вы не один раз говорили о необходимости...

— Михаил Валентинович, вы не один раз говорили о необходимости конвергенции разных научных направлений. С чем это соединено?

— Я бы произнес, что это уже не необходимость, а действительность. К этому нас привели внутренние закономерности развития науки, процесса познания человеком окружающего его мира.

За свою историю население земли прошло непростой путь: от пассивного созерцания до активного преобразования природы. Первобытный человек обожествлял окружающий его мир, древнейшие греки этот мир уже анализировали, пробовали разъяснить, воспринимая его при всем этом как единое целое.

Конкретно тогда начал формироваться общий массив познаний о природе и человеке, который именовался натурфилософией. Фактически, всем известные Демокрит, Архимед и остальные великие греки были конкретно натурфилософами, когда пробовали осознать структуру вещества, предсказывая атомистическую модель.

Потом, по мере развития населения земли, усовершенствования технических устройств, вычленения и скорого развития отдельных научных дисциплин, основанных на экспериментальном подходе, единый массив науки — натурфилософия — разделился.

Из первой его части — условно говоря, «натуральной» — развивались биология, физика, химия и прочее, а из философии, ставшей «инкубатором» для гуманитарных дисциплин, — психология, социология, история, лингвистика и т. д.

То есть человек начал искусственно делить на сегменты этот единый массив познаний для его упрощения, осознания, для наиболее подробного исследования явлений, объектов, их анализа.

Таковая узенькая специализация в науке, с одной стороны, дозволила детально изучить и осознать почти все процессы, а с иной стороны, привела к утрате целостной картины мира. Сделанная человеком узкоспециализированная наука породила, в свою очередь, отраслевые технологии и определила отраслевую компанию индустрии.

В ХХ веке, при реализации космического и атомного проектов, стала тривиальной необходимость расширить эти отраслевые рамки для сотворения таковых сложных объектов, как самолет, подводная лодка, космический корабль, атомная электростанция. Они создавались уже методом интеграции, но пока готовых технических решений из различных отраслей.

В то же время еще в конце XIX века возникли трансграничные дисциплины — биохимия, геохимия, биофизика и пр. Затем возникли области познания, связавшие науки о природе с науками о человеке: кибернетика, бионика, позже — генная инженерия и др. Другими словами внутренние закономерности развития науки привели к обратному процессу — уже не разделения, а новейшего слияния наук.

— Этот процесс обратного слияния обозначился совершенно не так давно, выходит?

— И да, и нет. К этому, с одной стороны, привел весь ход развития науки и технологий. С иной стороны, еще десятилетие назад мы не соображали так глубоко механизмы функционирования окружающего нас мира, как осознаем их сегодня. В чем либо мы дошли до логического предела, разбирая единую природу на части — дисциплины — и создавая на данной базе узкоспециализированную науку, образование, отраслевую экономику. В микроэлектронике есть понятие «предел миниатюризации». Тут можно провести параллель с действиями, о которых я говорил выше.

Образно говоря, сейчас у населения земли в руках коробка с перемешанными пазлами, из которых мы должны сложить новейшую картину одного мира и принципиально новое технологическое лицо цивилизации.

Но при всем этом отмечу, что образца-то, по которому обязана складываться таковая картина, у нас нет. Потому мы движемся на этом пути иногда на ощупь, но уже значимая часть панно из пазлов сложена, вырисовываются главные контуры.

Сейчас в научных исследованиях, разработках мы перебегаем от анализа разных явлений, предметов, материалов — к их синтезу. Это непростой процесс, взаимосвязанный. Анализ будет развиваться и далее, но на новеньком шаге междисциплинарной науки основным становится синтез.

Мы, на самом деле, являемся очевидцами великого слияния наук. При этом это касается не только лишь взаимопроникновения отдельных наук в естественно-научном либо гуманитарном «блоках». Эти два условных массива, отколовшихся от некогда единой натурфилософии, вновь сближаются, идет слияние естественно-научных и гуманитарных познаний.

— Какие примеры вы сможете привести?

— Один из сложнейших объектов научного познания — мозг человека. Как обычно изучались его деятельность, сознание, принятие решений? В упрощенном виде схема такая.

Испытуемому задавались определенные вопросцы и изучались его реакции. 1-ая реакция — вербальная, ответ на вопросец. Это предмет лингвистики — гуманитарной науки, которая через языковые функции изучает в том числе сознание, мозг.

Далее вопрос вызывает определенную психическую реакцию — эмоции, изменение настроения и даже поведения. Сиим занимается психология.

Социология изучает поведение человека в обществе, его отношения с иными людьми, группами людей. Таковым образом, совокупа 3-х гуманитарных наук — лингвистики, психологии и социологии — стала основой для развития когнитивных исследований, которые до ближайшего времени были чисто гуманитарными.

Но сейчас у нас есть возможность разглядеть те же процессы при помощи естественно-научных способов (позитронно-эмиссионной томографии, ядерно-магнитного резонанса, энцефалографии). Такого же испытуемого мы помещаем внутрь позитронно-эмиссионного либо ядерно-магнитного томографа и сообщаем ему какую-то информацию. При всем этом мы лицезреем на экране компа определенные участки мозга, возбуждаемые в той либо другой ситуации, другими словами это уже чисто естественно-научное исследование.

Таковым образом, когнитивные исследования в той же мере, в которой они были исследованиями гуманитарными, сейчас стают естественно-научными. Таковая же конвергенция гуманитарного и естественно-научного познания отлично видна и на примере генетики.

— Что предшествовало такому переходу?

— Как я уже говорил, всё это — отражение тех действий синтеза, слияния наук. Но нереально сложить все сотки дисциплин сходу. Потому сейчас новейший мировой тренд научного развития — конвергенция нано-, био-, информационных и когнитивных наук и технологий — НБИК-конвергенция.

Нанотехнологии — это способ направленного конструирования материалов хоть какого вида, в основном неорганических, на атомарном уровне.

Биология, биотехнологии вводят сюда органические составляющие, и сочетание нано - с био - дает возможность получить искусственный био, или гибридный, материал — например, полупроводник с сенсором из фоточувствительного материала типа белка фотородопсина.

Информационные технологии делают эту систему интеллектуальной — то есть не попросту датчиком, который что-то измеряет, да и обрабатывает сигнал, дает на него «ответ». А когнитивные технологии, основанные на исследовании сознания, дают нам метод для «одушевления» этих систем.

Длительное время, развивая науку и технологии, население земли копировало живые системы, их принципы, механизмы в виде обычных модельных систем.

Сейчас через конвергенцию наук и технологий мы можем не попросту моделировать, а конструировать, создавать природоподобные системы. В их базе — соединение современных технологий, сначала микроэлектроники, с конструкциями, сделанными живой природой.

Такие технологии, устройства будут иметь отличающиеся от современных механизмы генерации и употребления энергии, еще наиболее экономичные, действующие по законам живой природы, через гибридные материалы и системы на их базе — в этом и состоит одна из задач НБИК-конвергенции.

Другими словами происходят тектонические конфигурации в развитии науки, она вышла на принципиально иной, междисциплинарный, уровень. И этот междисциплинарный подход — залог даже не процветания, а выживания государств в XXI веке.

Для таковой новейшей системы организации науки нужна и новенькая, междисциплинарная, система образования. Насущная потребность в подготовке профессионалов совсем новейшего типа была осознана сначала 2000-х годов, когда в Рф, как и во всем мире, была запущена программа нанотехнологий. Из нее, фактически, и выросла позже мысль конвергенции нано-, био-, информационных и когнитивных технологий, а позже к ним прибавились и социогуманитарные. Думаю, что к данной группе наук присоединятся еще какие-то.

— А есть ли уже такие конвергентные спецы?

— 1-ые подвижки начались уже наиболее 10 годов назад, когда в МГУ имени Ломоносова при поддержке ректора Виктора Антоновича Садовничего нам удалось организовать первую междисциплинарную кафедру нанотехнологий.

В качестве базы избрали физико-математический блок, но к этому мы начали добавлять и остальные естественные дисциплины, без которых междисциплинарное образование нереально. Это сначала химия, так как мы работаем с веществами. Непременно — биология, информационные, когнитивные науки. И это стало некоторым толчком — подобные кафедры стали раскрываться во почти всех институтах страны.

Затем в 2008 году на базе Курчатовского института в столичном физтехе (МФТИ) мы организовали 1-ый в мире факультет конвергентных НБИК-наук и технологий, где каждый год мы подготавливаем порядка 60 человек. Это базисные физики, которые потом получают познания по биологии, химии, информатике, когнитивным наукам, философии. Получаются обширно эрудированные физики с элементами «лирики».

На данный момент у нас, могу трепетно огласить, массивная образовательная база. Это 27 базисных кафедр в МГУ, СПбГУ, МИФИ, МГТУ им. Н. Э. Баумана, МИРЭА, плюс факультет конвергентных НБИК-технологий в МФТИ. В лабораториях Курчатовского института проводят исследования около 500 студентов и приблизительно 300 аспирантов.

Однако реализовать такую междисциплинарную подготовку в вузе без работы со школами фактически нереально. В 2010 году совместно с департаментом образования правительства Москвы мы начали проект непрерывного междисциплинарного образования. Запускали мы его на базе столичной школы № 2030, а сейчас в этом проекте участвуют уже 37 столичных школ.

— А почему «непрерывного?»

— Еще в самом начале, при организации кафедры нанотехнологий в МГУ, стало ясно, что если меж исследованием одной и той же дисциплины в школе и вузе проходит 2–3 года, то ее приходится учить фактически поновой.

Потому мы составляли учебный план так, чтоб «протягивать» непрерывную цепочку естественно-научного блока уже с исходных классов, сформировывать видение природы как одного целого.

Конкретно так принимает ее ребенок еще до исследования всех отдельных наук. И задачка междисциплинарного образования — не повредить этот образ целостного мира природы, когда начинается специализация по предметам. Принципиально заложить, что науки — физика, химия, математика — это только способ его познания.

— Таковой проект успешен?

— Полностью. Уже около 25 тыс. школьников участвовали и участвуют в его реализации. Около 300 столичных педагогов вовлечено в проект. Принципиально и то, что наши школьные центры обустроены современным учебным оборудованием.

Проект начинает расширяться и за рамки Москвы. Междисциплинарные методики Курчатовского проекта употребляются в центре одаренных малышей «Сириус» в Сочи, планируем создание схожих центров в регионах ЦФО, Ленинградской и Столичной областях.

— Можно привести определенный пример взаимодействия физических и математических наук с гуманитарными?

— В 2015 году мы начали работать с Муниципальным историческим музеем, Институтом археологии РАН, Крымским федеральным институтом. Мы провели целый комплекс увлекательных работ: изучали средневековые кресты-энколпионы, угасшие тексты старых рукописей, изучали содержимое сфероконических сосудов, пигменты старых наскальных рисунков и т. д.

Материалы по теме

3

Академия художеств желает вернуть для себя профильные университеты

Культура

Наука против рака: ведущие технологии русских ученых

Наука

В Рф сделали лечущее средство от рака и проверили его в космосе

Общество

Потом мы начали взаимодействовать с ГМИИ им. А. С. Пушкина, сделали ряд исследований с предметами из их коллекции. В процессе общения и работы с Мариной Девовной Лошак (директор ГМИИ им. А. С. Пушкина. — «Известия») решили направить особенное внимание на египетские мумии из коллекции музея.

Так что на данный момент мы планируем увлекательную работу по исследованию этих памятников дальнего прошедшего. Здесь быть может задействован целый комплекс исследований — от компьютерной томографии до построения 3D-модели, что дозволяет практически «раскрыть» запеленутую мумию и поглядеть, что находится снутри.

Тут уже должны подключаться антропологи, врачи. Важны и хим исследования бальзамирующего состава, геномный анализ. Это поможет выяснить, какие были заболевания в тот период, как они эволюционировали во времени.

Для музеев подобные проекты чрезвычайно увлекательны, ведь используя 3D-модель, можно рядом с экспонатом поставить особый экран, при помощи которого гости сумеют осмотреть в подробностях его содержимое. Эту технологию можно применять для сотворения материальных и всеполноценных ростовых 3D-копий мумии.

— На данный момент чрезвычайно всераспространено внедрение 3D-принтинга в разных областях индустрии. Может быть ли их применение и в природоподобных разработках?

— Возникновение такового рода принтинга и является по собственному типу природоподобной технологией. Сейчас мы рубим дерево, чтоб позже сделать из него бревно. Либо из добытого сплава выплавляем слиток, а потом делаем подходящую деталь. При таком методе производства значимая часть материалов и энергии идет на создание отходов и загрязнение окружающей среды.

Аддитивных технологий сейчас множество, объединяет их одно: построение модели происходит методом прибавления материала, в отличие от обычных технологий, где создание детали происходит методом удаления «лишнего» материала.

Пример из недавнего прошедшего, когда появилась необходимость идентифицировать останки королевской семьи. Была проведена томограмма черепов, изготовлена их компьютерная модель, которая потом перевоплотился в пластиковую. Дальше, используя методику компьютерного наложения, ученые сравнили каждый череп с фото членов королевской семьи. Это конкретно аддитивные, стереолитографические технологии, за несколько часов на 3D-установке можно вырастить всякую модель.

То есть стереолитография — технология аддитивного производства моделей, при помощи которой можно детально учить и антропологические объекты, применять для реставрационных работ, в медицине. В антропологии она употребляется для дополнения костными участками скелетов и фрагментов останков.

При помощи аддитивных технологий можно создавать модели оперируемых органов человека на базе томографии больного органа и изготавливать их способом стереолитографии. На сделанной модели хирург разрабатывает технологию операции.

В 2009 году за комплекс работ по развитию лазерно-информационных технологий для медицины Государственная премия в области науки и технологий была присуждена: физику — академику В. Я. Панченко, нейрохирургу — академику А. А. Потапову, хирургу-онкологу — академику В. И. Чиссову. И тут тоже аддитивные технологии. Был сотворен устройство, который дозволяет для больного с черепно-мозговой травмой — после компьютерной томографии — сделать полную копию черепа и из пластика сделать нужный имплант, цифровая модель которого быть может ориентирована в всякую удаленную точку.

В наши дни аддитивные технологии употребляются повсеместно: научно-исследовательские организации с их помощью делают неповторимые материалы и ткани, промышленные гиганты употребляют 3D-принтеры для ускорения прототипирования новейшей продукции.

Мы итерационно приближаемся к осознанию целостности мира вокруг нас, устройств и законов его функционирования.

:

Сергей Капица: «Российская наука выжила благодаря бескорыстию ученых»

В инженеры и сварщики заместо юристов и экономистов

Русская наука помолодела